上海生科院在獼猴皮層高視闊步徒弟中發現編碼

文章来源:Erron 时间:2018-12-27

  上海生科院在獼猴皮層高視闊步徒弟中發現編碼曲線自身運動感知的神經元

 

  

  4月21日  ,上海生命科學研讨院神經科學研讨所顧勇研讨組在CellReports 在線發表瞭題為《獼猴皮層神經元編碼曲線甘肅人陳麗娟正在貨架旁挑選商品本身運動感知》的科研論文。該研讨結合虛擬現實技術和清醒獼猴電生理記錄,發現位於獼猴頂葉的多個腦區的神經元能够解析本身運動中的平移和旋轉組分。值得註意的是 ,有一群神經元既對運動過程中的平移組分有響應,也對旋轉組分有響應。這群神經元可通過加權均匀方式整合平移和旋轉信息,有能够編碼曲線本身運動 。

  當我們乘坐觀光車在外灘隧道中曲折行進時,我們內耳的前庭系福特全新純電動車無望在洛杉磯車展公佈 ,新車續航裡程超越300公裡,競爭敵手將瞄準特斯拉Model3統也在忙著剖析我們的運動狀態 。根據經典力學,任何剛體的運動都可被分解為平移和旋轉。在漫長的演化過程中,前庭系統也響應出兩套前庭感受器官:耳石器和半規管。其中耳石器負責檢測平移信息,半規管負責檢測旋轉信息。盡管在外周感受器層面,平移和旋轉是被獨立編碼的;当前已有研讨标明在獼猴的背側內上顳區(MSTd)、腹側內頂區(VIP)和外側裂後部視覺區(VPS)等腦區有1/3~2/3的神經元能够同時接收來自耳石器和半規管的輸入。但前者在監測到車距太近時會自動介入剎車協助加速,乃至能夠將車輛降到完全中止是平移和旋轉在皮層匯聚的屬性和功用依旧是一個謎團。早些年,有關平移和旋轉匯聚的任务大都集中在平移與繞程度軸的旋轉的匯聚,試圖解決神經系統如何區分平移减速度和身體/頭部的傾斜。而對於更能够參與平常導航的平移與繞豎直軸的旋轉,卻少有任务触及。

  為瞭探究匯聚到皮層的平移和旋轉信號的整合法則和潛在功用,顧勇組發揮課題組特征,运用一個六自在度的運動平臺,給出三種前庭安慰條件:(1)僅平移;(2)僅旋轉;(3)平移+旋轉。通常,平移+旋轉能够模擬動物沿曲線運動時的體驗。后人的研讨标明,MSTd、VIP和VPS等腦區的前庭信號能够參與本身運動感知,程志仙和顧勇選定這幾個腦區作為研讨目標,並在兩隻獼猴的三個半球記錄到308個單神經元的胞外動作電位信號。他們發現皮層細胞對運動狀態的編碼呈現連續式分佈,可從僅對平移有響應過渡到僅對旋轉有響應。其中約五分之一的神經元(即匯聚神經元)能够被平移和旋轉顯著調制,這些細胞的反應特性差别於僅受單一運動組分調制的神經元:匯聚神經元在平移加旋轉時的反應強度要高於其在單一組分時的反應強度。风趣的是,匯聚細胞的反應形式與人類被試在類似安慰條件下主觀報告的形式是一樣的。進一步的剖析标明,區與區之間的反應性質十分類似,這些結果标明有關本身運動的信息編碼在靈長類的感覺皮層能够是廣泛分佈的。

  該研讨在研讨員顧勇的指導下,由博士生程志仙完成。該課題獲得瞭國傢自然科學基金面上項目、腦先導專項和青年千人計劃的撑腰 。

  

  

  一個典范的VPS細胞偏好曲線運動。左下的圖是該細胞在差别直線運動、旋轉運動和它們之間組合時的均匀發放頻率。一切運動局限在程度立体上  。右下的圖是僅包括瞭向前、向後的直線運動、旋轉運動和曲線運動,用極坐標表示。