利用动力学潜因子分析与模型集合揭示初级运动皮层中指令运动与纠正运动的共享输入编码

《Nature Communications》：Combatting nonidentifiability to infer motor cortex inputs yields similar encoding of initial and corrective movements

　　

摘要

初级运动皮层（M1）在随意运动中起着核心作用，但它如何整合感觉驱动的纠正指令尚不清楚。我们分析了雄性猕猴在执行包含目标更新的连续手臂运动任务时，从 M1 记录到的神经群体活动，该任务要求在线调整运动计划。利用基于动力系统的潜在因子分析（LFADS），我们将神经活动分离为两个成分：固有动力学和推断的外部输入。推断的输入时序与目标出现的时间锁定程度高于与运动开始的时间锁定程度，这表明可变的反应时间反映了输入与持续进行的动力学之间的相互作用。推断的输入在初始运动和纠正运动中表现出相似的调谐特性，表明视觉指令运动和纠正运动之间存在共享的输入编码，此前这些编码被 M1 动力学所掩盖。由于输入推断可能会受到不可辨识性的影响（即不同模型对数据的拟合效果无法区分），我们使用了具有不同超参数的模型集合，来诊断输入何时是可辨识的或不可辨识的。在猴子数据中，模型集合产生了始终相似的结果，表明输入可以被有意义地推断，且其编码不仅仅是模型偏差的结果。这些结果凸显了不可辨识性带来的挑战，以及模型集合在持续进行的动力学中识别输入的潜力，至少在部分情况下如此。