出版物
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(2021) 麻醉学(费城)。 134, 5, p . 734 - 747 摘要
背景麻醉药旨在防止对不愉快经历的记忆。杏仁核和背侧前扣带皮层参与形成情绪和价驱动记忆。据推测,这一回路在镇静状态下保持其作用。方法采用氯胺酮和咪达唑仑(分别为1 ~ 8 mg/kg和0.1 ~ 0.8 mg/kg)在镇静状态下对2只非人灵长类动物进行难闻的音调-气味调节。主要结果是行为和神经证据表明记忆形成。本研究同时测量了在获取过程中,杏仁核和背侧前扣带皮层中单个神经元对预期的厌恶嗅觉刺激的条件吸气变化和放电率的变化,并测试了它们在恢复后的保留情况。结果在59次麻醉中有26次(分别为16次和10次,5次和21次,分别为咪达唑仑和氯胺酮在低剂量和高剂量下)发生了厌恶记忆形成。杏仁核和背侧前扣带皮层的单神经元反应与获取和保留呈正相关(杏仁核,n = 101, r = 0.51, P < 0.001;背侧前扣带皮层,n = 121, r = 0.32, P < 0.001)。在显示记忆形成的过程中,在麻醉下获得的神经反应比没有麻醉的更强(杏仁核中位反应比,0.52 vs . 0.33, n = 101, P = 0.021; dorsal anterior cingulate cortex median response ratio, 0.48 versus 0.32, n = 121, P = 0.012). The change in firing rate of amygdala neurons during acquisition was correlated with the size of stimuli-conditioned inspiratory response during retention (n = 101, r = 0.22 P = 0.026). Thus, amygdala and dorsal anterior cingulate cortex responses during acquisition under anesthetics predicted retention. Respiratory unconditioned responses to the aversive odor anesthetics did not differ from saline controls. Conclusions These results suggest that the amygdala–dorsal anterior cingulate cortex circuit maintains its role in acquisition and maintenance of aversive memories in nonhuman primates under sedation with ketamine and midazolam and that the stimulus valence is sufficient to drive memory formation.
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(2021) 神经元。 109年, 5, 839 - 851. e9页 摘要
学习新的规则和采用新的行为策略是灵长目动物显著的适应性行为。我们研究了猴子在固定的多线索模式下每隔几天学习新的分类任务时,背侧前扣带皮层和壳核内单个神经元的动态。将规则和神经元选择性表示为由一组刺激特征所跨越的空间中的向量,使我们能够以几何术语描述神经元动力学。我们发现,扣带皮层神经元主要向规则方向旋转,这意味着策略搜索,而硬壳层神经元则随着皮层神经元的旋转而增加,这意味着对新获得的基于规则的策略的信心增强。此外,实验结束时的神经表征预测了第二天的行为,反映了一夜的记忆。神经动力学表征的新框架表明壳核和前扣带皮层的互补作用。
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(2020) 大自然。 586年, 7827年, p . 95 - 100 摘要
在灵长类动物中,注视他人眼睛的方向是一个重要的社交线索,对交流很重要(1-11)。虽然凝视可以发出威胁信号并引发焦虑(6,12,13),但它是否与刺激值共享神经回路仍不清楚。值得注意的是,凝视不仅具有效价,而且还可以作为社会相遇结果的预测器,可以是消极的,也可以是积极的(2,8,12,13)。在这里,我们展示了灵长类动物注视和效价的神经编码重叠,它们涉及两种不同的机制:一种是结果,另一种是预期。猴子们参与了人类入侵者测试(13,14),在这个测试中,一个人类参与者被直接或转移目光,其间穿插着厌恶和食欲条件反射的方块。我们发现,杏仁核中的单个神经元编码凝视(15),而前扣带皮层的神经元编码社会环境(16),但不编码凝视。我们在杏仁核中确定了一个共同的群体,他们对直接注视和回避注视的神经反应分别与对厌恶和食欲刺激的反应平行。此外,我们还区分了两种神经机制——用于注视和无条件刺激的整体活动方案,以及用于注视和条件刺激的相关选择性方案。这些发现为社会互动和效价计算的神经机制的起源提供了深刻的见解,并可能有助于阐明社会焦虑的机制以及焦虑和社会互动受损之间的共病。
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(2020) 自然神经科学。 10, p。1198 - + 摘要
时间感知和预测错误在日常生活中是必不可少的。我们假设他们在纹状体中假定的共享回路可能使这两种功能相互作用。我们表明,积极和消极的预测误差通过增加和减少感知时间偏差的时间感知,分别。成像和行为模型确定这种相互作用发生在壳核。根据环境的不同,这种相互作用可能会产生有益或有害的影响。
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(2020) 现代生物学。 30. 8, p . 1435 - 1446 摘要
记忆巩固可以通过目标记忆再激活(TMR)来促进,TMR在睡眠中重新呈现训练线索或环境。TMR是局部作用还是整体作用于皮层睡眠振荡仍不清楚。在这里,我们利用嗅觉的独特功能神经解剖及其同侧刺激处理在一个脑半球进行局部TMR。参与者学习了单词和位置之间的联系,在左或右视野与周围的气味。我们在任务训练中发现了事件相关的侧化电位,这表明了单大脑半球的记忆过程。在学习后的小睡中,在非快速眼动(NREM)睡眠中,气味被呈现在一个鼻孔上。在睡眠时进行局部TMR后,在被提示的大脑半球(受刺激的鼻孔同侧)处理的特定单词记忆得到改善。单侧气味线索可局部调节慢波(SW)功率,提示半球慢波功率的增加低于未提示半球,且与提示词的选择记忆呈负相关。此外,局部TMR改善了慢振荡和睡眠纺锤波之间的相位振幅耦合(PAC),特别是在被提示的半球。当睡眠期间的单侧嗅觉刺激跟随学习时,没有观察到对记忆表现和皮层睡眠振荡的影响。 Thus, TMR in human sleep transcends global action by selectively promoting specific memories associated with local sleep oscillations.
