灵长类动物的海马体会构建出有节奏事件的动态内部模型

《Scientific Reports》：The primate hippocampus constructs a dynamic internal model of rhythmic events

　　

摘要

海马体有助于形成能够将不同时空中的经历进行组织的内部表征。然而，它究竟如何表征那些持续发生的事件，尤其是在没有感官输入、需要依靠内部机制来维持事件动态的情况下，目前仍不清楚。我们记录了恒河猴在完成节拍器任务时的海马体单个神经元及局部场电位活动，该任务要求猴子在没有外部提示的情况下，追踪在两个空间位置之间有规律切换的视觉刺激。在海马体神经元中，我们观察到了与刺激位置相关的、随节奏变化的振荡性放电模式，这种模式在刺激可见的同步阶段以及内部维持阶段都会出现。这些放电动态会随着时间间隔的长短而发生压缩或拉伸，并且伴随着也随节奏变化的宽频带局部场电位强度变化。在出错试验中，振荡活动会出现系统的相位偏移，与振荡相关的神经元群活性也会减弱，这表明海马体的动态反映了猴子对刺激位置的内部估计。回归分析显示，神经元的放电率受空间交替、节奏背景、经过的时间以及任务阶段等多种因素的影响，具有混合选择性。这些研究结果表明，海马体神经元群能够产生动态活动，从而持续追踪并预测正在发生的事件的时空结构。灵长类动物的海马体并非将时间视为一个独立的变量，而是构建了一个预测性内部模型，将时间结构、空间信息以及情境状态联系起来，以在没有感官输入的情况下指导行为。