孤立皮层网络中的时间信息编码机制及其在感觉皮层时空转换中的作用

来自实验研究团队的最新成果揭示了孤立皮层网络如何通过"储备池计算"(reservoir computing)机制实现时间-空间编码转换。研究人员采用光遗传学刺激技术，在大鼠离体皮层培养物中证实：皮层网络状态能以至少100毫秒的精度保留输入序列信息长达1秒以上，且时空信息保持时间与初级视觉皮层短时记忆相当。该研究为感觉皮层时空编码转换提供了新的机制解释。

　　

时间特征普遍存在于各类感觉刺激中，感觉皮层通过独特的空间和时间编码来表征这些刺激特征。最新实验研究揭示，局部皮层网络可能采用"储备池计算"(reservoir computing)这一巧妙机制，将时序信息转化为空间编码模式。

研究团队创新性地采用离体大鼠初级皮层培养物，通过精密的模式化光遗传学刺激技术，向神经网络输入包含特定时间序列的刺激模式。令人惊叹的是，这些孤立培养的皮层网络展现出卓越的时间信息编码能力：不仅能准确记录输入序列信息长达1秒以上，时间分辨率更是达到惊人的100毫秒级精度。

深入分析发现，这种时间编码主要依赖群体神经元活动（population code），而非单个神经元活动。网络状态轨迹主要受刺激空间特征主导，而时间特征则产生更为微妙的影响。特别值得注意的是，空间信息在神经网络中的保持时间超过2秒，这与初级视觉皮层(V1)短时记忆的持续时间高度吻合。

这项研究为理解感觉皮层如何处理时空信息提供了重要启示：局部神经网络通过储备池计算机制，可能正是实现时间-空间编码转换的关键所在。这种机制或将成为理解感觉信息处理基础原理的新突破口。