張鳴沙課題組揭示複雜感知運動轉換的神經機制

2020-09-24 北京視友科技


2020年6月3日北京師範大學認知神經科學與學習國家重點實驗室張鳴沙教授課題組在Cerebral Cortex在線發表了題為Neuronal Correlates of Many-To-One Sensorimotor Mapping inLateral Intraparietal Cortex的研究論文，發現靈長類動物大腦後頂葉皮層參與編碼複雜的感覺刺激到運動輸出的映射過程。


動物大腦的一個基本功能就是對感覺刺激做出合適的運動反應。在日常生活中，我們不僅需要對感覺刺激做出一對一的運動反應，而且需要對多種感覺刺激做出相似或者同樣的運動反應。我們對後面這種相對複雜的感知運動轉換過程中的刺激到運動映射的神經機理還很不清楚。前人的研究表明，靈長類動物大腦後頂葉皮層的神經元參與編碼感知到運動的轉換過程。但是這些研究大多運用了相對簡單的感知運動轉換任務，而沒有探索相對複雜的感知運動任務中刺激到運動映射過程的神經機理。


在這篇研究工作中，研究人員通訓練清醒獼猴一個位置刺激到眼動目標點映射的行為任務，同時記錄獼猴大腦後頂葉皮層神經元在獼猴完成行為任務中的活性。在這個行為任務中，獼猴需要將多個位置刺激對應到兩個眼動目標點上。實驗結果顯示：後頂葉皮層單神經元的活性編碼了多個刺激位置映射到單個眼動目標點的過程。這種對複雜的感知運動轉換的編碼超越了後頂葉皮層神經元的經典感受野，因為它在位置刺激出現在神經元經典感受野之外時也存在。對照實驗表明，這種對複雜感覺刺激到運動反應映射的編碼相關的活性與對單純的運動計劃、空間注意、空間分類編碼相關的活性不一致。這些結果顯示靈長類動物後頂葉皮層是參與編碼複雜的感知到運動轉化過程的重要腦區。


圖 1. 行為任務與獼猴的行為結果



圖 2. 後頂葉皮層單神經元與群體神經元在參與多個刺激位置向單個眼動目標點映射過程中的反應，以及神經元在


北京師範大學認知神經科學與學習國家重點實驗室張鳴沙組前博士後周陽為文章第一作者，張鳴沙和周陽為共同通訊作者。該研究獲得基金委（National Natural Science Foundation of P.R. China (31871078;31471069; 91432109）等資助。


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