近日，中国科学院西安光机所生物医学光谱实验室在信号处理与神经科学交叉研究领域取得进展。相关成果发表于NeuroImage。论文第一作者为西安光机所博士生田紫薇，通讯作者为西安光机所王荃研究员和中南大学湘雅医院冯莉教授。西安光机所为第一完成单位。
研究聚焦人类视觉行为的两种基本认知状态——第一次看到新事物时的“探索”，以及再次看向熟悉内容时的“回访”。这两种状态分别对应新信息的获取和对已有知识的巩固，其失衡与阿尔茨海默病、注意缺陷障碍等神经精神疾病密切相关。然而，大脑如何在数百毫秒的注视时间内实现状态切换，此前尚不明确。
颅内脑电图（iEEG）技术可直接记录大脑深部的神经电活动，这是目前人类能够获取的最高时空精度的神经信号之一。高精度眼动追踪（Eye tracking）可以实时捕捉患者每一瞬间在看什么、怎么看。研究团队将两项技术同步结合，首次在单次注视水平上解析了海马体与额叶眼动区的动态协同机制。结果显示：当探索新信息时，海马体在注视前数百毫秒即提前激活，进入“预备注意”状态，额叶眼动区则在注视后迅速响应以维持关注；当回访熟悉内容时，海马体自动切换至“记忆提取”模式，引导眼睛精准回看，随后进入“记忆巩固”状态。整个过程伴随两个脑区间的实时协同通信。
图：探索（左列）和回访（右列）行为背后的注意力与记忆系统分工协作机制
研究揭示了注意力与记忆系统在视觉采样中的精细分工与协同机制，也为基于脑机接口的闭环神经调控治疗提供了全新的理论依据。
当前正值“十五五”健康中国建设关键期，脑机接口正从单向解码迈向闭环调控，该研究成果有望推动神经精神疾病的精准干预：如针对阿尔茨海默病患者的记忆障碍，可在检测到海马体特定活动模式时自动触发刺激；针对注意缺陷患者，可在注意力下降前启动靶向调控，为临床诊疗提供新的技术路径。
