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网球素养员会左证教唆瞻望敌手击球后球的轨迹——这是一个典型的瞻望经由。但若敌手打了短球，那她可能速率变招，尽管临了可能照旧莫得击中。这种情况便是"瞻望缺欠"，一个咱们大脑中常见但复杂的景象。

最近发表在《当然》杂志上的一项策动揭示了这照旧由：大脑的新皮层与丘脑概括和洽，检测并科罚咱们对环境的预期与本质之间的各别。这些瞻望缺欠是通过遴荐性地增强不测的感官信息来完竣的。这可能匡助咱们更深远地了解大脑中的瞻望科罚经由，还可能为结合孤独症和精神分裂症中大脑回路的变嫌提供见地。

▷Furutachi, S., Franklin, A.D., Aldea, A.M.   et al.   Cooperative thalamocortical circuit mechanism for sensory prediction errors.   Nature   ( 2024 ) . https://doi.org/10.1038/s41586-024-07851-w

伦敦大学学院 Sainsbury Wellcome 中心的科学家们，通过策动小鼠在编造本质环境中的动作，朝着结合大脑中瞻望缺欠信号的性质以及它们产生的机制迈出了一步。咱们的大脑束缚在瞻望：瞻望周围宇宙的变化，瞻望咱们动作的效果。当瞻望与本质不符时，会导致不同大脑区域的强烈激活，而这种瞻望缺欠信号对于匡助咱们从失误中学习并更新瞻望相等紧要。然则，令东谈主诧异的是，对于厚爱在大脑中完竣这些信号的神经回路机制，咱们知之甚少。

在这项策动中，策动东谈主员将小鼠置于编造本质环境中，它们不错在熟悉的走廊中导航以得回奖励。编造环境使团队能够精准足下视觉输入并在墙壁上引入不测图像。通过使用双光子钙成像本事，策动东谈主员能够记载来自低级视觉皮层（V1 ) 中第 2/3 层中好多单个神经元的神经步履。低级视觉皮层是大脑新皮层中第一个从眼睛袭取视觉信息的区域。

▷图 1：策动所采样的实验假想示意图。

策动东谈主员发现，与预期的调换刺激比较，小鼠低级视觉皮层对新颖且不测的视觉刺激的反应更强，这与之前在东谈主类、非东谈主类灵长类动物和啮齿动物中的策动一致。这种神经反应的各别，不成浅陋痛恨于动物的一般动作情景漂移，举例叫醒或任务参与度的变化。相似，对不测视觉刺激反应的加多也不成用动物素养动作的变化来诠释，具体来说，反应加多与跑步速率、刺激引起的延缓或瞳孔大小无关。

往时的表面合计，瞻望缺欠信号编码了实质视觉输入与预期的各别，但令东谈主诧异的是，策动东谈主员莫得发现这一表面的实考据据。相背，他们发现大脑增强了对不测视觉输入有最强偏好的神经元的反应。这种发现确认，咱们不雅察到的缺欠信号是这种对视觉信息遴荐性放大的收尾。这意味着咱们的大脑通过检测瞻望与实质输入之间的各别来使不测事件愈加超越。

▷图 2：不同实验条目下，不测和预期 C2 之间的响应强度各别，与单个 V1 层 2/3 神经元的不测和预期 C3 响应之间的响应强度各别。

为了厘清瞻望缺欠信号的性质，策动东谈主员假想了进一步的实验来分辨不同的选项。这些实验泄露，至少在 V1 的单个神经元水平上，嗅觉瞻望缺欠信号所含的对于实质输入与瞻望之间各别的信息，少之又少。

接下来，他们测试了瞻望缺欠信号是是径直响应实质的视觉输入，照旧抒发了某种非特异性的诧异感或与素养关联的信息。收尾标明，大遍及神经元只对其中一种不测刺激作出了强烈反应，而对另一种则反应粗鄙，泄表示对刺激特征的高度特异性。这揭示了瞻望缺欠信号在科罚不测视觉信息时，不仅识别出了这些信息的特定特征，还放大了对这些特征的响应，从而增强了咱们对未预思事件的感知。

此外，策动东谈主员还发现，除了视觉运转的神经元外，一部分非视觉响应的神经元也被瞻望缺欠所招募，这些神经元的反应亦然高度刺激遴荐性的。

为了结合大脑如安在视觉皮层中产生这种对不测感官输入的放大，策动团队使用了光遗传学的本事来灭活或激活不同组的神经元。他们发现了两组在视觉皮层中产生瞻望缺欠信号相等紧要的神经元：在 V1 中抒发血管活性肠多肽（VIP）的扼制性中间神经元，和一个称为丘脑枕的丘脑脑区。丘脑枕整合了来自好多新皮层和皮层下区域的信息，并与 V1 概括连结。

当小鼠濒临新奇而生疏的视觉刺激时，这些 VIP 神经元反应浓烈，但跟着调换刺激的访佛出现，其反应强度渐渐消弱。这种反应的消弱与大脑渐渐罢手产生瞻望缺欠信号的经由平行发生，示意着 VIP 神经元的激活与扼制可能在 V1 中瞻望缺欠信号的产生涯在因果相干。

▷图 3：a, 双光子成像记载的实验假想；b, 所有这个词记载的 VIP 细胞的单细胞层濒临不测刺激的响应 e, 实验假想，记载 VIP 细胞在视觉刺激呈当前候光遗传学千里默时 V1 第 2/3 层细胞的钙活性；f, V1 神经元的顶部、细胞和熟习平均反应酬呈现的视觉刺激有显耀反应。

形象地来说，VIP 神经元就像一个交换机：当它们关闭时，丘脑枕会扼制新皮层的步履，但当 VIP 神经元开启时，丘脑枕不错强烈且遴荐性地增强新皮层中的感官反应。这两个通路的协同互相作用，介导了视觉皮层中的感官瞻望缺欠信号。丘脑枕的这种输入不仅必不可少，并且在 V1 区域瞻望缺欠信号的生成中发挥中枢作用。当使用光遗传学本事使 VIP 神经元或丘脑的诱导在 V1 中静默时，V1 对不测刺激的反应也会领会消弱。

该团队的下一步是探索大脑中动物的瞻望与实质感官输入进行比较以打算感官瞻望缺欠的步地和位置，以及瞻望缺欠信号何如运转学习。他们还在探索他们的发现何如有助于结合孤独症和精神分裂症。有东谈主建议，这些阻挡王人不错用瞻望缺欠系统的失衡来诠释，策动东谈主员目下正试图将他们的发现诈欺于模子动物，以策动这些阻挡的神经回路基础。

总体而言，这项策动不仅揭示了大脑中瞻望缺欠信号的产渴望制开云kaiyun官方网站，并且为咱们提供了结合大脑功能和关联神经疾病的要道踪迹。跟着科学家们束缚深远挖掘这些瞻望缺欠信号的玄机，他们正渐渐构建起一种全新的视角，以此来不雅察并烦嚣东谈主类大脑的责任步地。若是咱们能准确瞻望大脑的缺欠反应，并提前介入，除开矫正失调的神经旅途外，大约宇宙还存在更多新的可能。