感官预期塑造了运动回路中的神经元群体动态

运动准备活动的神经编码与感官预期整合机制研究，通过高密度神经记录和神经-生物力学模型，发现当人类或猴子接收到未来机械干扰方向的概率性提示时，运动准备活动的神经信号几何结构会根据概率变化，并在感官输入提示干扰发生时形成独立于方向的编码模式，从而优化运动纠正效率。

摘要

在自我发起的动作中，运动准备的神经基础已被广泛研究。在这些动作中，准备阶段的运动皮层活动与后续动作的参数之间存在规律性的关系^1,2。然而，运动通常是基于身体受到干扰后产生的感觉输入来触发或调整的。由于这些干扰往往是可预测的，而且为干扰做准备可以使运动更加精确，我们假设对感觉输入的预期也会影响运动回路中的准备活动。在这里，我们发现当人类或猴子接收到关于未来机械扰动方向的概率性提示时，他们会将感觉预期纳入运动准备过程中，并提高其纠正反应的能力。通过高密度神经记录技术，我们证实感觉预期在大脑中普遍存在，包括参与自我发起动作准备的运动皮层区域。这些准备信号在神经群体状态中的几何结构非常简单，并且直接与每个扰动方向的概率成正比。在扰动发生之后，一个与条件无关的信号会改变神经状态，从而引发最初反映感觉预期的快速反应。利用与手臂生物力学模型耦合的神经网络³，我们发现这种神经几何结构仅在感觉输入表明扰动已经发生时才会出现，而在此时扰动的方向尚未确定。因此，正如准备活动为自我发起的运动奠定了基础一样，它也使运动回路能够有效地响应感觉输入。