灵长类前额叶皮层在数量感知决策中的作用及其神经编码机制

作     者：祁泽祥 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：彭吉云

授予年度：2023年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 071006[理学-神经生物学] 

主      题：前额叶皮层 数量感知 神经元编码 

摘      要：数量感知是大脑对复杂感知信息进行处理,使其由具象到抽象的过程的体现,是人和动物进多种行为决策的重要基础。研究表明,在人和非人灵长类动物中,顶叶联合皮层和前额叶皮层是数量感知的核心脑区。猕猴的后顶叶皮层存在大量对数量刺激有特征反应的神经元,并其在数量辨别任务中也起到重要作用。前额叶作为更高级的信息整合中心,与顶叶有着广泛的相互投射,但其在数量感知决策中所办扮演的角色并不明确,特别是在神经元编码机制方面相关研究并不深入。在本工作中,为了探究前额叶皮层在数量感知中的作用,我们训练两只恒河猴进行相对数量和颜色比较任务,通过在前额叶区域进行在体电生理记录和可逆失活来研究前额叶皮层在数量感知决策中的作用。行为学结果表明,两只猴子学会了相对数量和颜色比较任务,达到了实验要求,即总体反应正确率超过85%。且在两种任务中,反应正确率都与任务难度成反比关系。我们将一半的相对数量比较任务中的两种数量的点阵总面积设置为相等,而猴子的操作成绩与不控制点阵面积的情形相似。这排除了猴子可能运用面积信息来完成任务的可能。我们在猴前额叶区域进行急性单电极胞外spike信号采集记录。结果发现,在腹侧前额叶存在较多在Cue期间有信号选择性的神经元,且其选择性受任务难度调制。在数量分辨任务中,有更多神经元在难度低时表现出选择性或更早表现出选择性;在颜色分辨任务中则正好相反,更多神经元信号选择性出现在难度大的条件下或体现不出难度差别。这一结果提示,随着数量分辨任务难度增加,前额叶皮层需要更多时间进行数量解码,表明前额叶参与了数量解码;而在颜色分辨任务时,前额叶很可能并不主动参与0信号识别,而是仅将识别结果作为工作记忆信息加载。