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Neuron | 张嘉漪/毛颖/陈亮团队揭示视皮层在时间信息预测中的重要作用

发布日期:2022-10-08  浏览次数:545

对环境中不同时间间隔出现的各种信号的感知和预测对动物的生存和演化意义重大。一个典型的例子是,要及时躲避天敌,动物必须有效地对不同的时间信号作出准确的预测。


2022年10月3日,复旦大学脑科学研究院/医学神经生物学国家重点实验室张嘉漪团队,与复旦大学附属华山医院毛颖陈亮团队合作在Neuron上发表了文章Visual Cortex Encodes Timing Information in Humans and Mice揭示了视皮层编码时间预测信息的重要机制。


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合作团队首先通过记录、分析人脑中28个脑区的颅内多通道脑电(SEEG)信号,发现在作出时间信息预测行为前,初级视皮层的脑电显示出两个特征:alpha波段能量上升以及delta波段出现相位同步。


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图1 人脑初级视皮层中时间信息预测相关活动


在小鼠实验中,实验团队进一步应用光遗传和在体膜片钳记录等多项实验技术,并与行为学实验结合,发现小鼠的时间预测行为与人类相似,也与初级视皮层的脑电能量高度相关,此外还发现部分视皮层神经元存在与时间信息预测相关的兴奋性增强,且兴奋性增强的视皮层神经元存在顺序放电的显著特征。在这些生物学实验的基础上,团队提出了基于双层吸引子和时间细胞(time cell)的皮层计算模型,该计算模型揭示了视皮层神经网络在处理秒级时间信息时存在自我修正的可塑性规律。通过这种可塑性变化规律,视皮层能对视觉的时间预测信息进行编码,从而显著推进了对大脑时间预测机制的认识。


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图2人和小鼠时间预测行为、脑电信号及时间细胞可塑性示意图


张嘉漪、陈亮、毛颖为该论文共同通讯作者;于庆鹏、毕则栋、姜时泽、颜彪、陈鹤鸣、王依婷为论文的共同第一作者,多名研究生及技术人员参与了本项研究。


原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.09.008



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