初级听觉皮层在类别行为习得与表达中的必要性研究

本研究揭示了初级听觉皮层（ACtx）在听觉类别学习中的关键作用。研究人员通过光遗传学技术特异性抑制ACtx不同兴奋性神经元亚型，发现ACtx对时间调制声音（sAM）的类别学习全过程具有必要性，且抑制IT和ET神经元会显著延缓学习进程。该研究为理解感觉皮层在认知决策中的动态贡献提供了新证据。

　　

在复杂的声音环境中，大脑如何将连续的声学特征转化为离散的行为类别，是听觉认知领域的核心问题。尽管已知初级听觉皮层（ACtx）参与声音识别，但其在类别学习不同阶段的动态作用机制尚不明确。更关键的是，ACtx包含多种兴奋性投射神经元（如IT、ET和CT），这些细胞如何通过不同下游通路协同支持学习过程，仍是未解之谜。

美国匹兹堡大学（University of Pittsburgh）的研究团队在《Current Biology》发表的研究，通过创新的行为范式结合细胞类型特异性干预，揭示了ACtx在时间调制声音（sinusoidally amplitude-modulated noise, sAM）类别学习中的必要性。研究人员设计了一项头固定小鼠行为实验，要求动物根据sAM速率（2-32 Hz）将声音分类为“慢”或“快”，并通过双侧光遗传抑制（使用抑制性视蛋白stGtACR2）探究ACtx全兴奋性神经元或特定投射神经元（IT/ET/CT）的功能。关键技术包括：1）细胞类型特异性病毒策略（利用Tlx3-Cre、Ntsr1-Cre转基因鼠及逆向跨单突触病毒标记ET神经元）；2）高密度硅探针记录验证抑制效果；3）心理物理学分析决策策略变化；4）学习阶段特异性光遗传干预（20%试次抑制）。

ACtx是类别行为表达的必要结构

全兴奋性神经元抑制使专家小鼠正确率从82.3%降至59.5%，心理测量曲线趋于平缓（斜率降低，p=8.21×10^-4）。有趣的是，抑制诱导了波动性选择偏倚（asymmetry index绝对值增加，p=0.004），且小鼠更依赖先前选择（重复选择概率升高），表明ACtx缺失时动物转向基于内部先验的决策策略。

ACtx参与贯穿学习全过程

从初学到专家阶段，抑制均导致13-23%的性能下降（p=1.13×10^-6），反驳了皮层仅在早期充当“导师”的假说。反应潜伏期分析和无反应试次统计证实，抑制影响分类而非声音检测能力。

IT和ET神经元调控学习速率

特异性抑制IT（层5 intratelencephalic）或ET（层5 extratelencephalic）神经元虽对专家表现影响轻微，但显著延长达到专家标准所需的试次（p=0.0396）。相比之下，CT（层6 corticothalamic）神经元抑制对学习无显著影响，提示不同投射通路功能异质性。

这项研究确立了ACtx在听觉类别习得和表达中的双重必要性，揭示了IT和ET神经元通过不同下游环路支持学习可塑性的机制。从临床角度看，理解皮层投射特异性贡献为开发靶向干预策略（如神经精神疾病中的感知决策障碍）提供了理论框架。方法学上，稀疏试次抑制（20%）的设计为研究学习中的动态网络重组设立了新范式。未来研究可进一步解析ACtx与决策皮层（如顶叶）的反馈连接如何平衡感觉证据与内部先验，以及不同调制状态（如注意、焦虑）下这些通路的适应性变化。