节拍感知与运动神经生理学| 脑科学顶刊导88期

✎ 顶刊导读目录 

1，运动反应的空间频率调谐揭示了背侧和腹侧系统对动作理解的不同贡献

2，感觉区的运动相关信号在自然行为中的作用

3，小鼠上丘中运动方向的功能构架

4，节拍感知与运动神经生理学

5，海马神经元在功能性缺氧时对大脑活动作出反应

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1，运动反应的空间频率调谐揭示了背侧和腹侧系统对动作理解的不同贡献

期刊：PNAS

作者：Loren

通过观察他人的行为来了解其意图对于有效的社会应对和生存至关重要。有证据表明，对运动和对象的视觉处理涉背侧和腹侧路径，这些路径调节不同的空间频率。尽管已经在物体、面部和场景处理中广泛研究了这种频率调谐，但对其在识别自然人为动作中的作用知之甚少。

通过利用它们对低空间频率（LSFs）和高空间频率（HSFs）的不同调节，我们分解了背侧和腹侧路径对动作理解的贡献。我们过滤了自然动作图像以仅包含LSF或HSF，并使用经颅磁刺激（TMS）来测量行为表现和皮质脊髓兴奋性（CSE）。根据情景对象提供的抓握力和意图之间的兼容性，将动作嵌入到一致或不一致的场景中。

从行为上讲，与LSF图像相比，参与者更擅长区分完整的一致动作。对于不一致的动作，此效果可能逆转，与完整和HSF相比，LSF的性能更好。这些调节作用在神经生理学水平上得到了反映，对于HSF，CSE对一致的比不一致的动作作用具有更大的促进作用，而在LSF图像的作用则相反。最后，仅对于LSF，我们才根据动力运动学观察到CSE调制。

尽管结果分别表明背侧LSF和腹侧HSF对抓握和情景编码的动作理解有贡献，但LSF图像的负一致性效应表明，物体加工不仅可能通过腹-背（ventral-to-dorsal）连接影响动作知觉，而且可能通过参与预测加工的背-背（dorsal-to-ventral）路径影响动作知觉。

https://www.pnas.org/content/117/23/13151

2，感觉区的运动相关信号在自然行为中的作用

期刊：Trends in Neuroscience

作者：Freya      

揭示啮齿动物感觉区运动相关信号的研究综述 

最近的研究表明，头固定小鼠的大脑中，甚至在初级感觉区，都有显著和广泛的运动相关信号。然而，目前还不清楚这些信号在感觉加工中的作用。为什么这些感觉区域会被运动信号“污染”？

在自然行为中，当动物在环境中移动时，它们会主动获取感官信息，并利用这些信息指导正在进行的行为。在这种情况下，与运动相关的信号可以让感觉系统预测自我感应的感觉变化，并提取有关环境的附加信息。在这篇综述中，我们总结了在感觉区域中存在运动相关信号的最新发现，并讨论了在自然自由运动行为的背景下，这些研究如何能够促进感觉加工模型。

https://doi.org/10.1016/j.tins.2020.05.005

3，小鼠上丘中运动方向的功能构架

期刊：Current Biology

作者：Aleah-jing 

双光钙成像解释大鼠上丘内的运动调谐响应  

运动视觉对于指导动物行为非常重要。视网膜和视觉皮层都能以基本无偏的方式加工物体的运动信息：视野中的所有位置表征了所有方向。本研究通过光学记录两个半球的神经反应探究在清醒小鼠的上丘内的运动加工。

在视网膜视点图中，我们发现了~500μm大小的较大区域，其中神经元偏好相同的运动方向，这种偏好保持在~350μm的深度。这些斑块的大小约为30度视角，比动物的视觉分辨率（约2度）要粗糙得多。运动方向的全局图显示左半球和右半球之间的近似对称性，以及上部视野中鼻部向上运动的净偏差。

https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.06.023

4，节拍感知与运动神经生理学

期刊：Trends in Cognitive Science

作者：Freya

节拍感知与运动系统

节拍感知为认知科学家提供了一个去探索在没有运动的情况下认知和行动如何在大脑中相互交织的机会。许多人相信运动系统能预测节拍的时间，然而目前的节拍感知模型并没有具体说明运动系统对节拍时间的预测节拍是如何在神经上实现的。

根据对运动系统神经计算特性的最新见解，本研究提出节拍预测过程依赖于由辅助运动区（supplementary motor area，SMA）中精准的模式化神经时间保持活动所组成的动作过程，这一过程由背侧纹状体中的神经活动编排和定序。除了综合认知科学和运动神经科学的最新进展之外，我们的框架还提供了可测试的预测算法来指导未来的工作。

https://doi.org/10.1016/j.tics.2020.11.002

5，海马神经元在功能性缺氧时对大脑活动作出反应

期刊：Molecular Psychiatry

作者：Роза

运动/认知挑战下tdTomato+细胞分布的LSM映射表明活动的大脑存在功能性缺氧

运动和认知挑战作为非侵入性手段，都已被证实可诱发大脑全面激活，从而改善包括健康人和患者的情绪健康在内的整体大脑功能。但这种被实验和临床观察并广泛使用的治疗工具所依据的机制仍然很模糊。本研究在行为良好的大脑中表明生理性（内源性）缺氧可能是上述手段潜在的先导机制，生理性缺氧通过适应性基因表达调节海马可塑性。小鼠中一种改良的转基因方法是，利用与CreERT2重组酶融合的HIF-1α的氧依赖性降解（oxygen-dependent degradation, ODD）结构域，使得能够在常氧和运动/认知挑战下展示大脑中的低氧细胞。通过光片显微镜对它们进行空间映射，发现所有会与吸气缺氧条件下的表现形成强阳性对照。本研究表明一个复杂的运动/认知挑战会导致几乎所有脑部区域缺氧，海马中的缺氧神经元尤其丰富。这些数据提示了一个有趣的神经可塑性模型，其中与任务相关的特定神经元活动触发轻度缺氧作为局部神经元特异性，并触发全脑反应，包括间接激活的神经元和非神经元细胞。

https://www.nature.com/articles/s41380-020-00988-w

作者信息

 

校审：Freya（brainnews编辑部）

题图：Singularity Hub

前 文 阅 读 

 

1，顶刊导读87期：聚焦小脑研究进展

2，视觉与脑科学专题 | 顶刊导读86期

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