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在神经科学研究中，为明确背外侧前额叶皮层（dlPFC）功能，研究人员开展了灵长类动物在不同任务、扫视类型及学习阶段中 dlPFC 活动的研究。结果发现 dlPFC 中回顾性信号占主导，且前瞻性和回顾性表征具有不同特性。该研究有助于理解大脑行为调控机制。
大脑，这个人体最神秘的 “指挥官”，掌控着我们的一举一动、思维情感。其中，背外侧前额叶皮层（dorsolateral prefrontal cortex，dlPFC）在目标导向行为中扮演着关键角色，被认为能通过工作记忆、注意力等过程，灵活整合信号，选择与情境相关的行动。然而，目前对 dlPFC 的功能仍缺乏统一清晰的认识。以往研究往往只关注其在完全学习行为任务中少数事件的活动，且对于眼跳（saccade）前后神经活动的比较，在不同情境、学习阶段和神经元层面也存在缺失。正因如此，dlPFC 的主要功能至今仍存争议。
为了深入探究这一谜团，来自苏黎世大学和 ETH 苏黎世神经信息学研究所、斯坦福大学等机构的研究人员展开了一项重要研究。他们通过记录猕猴在多种行为任务中的神经活动，旨在全面描述 dlPFC 在不同任务阶段、扫视类型、任务以及学习阶段的活动情况。该研究成果发表在《Cell Reports》上，为我们理解大脑的奥秘提供了新的视角。
研究人员在实验中运用了多种关键技术方法。首先，他们对三只成年雄性恒河猴进行手术，植入不锈钢头架和巩膜搜索线圈，用于监测单眼眼位。同时，将 96 通道的犹他阵列电极植入猴子的前弓状皮层（pre-arcuate cortex），以此记录神经信号。其次，训练猴子完成视觉引导延迟眼跳任务、二选一运动辨别任务和二选一非空间联想任务。在实验过程中，通过控制视觉刺激呈现、监测眼动和行为反应，并采用多种数据分析方法，如对眼动数据分类、运用逻辑回归模型分析行为数据、进行神经活动的解码分析等，深入探究 dlPFC 的功能。
研究结果如下：
- 行为任务和神经记录：猴子参与视觉引导、指令性眼跳任务，研究人员分析所有试验阶段和不同类型眼跳的神经活动及眼动。记录来自前弓状皮层的神经活动，该区域靠近或可能包含额叶眼区（frontal eye fields）最前端部分12。
- 眼跳后调谐活动跟踪每次眼跳：利用交叉验证的多类解码器量化单试验群体反应中眼跳方向的表征。发现神经群体活动似乎从眼跳发生前到完成后都在编码眼跳方向，且眼跳后活动持续时间长，解码精度在眼跳后仍较高，表明其可能是一种持续的、内部产生的活动34。
- 眼跳后活动并非下一次眼跳的眼跳前活动：通过观察发现，眼跳后活动不太可能代表下一次眼跳的计划。一是结束眼跳前预测活动弱，二是用预眼跳解码器测试发现，眼跳后活动不能预测结束眼跳方向56。
- 眼跳后活动不编码瞬时注视位置：研究表明瞬时注视位置不太可能是眼跳后活动的主要贡献因素。一方面，眼跳后解码器能解码起始和结束眼跳方向，而这些眼跳的眼跳方向与眼跳后注视位置相关性低；另一方面，在特定任务中控制眼跳后注视位置，仍能高精度解码奖励眼跳方向78。
- 前瞻性和回顾性表征具有不同的任务选择性：比较奖励眼跳前后在不同任务中的活动，发现早期选择预测活动受任务情境强烈调节，而眼跳前后的选择相关活动受任务情境影响小或弱。这表明前瞻性和回顾性信号在任务选择性上存在差异910。
- 前瞻性和回顾性信号在单个单元中混合：研究发现许多单元在眼跳前后都有方向选择性，且这些单元的活动编码了前瞻性行动计划和回顾性行动记忆，说明这两种信号在单个神经元中混合存在1112。
- 单元内信号混合并非随机：单个单元中前瞻性和回顾性表征的关系高度结构化，许多单元的首选方向在眼跳前后倾向于翻转 180°，这种结构在群体解码器中也有体现1314。
- 学习对选择表征的影响：在联想学习任务中，猴子的表现随学习逐渐提高。研究发现选择表征反映了近期试验历史，但未反映日常行为改善。具体来说，眼跳前活动受前一次试验结果强烈调节，而前、后眼跳表征在学习过程中基本无变化1516。
研究结论和讨论部分指出，该研究全面表征了不同情境下前弓状皮层中与扫视相关的活动。发现眼跳后活动是与扫视相关的最强、最一致的活动形式，且前、后眼跳活动在不同方面存在差异，如受扫视类型、任务和学习的调制不同。这种差异表明 dlPFC 在处理行为信息时具有复杂的机制。同时，研究还发现 dlPFC 中的空间表征具有刚性，可能与抽象任务变量的灵活表征共存。这一发现对于理解大脑如何在不同时间尺度上处理信息、做出决策具有重要意义。此外，眼跳后活动作为动作记忆的发现，为研究大脑的回顾性监测和行为情境绑定提供了新的证据，也暗示了其在更新视觉空间表征和维持视觉稳定性方面的潜在作用。然而，该研究也存在一定局限性，如未充分研究动作和结果在时间和中间动作间隔下的情况，以及在涉及抽象和空间学习任务中的长期学习影响。未来研究可针对这些方面进一步探索，以更深入地了解大脑的奥秘。
