空间与特征依赖性皮层回路模型中扰动响应的精确线性理论

来自国际研究团队的最新研究为解决大脑皮层网络对输入信号的响应机制这一核心问题，开发了首个能解析空间与特征依赖性多细胞类型皮层回路模型的精确线性扰动响应理论。该研究通过建立包含two-photon（双光子）光遗传学扰动数据的数学模型，首次在强/弱耦合条件下统一解释了单细胞扰动响应模式与底层神经环路的关系，为解读视觉皮层（V1）的复杂连接规则提供了定量框架，并预测了抑制性神经元响应等未测量实验现象。

　　

大脑皮层如同一个精密运转的电路板，其复杂的连接规则一直令科学家着迷。最新研究构建了革命性的数学模型，像解码器般破解了皮层网络对微小扰动的响应密码。当用双光子（two-photon）光遗传学技术刺激小鼠初级视觉皮层（V1）的单个神经元时，这个模型能精确预测从兴奋到抑制的动态变化——就像通过电路图预判电流走向那样神奇。

研究发现皮层连接存在"三明治式"空间规则：兴奋性信号像火炬般在50微米半径内闪耀，超出这个范围立即被抑制性信号（inhibitory neurons）包围。更惊人的是，模型揭示了特征选择性（feature-specific）连接如何像调频收音机般过滤视觉信息。通过比对实验数据，科学家首次量化了PV⁺/SST⁺等抑制性神经元亚型的连接强度，并预测了这些"刹车细胞"对单细胞刺激的响应曲线。这项理论突破为理解阿尔茨海默病等神经系统疾病的环路异常提供了新视角。