在目标导向行为中，运动皮层活动背后的连接机制

运动皮层神经元通过多尺度柱状连接编码目标位置与奖励结果，局部兴奋与长程抑制共存，枢纽神经元通过稀疏连接影响网络全局，为复杂目标导向行为的快速学习提供神经基础。

摘要

信息的神经表征受到远距离输入和局部网络相互作用的影响。以往将神经编码与大脑皮层连接性联系起来的研究主要集中在感觉皮层的输入驱动活动中^1,2,3。在本研究中，我们观察了小鼠通过多方向舌头动作获取奖励时运动皮层的神经活动。这种行为无需训练，使我们能够在活动受到长期学习影响之前探究其神经编码和连接性。运动皮层的神经元对目标位置和奖励结果具有敏感性，并通常在运动期间及之后产生反应。我们利用全光学方法^{3,4,5,6评估了体内的神经网络相互作用。对超过2000万个兴奋性神经元对之间的连接性进行绘图后发现，运动皮层第2/3层的结构呈多尺度柱状分布。根据目标位置的敏感性，神经元在局部范围内（小于100微米）表现出同类型神经元之间的兴奋性连接；而在更长的空间尺度上则表现出抑制作用。连接模式呈现出连续性，其中大部分神经元之间的连接较为稀疏，仅有少数神经元之间存在密集连接，这些神经元充当网络枢纽。作为网络枢纽的神经元对目标位置和奖励结果的敏感性较低，但能影响更多邻近神经元。这个编码不同运动目标的位置和结果的神经元网络，可能是快速学习复杂、目标导向行为的基础。}