单一循环神经机制解释预测效应的行为与神经效应

《Scientific Reports》：A recurrent neuronal model for the effect of predictions on sensory processes

　　

摘要

预测、先验知识和期望对感觉处理和决策有着显著影响，但这些影响的神经机制仍然是感觉神经科学中的一个核心问题。尽管已建立的预测编码模型作为理解这些效应的计算框架获得了广泛认可，但实证研究结果并不总是与其预测一致。在这里，我们提出了另一种循环神经模型，该模型通过具有特征适应性的神经元群体来实现预测处理，这些神经元将前馈感觉输入与反馈信号结合在一起，其电路动态符合大脑皮层组织的已知特征。首先，我们通过将模型拟合到基于线索的期望范式（使用面部和房屋作为刺激物）的行为阈值数据上来约束模型参数，使模型能够捕捉到该研究中观察到的行为预测效应的特征模式。在不对从行为数据中估计出的参与者特定参数进行进一步调整的情况下，该模型被用于模拟文献中提到的三项独立功能性磁共振成像（fMRI）研究中的神经反应。尽管这些研究在刺激类别和任务设计上存在差异，但模型仍然解释了它们主要神经影像学发现的关键方面，证明了从行为到神经活动的泛化能力。总体而言，这些结果表明，单一的循环神经机制可以解释预测所带来的行为和神经效应，为先验知识、预测和期望如何影响感觉处理提供了理论解释。