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大脑如何编码时间?大脑预测能力如何形成? | 脑科学顶刊导读 031期
✎ 顶刊导读目录 

1,突触性边缘回路中的协同突触和固有可塑性驱动小鼠应激诱发的兴趣缺失和消极应对 

2,前扣带回皮质是适应行动计划所必需的

3,神经系统预测能力的形式

4,通过多模态成像解开快速感知判断中的信心来源

5,通过时间进行导航:关于大脑如何编码时间的空间导航视角 

1,突触性边缘回路中的协同突触和固有可塑性驱动小鼠应激诱发的兴趣缺失和消极应对

期刊:Molecular Psychiatry

作者:Роза   
D1-MSN兴奋性增加对于应激诱发的兴趣缺失和消极应对是必要的,并且足以促进小鼠的负面影响。

应激会促进负面情绪状态包括兴趣缺失和消极应对的产生。虽然这些特点部分是由大脑奖励环路中的神经适应性变化介导的,但仍缺乏由应激引起的负面影响如何在该环路的关键节点内被编码的综合框架。

本文建立应激诱导的兴趣缺失和消极应对的小鼠模型,发现由应激诱导的兴趣缺失和消极应对与腹侧海马(VH)兴奋性突触对伏隔核内侧壳(NAcmSh)D1中等棘状神经元(D1-MSNs)的突触强度增加有关,并具有向内整流钾通道(IRK)功能降低介导的外侧下丘脑(LH)投射的D1-MSN过度兴奋性。通过VH对NAcmSh突触去极化,恢复D1R-MSN中Kir2.1的功能或破坏D1-MSN中这些突触和内在适应的共同参与,来防止应激诱导的负面情感状态。

总之,本文为控制不良适应性情绪行为的突触途径提供了有力证据。

https://www.nature.com/articles/s41380-020-0686-8

2,前扣带回皮质是适应行动计划所必需的

期刊:PNAS  

作者:Loren
单侧ACC损毁破坏应答选择

意义:动物为了成功地驾驭世界,必须不断地塑造和重塑运动输出(motor outputs),以更好地应对所处环境的需求。当环境需求突然发生变化时,为了适应新的环境约束,运动输出需要行动计划中进行亚秒级别的重塑。

近几十年的成像和建模研究表明,前扣带回皮质(ACC)参与了情景需求的评估和下游节点(如背内侧纹状体)的假设改变,从而促进了适当的行动选择。

本研究进一步表明,在单神经元和行为水平,ACC对于试次间和试次内大鼠的反应选择进行主动和反应性的调节是必要的。

摘要:以往集中在前扣带回皮质(ACC)的研究认为,它是缓解由两个同时活跃信号引起的竞争的关键脑区。然而,到目前为止,还没有研究表明ACC是这种形式的行为灵活性所必需的,也没有任何研究表明ACC通过调节下游的脑区,如背内侧纹状体(DMS),来编码完成任务所需的行动计划。

本研究在大鼠执行一种冲突的停止信号任务时,记录同侧DMS,并对ACC进行单侧兴奋性损伤。研究发现,在停止试验中,受损伤的大鼠表现更差,部分原因是DMS中没有及时出现定向行动计划,以及过度表现了要被抑制的行为。

总的来说,我们的发现表明ACC对于缓解相互竞争的输入是必要的,并且验证了关于ACC在认知控制中的作用的许多现有的理论预测。

https://www.pnas.org/content/117/11/6196

3,神经系统预测能力的形式

期刊:Nature Reviews Neuroscience

作者:Sniper    
依赖语境的预测和独立于语境的预测

在系统神经科学领域,预测能够影响我们感知和理解世界的说法已经变得越来越有影响力。感觉器官输入大脑的信息非常多并且杂乱,一般认为大脑会根据先验信息对这些感觉输入进行主动加工。

预测这一概念指来源于先验信息,并对感觉加工产生影响的机制。这种对预测能力的认识也构成了人们理解神经精神疾病的重要框架:人们认为精神疾病是由于先验信息影响感知和信念的机制受到干扰,从而导致了对外部世界的错误认知。预测会影响感知的这一说法,常用“自上而下(top-down)”这一术语来形容,意为在参与信息处理的高级脑区产生的预测会影响低级脑区的感知处理。但是,这没有考虑嵌入在“自下而上(bottom-up)”信息处理流中的预测信息。

作者在综述中给出了这种区别重要性的证据,并认为这对于预测处理框架的发展和理解导致精神症状和体验的神经活动紊乱至关重要。

https://www.nature.com/articles/s41583-020-0275-5

4,通过多模态成像解开快速感知判断中的信心来源

期刊:PNAS

作者:Loren 
决策的信心源于做出这些决定的证据。这使得孤立于决策过程的信心研究变得困难。本研究设计了一项任务,让参与者对自己的决策或观察到的与决策过程无关的决策进行信心评估。通过多模态影像手段分析信心的神经关联,将决策后和决策本身对元认知的贡献分离开来。被试报告了他们对自己所做决定或所观察到的决定准确性的信心。
我们发现承诺决策与观察决策相比有更好的元认知表现,这表明承诺决策可能会提高信心。依靠同步的脑电图和血流动力学记录,我们发现对做出承诺和观察到的决定的信心与额叶下回有共同的相关性,而在前额叶皮质和前岛叶呈现相反的趋势。我们根据信心的决策和决策后表征讨论了这些结果,并提出了一个信心的计算模型,在该模型中,当提交决策时的证据积累受到限制时,元认知表现会提升。
https://www.pnas.org/content/117/15/8382

5,通过时间进行导航:关于大脑如何编码时间的空间导航视角

期刊:Annual Review of Neuroscience

作者:Ann Yang

生物体的间隔计时功能以秒到分钟的时间尺度运行,并分布在多个脑区中。与毫秒计时和昼夜节律相比,间隔计时涉及不同的神经回路机制。然而,因为这种规模的计时与其它行为密切相关,已有事实证明对它进行研究存在困难。一些神经回路和细胞机制可以生成承载时序信息的连续的或随时间增减的活动模式。

本文提出一种在间隔计时和空间导航之间关联起来的有效方法,从而在感兴趣的变量和所需的数学运算之间进行直接类比。通过设计实验从其它变量中分离或消除计时行为,这项新技术将促进直接对造成间隔计时的神经机制的研究。

https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-neuro-101419-011117

作者信息

 

校审:Freyabrainnews编辑部)

题图:Singularity Hub

前 文 阅 读 


 

1,Nature Reviews Neurosci:社会学习的神经和计算系统 | 脑科学顶刊导读031期

2,Brain: 在新的计算时代重新审视“大脑模式”| 脑科学顶刊导读030期





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