对于活动布局的环路机制研讨获停顿

5月11日，Nature Communications在线颁发了题为《皮层上丘环路在影象依赖感知决议计划工作中的作用机制》的研讨论文，该研讨由中国迷信院脑迷信与智能技术杰出立异中间（神经迷信研讨所）、上海脑迷信与类脑研讨中间、中科院神经迷信国度重点试验室的徐宁龙研讨组实现。该研讨解析了从次级活动皮层到上丘的环路功效，提醒了其在决议计划相关活动布局中的症结作用及信息处置机制。

为了在自然界中生活，生物体不必要时辰对外界情况刺激做出即时反馈，反而经常必要在年夜脑中临时保管接管到的刺激信息，同时布局必要做出的反馈。例如，猎豹在草原上捕猎时必要埋伏在草丛中，迟缓凑近猎物，直到适宜的时机一跃而起，在猎物反馈过去之前追上前去扑倒它。要是时机不适当，活动筹备不充沛，猎物有能够在眼皮底下逃脱。猎豹在筹备动员防御的进程中其实就在阅历活动布局。在这一案例中，活动布局间接影响到植物的生活；而在其他好多顺应性行动中，活动布局也起到症结作用。

那么，年夜脑到底是若何完成对将来行为的布局的呢？哪些脑区和神经环路通过怎么的机制完成活动布局？此前研讨发现，前外侧活动皮层（次级活动皮层的一部门）在活动布局中起紧张作用。之后的研讨解析出一批和该活动皮层互相联系关系的其他脑区，如丘脑、基底节、小脑等均参加活动布局。然而，因为这些脑区构成网络体系简单，关于网络中的任一节点施加影响，均会牵一发而动全身，影响整个网络的动静。是以，解析这个网络中分歧节点之间的互相关系，并说明其互相作用若何影响活动布局是亟待解决的成绩。为了答复这一成绩，徐宁龙研讨组博士后段春雨和博士研讨生潘宇昕，应用感知决议计划行动框架，树立了一个参量化的活动布局行动范式，并综合应用环路记载和操控技术，探求了次级活动皮层到皮层下上丘的症结神经通路的作用机制。

在新建的行动范式中，小鼠必要对嘀嗒声响的速度进行分类，并通过舔右边或左边的出水口来报告请示其分类成果。紧张的是，小鼠在报告请示前必需等候一个声响提示，好比抢答的发令枪。在等候的延时时代，小鼠就必要对舔水反馈进交运动布局。因为每个试次的延时是非以及滴答频率都分歧，因而难度也分歧，这为准确研讨神经环路对活动布局的奉献提供了便当（图a-c）。通过分歧脑区，分歧光阴段的光遗传瞬时克制，研讨总结出次级活动皮层和上丘都在本工作中起到紧张作用，且同时克制两个脑区形成的影响年夜于仅仅克制次级活动皮层，提示上丘不但是次级活动皮层敕令输入的主动执行者，而是可以对下游输出的信息进一步加工，奉献布局活动的功效。为相识读次级活动皮层向上丘通报的信息，研讨职员逆向标志了投往上丘的次级活动皮层的细胞，并在双光子显微镜下察看这些被标志的神经元运动。成果显示，相比于随机标志的细胞，投向上丘的这一群细胞展示出更强的活动信息编码强度，且此强度跟着光阴的推移会变强，从声响刺激，经延时，到舔水活动时代，表示出更强的对侧举措的选择性（图d-f）。这些成果支持了该环路确切携带有活动布局信息。那么，这些信息是否和活动布局有因果关系呢？研讨采取化学学的伎俩，通过埋置套管的办法，特同性地克制了从次级活动皮层到上丘的环路，而坚持了次级活动皮层的其他上游脑区不受克制，发现小鼠行动正确率遭到影响，且该影响的水平依赖于声响刺激的难度以及延时的是非（图g-h）。这些成果支持了次级活动皮层到上丘的环路对活动布局具备因果关系。

为了进一步探求来自活动皮层的信息若何在上丘中进行加工，科研职员比拟了兴奋性细胞和克制性细胞在工作中的运动个性。因为这两种细胞都能承受次级活动皮层的投射且强度相称，它们都能够对下游信息进前进一步的处置。通过光纤光度测定，研讨发现，兴奋性细胞在声响及延时时代编码的选择信息较稳定，或有助于延时时代信息的维持，而克制性细胞则更倾向于切换编码的个性，能够在活动布局进程的分歧阶段起到分歧的调理性的作用（图i-j）。该研讨体系地研讨了一条从次级活动皮层到皮层下构造的环路若何影响活动布局，为懂得活动布局背地的神经环路机制提供了新的试验证据。(100yiyao.com）