行為相關性調控體感皮層雙側整合的神經機制

《Nature Neuroscience》:Bilateral integration in somatosensory cortex is controlled by behavioral relevance

【字體: 時間:2025年05月15日 來源:Nature Neuroscience 21.3

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  來自Park等研究人員通過大規模神經元記錄技術,探究了小鼠初級體感皮層(S1)在跨半球觸覺信息整合中的作用。研究發現:獎勵關聯刺激可增強雙側觸須運動對稱性,并促進半球間同步放電(spike-field coupling),這種耦合在任務執行失敗時消失。抑制胼胝體S1信號會削弱雙側促進效應,揭示了行為狀態依賴的跨半球信息傳遞新機制。

  

當生物體需要協調身體兩側的觸覺信息時,大腦如何實現跨半球信號整合?這項研究通過精妙的小鼠觸須任務實驗揭開了謎底。在初級體感皮層(S1)的大規模神經元記錄顯示,當小鼠用觸須探索獎勵相關刺激時,雙側觸須運動展現出驚人的對稱性,同時兩半球間涌現出同步放電現象和增強的鋒電位-場電位耦合(spike-field coupling)。有趣的是,這種神經交響樂只在任務執行時奏響——在刺激匹配的 naive 動物中完全缺席,暗示這絕非簡單的感覺傳導,而是高級行為目標驅動的內部過程。

深入分析發現,S1神經元對同側觸須刺激的反應,主要體現為對側主觸須反應的增益調節。這種"助攻"效果具有鮮明的情境特異性:只在獎勵相關刺激中出現,而當小鼠任務失敗時立即消失。研究人員通過精準的胼胝體S1信號沉默實驗證實,這條神經高速公路的暢通與否,直接決定著雙側信息整合的成敗。這些發現勾勒出觸覺信息處理的動態藍圖——胼胝體如同智能交換機,根據行為需求實時調節跨半球信息流,為理解感知統合提供了神經環路層面的解釋。

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