独特的神经活动状态能够预测个体在面对视觉威胁时所采取的行为选择

《Current Biology》：Unique neural activity states predict action selection in response to visual threat

　　

要点

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视觉威胁会引发整个大脑的神经活动增加

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独特的大脑活动模式与特定的行为相关联

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神经活动模式与刺激无关，但可以预测行为

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一小部分中枢脑区对动作选择具有高度预测性

摘要

为了生存，动物必须对威胁性感官刺激做出适当的行为反应。然而，处理特定感官刺激的神经回路如何将信息传播到其他脑区，以及这些脑区的活动如何受到这些刺激的影响，目前尚不完全清楚。我们研究了果蝇对迫近视觉物体的反应，这是一种被广泛研究的视觉威胁模型。先前的研究已经描述了这类刺激如何激活特定的神经回路以引发不同的行为反应。然而，迫近刺激如何改变大脑其他部分的神经活动仍不完全清楚。我们使用体积式双光子成像技术研究了果蝇在活动状态下整个大脑的神经活动变化。这些研究表明，迫近刺激会引发许多脑区的神经活动增加，包括视觉和运动区域以及处理非视觉线索的感觉区域。在多次刺激呈现中，我们观察到了不同的运动反应。通过比较这些行为类别中的神经信号，我们发现了不同解剖区域中独特的神经活动模式。此外，我们还观察到一种静止状态，在这种状态下，动物虽然对刺激有明显的神经反应，但不会引发行为变化，从而实现了感知与行为的解耦。最后，我们表明，在刺激之前的神经状态可以准确预测随后的行为反应，而这种准确性取决于一小部分中枢脑区的信号。综合这些数据，我们可以得出结论：动作选择是由特定脑区初始神经状态的差异所决定的。

图形摘要