《Neuron》：Network influence determines the impact of cortical ensembles on stimulus detection
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該研究通過雙光子成像和細胞分辨率全息光遺傳學技術，發現小鼠視覺皮層（V1）神經元集群對局部神經活動的影響（而非視覺編碼特性）決定其對刺激檢測的作用，揭示小鼠采用總和 V1 所有活動的通用感知策略，挑戰了傳統感覺表征介導感知的觀點。
研究背景與目的
檢測環境刺激是感覺系統的基本功能。傳統觀點認為，下游神經回路會優先加權高信息神經元以驅動感知決策，但這一假設缺乏因果性實驗驗證。本研究旨在通過光遺傳學擾動結合神經成像，解析小鼠視覺皮層（V1）神經元集群在刺激檢測中的因果作用及潛在解碼策略。
實驗方法與設計
研究人員訓練小鼠執行對比度檢測任務，利用雙光子鈣成像記錄 V1 第 2/3 層（L2/3）興奮性神經元活動，并通過全息光遺傳學技術特異性激活不同神經元集群。實驗分為視覺敏感集群與隨機集群兩組，分析其對神經活動和行為表現的影響。通過計算視覺敏感性（ROC 曲線下面積 AUC）、選擇選擇性（choice probability）等指標，結合線性分類器模型（加權與非加權解碼器）評估神經活動與行為的關聯性。
關鍵結果
- 視覺敏感性與行為無直接關聯：光激活視覺敏感神經元集群與隨機集群對行為的影響無顯著差異，神經元的視覺敏感性（AUC）和選擇選擇性均無法預測行為變化。這表明下游回路未優先加權高信息神經元。
- 網絡活動影響決定行為效應：集群對局部網絡活動的整體影響是行為效應的主要預測因子。激活促進 V1 網絡活動的集群可增強刺激檢測，而抑制網絡活動的集群則降低檢測率。直接激活神經元數量及間接突觸效應共同作用于行為，提示 recurrent 回路的關鍵作用。
- 解碼策略驗證：非加權平均解碼器（mean activity decoder）的性能變化與小鼠行為高度相關，而加權解碼器（weighted decoder）依賴神經元視覺敏感性，與小鼠表現不一致。這支持小鼠采用 “總和所有 V1 活動” 的非加權解碼策略。
結論與意義
本研究顛覆了傳統 “加權高信息神經元” 的感知模型，揭示小鼠通過整合 V1 皮層整體活動而非特異性神經元實現刺激檢測。這種次優策略雖降低單一刺激的檢測效率，但可能通過通用性適應自然環境中多樣的刺激條件。研究為理解皮層編碼策略提供了新視角，并強調神經擾動實驗在解析因果關系中的不可替代性。未來可進一步探索不同任務和腦狀態下解碼策略的靈活性。
