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A032 Annual Reviews | 显著感觉刺激如何改写全脑状态

来源：公众号 PSY-Brain_Frontier ｜发布：2026-04-17 ｜原文链接

认知神经科学前沿文献分享

基本信息

Title: How Salient Sensory Stimuli Induce Brain-Wide State Alterations

发表时间: 2026.3.23

发表期刊:Annual Review of Neuroscience

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引言

闹钟把人从睡梦中拉醒，清晨阳光让困倦迅速退去，突如其来的汽车鸣笛又会让身体在来不及思考前先进入警觉。这些经验说明，感觉刺激带来的并不只是“看见了”或“听见了”，而是可能在极短时间内推动整个大脑进入另一种运行模式。也正因此，“外界感觉输入如何诱发全脑状态转变”一直是神经科学中的核心问题之一。

这篇综述没有沿用含义宽泛、定义不一的“脑状态”做笼统讨论，而是选择其中更可操作、也更容易跨研究比较的维度——唤醒（arousal）。作者进一步把它区分为一般性唤醒和特异性唤醒：前者更接近睡眠到清醒、整体警觉提升这类基础状态切换；后者则发生在目标导向或动机相关情境中，例如防御、社交、繁殖或奖赏驱动下的定向警觉。这样的划分很关键，因为显著刺激并不只会把大脑从“低”推到“高”，还可能把它推向不同方向、不同持续时间、不同功能偏向的状态。

作者认为，既往研究的一个主要困难在于，相关证据长期分散在不同领域：有人关注感觉通路本身，有人研究睡醒调控系统，有人聚焦威胁、防御或动机行为网络，结果形成了大量局部发现，却缺少统一框架来解释它们如何共同参与感觉诱发的状态转换。尤其值得重估的是，感觉系统本身常被视为被动中继，但越来越多证据提示，某些皮层下感觉节点，特别是高阶感觉丘脑，可能直接参与并塑造全脑状态变化。基于此，本文提出一个由感觉系统、一般唤醒系统和特异功能系统组成的三系统框架，试图解释显著性感觉刺激为何能快速而灵活地改写脑状态，并由此连接感觉知觉、行为适应与感觉意识这些看似分离的问题。

实验设计与方法逻辑

作者的方法逻辑，是先用行为、瞳孔以及脑电图/肌电图（EEG/EMG）等可量化指标，把“脑状态”收束到“唤醒”这一可比较维度，再按三类系统归纳文献证据。感觉系统部分重点比较一阶（first-order, FO）与高阶（higher-order, HO）感觉丘脑在听觉、视觉和躯体感觉中的差异；一般唤醒系统部分梳理单胺能系统、基底前脑、中线丘脑和外侧下丘脑如何响应显著刺激并影响睡醒转换；

核心发现

发现一：作者把感觉诱发脑状态转变重组为“三系统协同”问题，而不是单一唤醒中枢问题

这篇综述最重要的贡献首先是框架层面的。作者提出，显著性感觉刺激引发的脑状态改变，并不能简单归因于某个传统意义上的“唤醒中心”，而应理解为感觉系统、一般唤醒系统和特异功能系统共同参与的结果。Figure 1 值得重点看，因为它把三类系统放进同一张功能网络图中：高阶感觉丘脑位于外界感觉输入与内部状态调控之间，一方面接收感觉皮层和皮层下输入，另一方面把信号送往高阶皮层、纹状体、杏仁核、下丘脑和导水管周围灰质等区域。

Figure 1

发现二：高阶感觉丘脑被作者定位为感觉诱发唤醒的主动中介，一阶丘脑则更像高保真中继

在全文中，最鲜明也最具桥梁意义的判断，是高阶感觉丘脑不再只是感觉加工链条中的“次级站点”，而是连接显著性感觉输入与全脑状态调节的主动接口。Figure 1 将听觉的 ATm、视觉的 LP/pulvinar、躯体感觉的 POm 并列展示，并总结出它们的共同特征：更偏向显著性检测而非感觉细节编码，接受更丰富的调制输入，与上丘（SC）、纹状体及高阶皮层连接紧密。

发现三：一般唤醒系统并非被动背景，而是在基线状态与放电模式层面门控感觉诱发觉醒

作者对一般唤醒系统的整理，修正了一个常见印象：这些系统并不只是“维持清醒”的背景设备，而是在显著刺激到来前后持续评估和塑造觉醒概率。Figure 1 中 HO 感觉丘脑所接收的 “modulatory input” 虽是示意性标注，却与正文关于单胺能系统和基底前脑的综述共同构成一个关键判断：感觉刺激能否真正把大脑推入更高唤醒状态，不只取决于刺激本身，还取决于调制系统当下的基线活动。

发现四：特异功能系统把感觉显著性与生存、繁殖和动机情境绑定，形成定向的特异性唤醒

本文的另一层推进，是把“被刺激唤醒”与“被特定线索推入某种行为状态”清楚区分开来。Figure 1 把高阶感觉丘脑与下丘脑、杏仁核、纹状体和导水管周围灰质等结构放在一体化网络中，强调这些区域不是单纯下游输出端，而是把感觉显著性转换为防御、社交、奖赏等行为性唤醒的关键节点。正文总结了多组例子：下丘脑室旁核（PVN）中的相关神经元偏向处理压力性线索，腹内侧下丘脑（VMH）与捕食者威胁和防御性情绪状态密切相关，伏隔核（NAc）既参与奖赏也参与清醒调控，纹状体尾部（TS）关联威胁回避，终纹床核（BNST…

归纳总结和点评

这篇综述的价值，不在于提出一个新的单点机制，而在于把“感觉输入—全脑状态变化—行为输出”这条常被拆开的链条重新组织起来。作者以唤醒为可量化入口，提出感觉系统、一般唤醒系统与特异功能系统协同工作的三系统框架，并特别强调高阶感觉丘脑是长期被低估的主动中介，这使听觉、视觉、躯体感觉、睡醒调控以及防御和动机行为领域的分散证据获得了统一解释坐标。其意义主要是概念整合和机制梳理：它既解释了显著刺激为何能快速触发全脑状态切换，也提示这种切换并非只有“更醒”一种形式，而可能沿着不同情境进入不同类型的特异性唤醒。需要保持边界的是，这仍是基于既有文献提出的综合模型，不同模态、不同系统间的因果证据强度并不一致，尤其除 ATm 外，不少关键节点仍更多依赖相关性、刺激或失活研究支持，因此更适合被看作一个强有力的工作框架，而非已经被完整验证的普适定律。

分享人：BQ

审核：PsyBrain 脑心前沿编辑部

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