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腾讯登录【Neuron】复旦脑科和华山医院团队：视皮层在时间信息预测中的重要作用
| 导读 | 尽管时间在我们的日常生活中很重要，但我们对人类大脑如何介导秒尺度时间感知的理解是有限的。在这里，研究者结合了癫痫患者的颅内立体脑电图（SEEG）记录和小鼠的回路解剖，以表明视觉皮层（VC）编码计时信息。
首先，研究者要求人类参与者执行间隔定时任务，发现VC是大脑的关键计时区域。然后，研究者在小鼠中进行了光遗传学实验，并表明VC在间隔定时行为中起着重要作用。进一步发现，VC神经元以保持时间顺序的方式激发，并以定时方式表现出增加的兴奋性。最后，使用计算模型来说明一个自校正学习过程，该过程生成具有标量计时属性的间隔定时活动。该工作揭示了VC中在秒到十秒范围内发生的局部振荡如何将来自外部世界的时序信息联系起来以指导行为。 |
对环境中不同时间间隔出现的各种信号的感知和预测对动物的生存和演化意义重大。一个典型的例子是，要及时躲避天敌，动物必须有效地对不同的时间信号做出准确预测。
复旦大学附属华山医院毛颖和陈亮团队、复旦大学脑科学研究院/医学神经生物学国家重点实验室张嘉漪团队于10月3日在著名神经科学顶级期刊Neuron发表最新研究成果，展示了团队在时间信息预测研究方面取得的重大进展，揭示了视皮层编码时间预测信息的重要机制。此项工作也是基础与临床紧密合作的成果。
https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(22)00813-3?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0896627322008133%3Fshowall%3Dtrue
首先，研究者对人脑中28个脑区的颅内多通道脑电（SEEG）信号进行记录和分析，并且发现：在做出时间信息预测行为前，视皮层的脑电显示出两个特征——alpha波段能量上升以及delta波段出现相位同步。
在小鼠实验中，研究团队进一步应用光遗传和在体膜片钳记录等多项实验技术，并与行为学实验结合，发现小鼠的时间预测行为与人类相似，也与初级视皮层的脑电能量高度相关，此外还发现部分视皮层神经元存在与时间信息预测相关的兴奋性增强，且兴奋性增强的视皮层神经元存在顺序放电的显著特征。
人和小鼠时间预测行为、脑电信号及时间细胞可塑性示意图
在这些生物学实验的基础上，合作团队提出了基于双层吸引子和时间细胞（time cell）的皮层计算模型，该计算模型揭示了视皮层神经网络在处理秒级时间信息时存在自我修正的可塑性规律。通过这种可塑性变化规律，视皮层能对视觉的时间预测信息进行编码，从而显著推进了对大脑时间预测机制的认识（转化医学网360zhyx.com）。
参考资料：
https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(22)00813-3?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0896627322008133%3Fshowall%3Dtrue
注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。
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