丘脑传统上被视为简单的信息中继中心，但近年来的研究表明，丘脑核团在调节和协调皮层活动以支持认知行为方面发挥着关键作用。认知推理是人类认知过程的核心，涉及处理和整合感官信息（如规则、目标和外部线索）以指导目标导向的行为。早期研究主要集中于大脑皮层在认知推理过程中的神经活动，往往忽略了丘脑的重要作用。

 王宴庆博士利用7T fMRI公开数据集，采用拉丁方格任务（类似于数独游戏）作为认知推理任务进行了实验。在该任务中，每个试次呈现一个包含不同几何形状（如正方形、圆形、三角形或十字形）的4 x 4矩阵。参与者需要根据“每个形状在每行和每列中只能出现一次”的规则，推理出目标位置的刺激。任务通过改变矩阵的复杂性来调整难度：在低难度条件下，参与者仅需在单行或单列中整合信息进行推理，而在高难度条件下，则需要整合来自多个行和列的信息进行推理。

图1 丘脑与皮层在不同任务难度下的功能连接模式

 研究结果发现，随着推理任务难度的增加，丘脑的激活程度和与皮层区域的连接强度也随之增加（如图1）。此外，丘脑的不同亚区在推理过程中表现出与特定皮层区域的不同连接模式，这些模式随着任务难度的增加而变化（如图2）。这表明，丘脑亚区在支持认知推理方面发挥着独特的功能。

图2丘脑亚区与皮层在不同任务难度下的功能连接模式

 该研究的结果对于理解丘脑的功能及其在认知推理中的神经机制具有重要意义。它表明丘脑不仅是信息传递的枢纽，还积极参与调节皮层活动，并与其他皮层网络协同工作，以支持复杂的认知推理过程。

 文章已发表在《Neuroscience》杂志上，王宴庆博士为独立作者。

 文章索引：Yanqing Wang. Thalamus and its functional connections with cortical regions contribute to complexity-dependent cognitive reasoning. Neuroscience. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2024.10.034