先验期望通过方向选择性阈值调节神经元兴奋性塑造感觉运动行为的神经机制研究

《Communications Biology》：Tuned inhibitory control of neuronal firing thresholds explains predictive sensorimotor behavior

　　

摘要

当感觉信息不确定时，先验期望会引导感觉运动行为，但这种整合背后的神经机制仍不为人知。在此，我们通过结合循环神经网络与脉冲神经网络建模，并利用此前报道的猕猴平滑追随行为数据以及中部颞叶区域（MT区）单神经元电生理记录，探究了关于感觉运动方向的先验如何塑造神经群体动态。我们的建模研究证实，方向选择性阈值调节是复现先验期望的行为和神经特征的充分机制。在模型中，提高非预期方向调谐神经元的放电阈值，可以锐化群体调谐特性，并在感觉信息微弱时减少行为变异性。我们进一步观察到，MT区低频局部场电位（LFP）活动存在方向性和先验依赖性调节，且调节强度随偏离预期程度而变化。综合来看，这些发现与"先验期望可能通过方向选择性地调节神经元兴奋性来改善行为精度"的假说相一致，并为贝叶斯推断与皮层环路动态之间提供了一个候选的机制联系。