早期的研究表明，丘脑在大脑信息传递过程中扮演着被动性的中继(relay)作用。近些年的实验数据指出，丘脑与皮层之间的相互连接对认知功能有非常重要的调控作用，但这种相互连接具体的作用体现仍是一个未解之谜。2017年5月3日在线发表于《Nature》杂志上的一篇研究给出了相关的答案，文章标题《Thalamic amplification of control connectivity sustains attentional control》。

该论文的研究团队来自于美国纽约大学，通讯作者为Michael M. Halassa教授。研究中所采用的实验对象是成年小鼠。实验中，通过设计行为学实验来训练小鼠，使其在听到对应刺激后，在vision和audition之间做出选择。然后利用电生理实验手段记录前额叶(prefrontal cortex, PFC)神经元的信号，并做相应的分析。

图1中给出了行为学实验的示意图，以及PFC区神经元群体对应不同选择时的放电频率。

图1. 行为学实验示意图及对应神经元群体的反应

当用光遗传学技术选择性地抑制丘脑背内侧核(mediodorsal thalamus, MD)神经元群体的反应后，发现小鼠在做选择时的错误率(executive errors)显著提高，如图2所示。

图2. 抑制MD神经元群体的活动后，小鼠行为的表现

紧接着，研究人员用光遗传学技术增强MD神经元群体的活动，发现小鼠PFC区神经元对规则的表征(rule representation)和行为表现都得到了显著的提高，见图3.

图3. 增强MD神经元群体的活动后，小鼠行为的表现

传统的研究认为，丘脑被动地扮演着中继站的作用，将信息从一个地方转移到另一个地方。本文中介绍的这篇研究首次揭示了丘脑主动参与了前额皮层选择性功能的控制，这一研究为我们理解丘脑在大脑信息处理中的功能作用提供了帮助。

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