對環境中不同時間間隔出現的各種信號的感知和預測對動物的生存和演化意義重大。一個典型的例子是，要及時躲避天敵，動物必須有效地對不同的時間信號作出準確預測。復旦大學腦科學研究院/醫學神經生物學國家重點實驗室張嘉漪團隊，與復旦大學附屬華山醫院毛穎和陳亮團隊合作，最近在時間信息預測研究方面取得重要進展，揭示了視皮層編碼時間預測信息的重要機制。
相關論文10月3日在線發表於Neuron。這項工作也是基礎與臨床緊密合作的成果。
合作團隊首先通過記錄、分析人腦中28個腦區的顱內多通道腦電（SEEG）信號，發現在作出時間信息預測行為前，視皮層的腦電顯示出兩個特徵：alpha波段能量上升以及delta波段出現相位同步。
在小鼠實驗中，實驗團隊進一步應用光遺傳和在體膜片鉗記錄等多項實驗技術，並與行為學實驗結合，發現小鼠的時間預測行為與人類相似，也與初級視皮層的腦電能量高度相關，此外還發現部分視皮層神經元存在與時間信息預測相關的興奮性增強，且興奮性增強的視皮層神經元存在順序放電的顯著特徵。
人和小鼠時間預測行為、腦電信號及時間細胞可塑性示意圖
在這些生物學實驗的基礎上，合作團隊提出了基於雙層吸引子和時間細胞（time cell）的皮層計算模型，該計算模型揭示了視皮層神經網絡在處理秒級時間信息時存在自我修正的可塑性規律。通過這種可塑性變化規律，視皮層能對視覺的時間預測信息進行編碼，從而顯著推進了對大腦時間預測機制的認識。
張嘉漪、陳亮、毛穎為該論文共同通訊作者；於慶鵬、畢則棟、姜時澤、顏彪、陳鶴鳴、王依婷為論文的共同第一作者，多名研究生及技術人員參與了本項研究。
作者：唐聞佳
編輯：唐聞佳
責任編輯：樊麗萍
圖：受訪方提供
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