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(2020) 大脑皮层。 30. 3. p . 1902 - 1913 摘要
人类的记忆受到事件发生前大脑状态的强烈影响,但我们对其潜在机制知之甚少。我们发现,在事件开始前几秒,扣带眼网络(包括双侧前岛叶[aI]和前前额叶皮层[aPFC])的活动可以预测该事件随后是否会被记住。然后,我们测试了扣带-眼睛网络的活动如何塑造记忆表现。我们的研究结果表明,刺激前的扣带眼活动通过相反的调节两组区域的后续活动来影响记忆表现,这两组区域之前与情景信息的编码和检索有关。具体来说,更高的刺激前扣带眼活动与先前与编码相关的颞区随后的活动增加有关,而随后在一组被认为在检索和自我参照处理中起作用的区域的活动减少有关。总之,这些发现表明,刺激前注意状态通过增强编码(可能通过抑制竞争记忆基质的干扰)来调节对现实事件的记忆。
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(2019) 自然神经科学。 22日, 12, p . 2050 - 2059 摘要
情感学习和记忆对日常行为至关重要,适应性和非适应性学习都依赖于杏仁核回路中刺激诱发的活动。行为研究进一步表明,关联后离线处理有助于记忆的形成。在这里,当猴子学会区分讨厌的和愉快的音调-气味联系时,我们研究了同时记录的神经元上的刺突序列。我们发现,三联神经元表现出一致的时间序列的尖峰活动,不同于个别神经元的放电模式和成对的相关性。这些序列在实验后的漫长时期内都存在,包含了与效价相关的信息,随着学习的进展而下降,并有选择地出现在条件刺激和非条件刺激最近的配对所引发的活动中。我们的发现揭示了灵长类动物杏仁核神经元的时间序列作为一种编码机制,可能有助于记忆的形成,通过排练最近经历的联系。
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(2019) 应力应变能力. 陈a (eds)。 p . 323 - 348 摘要
神经科学对焦虑障碍的研究被框定为学习不良和情绪调节不良。在探索威胁和奖励的学习和记忆的任务中,适应性学习的神经机制与情绪调节交织在一起。杏仁核基底外侧复合体(BLA)和内侧前额叶皮层(mPFC)之间的任务相关沟通已成为成功评估和记忆线索是否构成威胁的基石。功能性mPFC-BLA电路在自适应学习的各个方面的重要性是显而易见的,从初始刺激编码和反应调制到学习关联的回忆和消除。首先,我们概述了BLA的功能,作为早期的探测器和编码器的刺激与不同的价码。然后,我们在mPFC中描述了一种混合选择性刺激编码策略。接下来,我们展示了mPFC-BLA电路是如何跨物种进行鉴别学习的,从一开始(当bla - mpfc方向性占优势时)到训练后期(当mPFC-BLA方向性更突出时)。在这里,我们关注mPFC-BLA电路中的θ和gamma振荡变化,以及它们对安全和危险的编码和回忆可能意味着什么。自始至终,我们的讨论都注意到,缺乏mPFC-BLA相互作用是如何在焦虑障碍中表现出来的,并且是广泛性恐惧的生物学标记。mPFC-BLA电路的靶向临床应用将来自于将行为任务与技术相结合的实验,使我们能够在体内记录、可视化和操作特定电路。
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(2019) 553页。 摘要
超声(US)可能是第一种非侵入性神经调节方式,可以选择性地针对大脑深处的小区域。了解US神经调节的机制是建立其可行性和安全性的重要步骤。海马神经培养物暴露于单波连续的美国脉冲,同时通过荧光钙成像。使用GABA和谷氨酸受体拮抗剂阻断神经培养中的连接。这使得在单个独立神经元的水平上检测影响成为可能,而不会出现在完全连接培养中出现的混淆性反复活动。同时应用机械敏感离子通道阻滞剂。单一的US脉冲在完整的培养物以及药理学上断开的神经元中有效地产生反应。这些反应被河豚毒素(TTX)消除,但对钌红(RR)有抗性。成功的刺激,而突触的输入被阻断,表明一个突触后机制参与。然而,这并不能排除一个单独的突触前机制。TTX的废除证实了所测得的反应是神经元活动的结果,其主要机制不是质膜的持久穿孔,也不是US对钙内流的大范围直接影响。 The resistance to RR suggests that neither TRPV nor Piezo type mechanosensitive channels mediate this effect.Propedium Iodide, a membrane impassable fluorescent indicator, was used to investigate membrane integrity. It showed that only a small percentage of the responding cells had become permeable during stimulation. This undercuts membrane poration as a major mechanism, although very small pores (<2nm) may still be occurring.Surprisingly, even extremely short single pulses (4us), were effective at generating responses. This precludes thermal phenomena and stable cavitation, it also shifts focus away from frequency specific effects or a charge gradually accumulating on the membrane during exposure.
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(2019) 细胞。 176年, 3. p . 597 - 609 摘要
人类和猕猴在许多年的进化过程中分离开来,尽管杏仁核和扣带皮层在进化过程中使两者具有情感和认知能力,但二者存在明显的功能差异。虽然它们传统上被归因于差异神经解剖,功能差异也可能来自编码机制。在这里,我们发现人类神经元在两个区域都比猕猴神经元更好地利用信息容量(高效编码),而在两个物种中,扣带回神经元比杏仁核神经元更高效。相反,我们发现在两个区域和两个物种的杏仁核中,猴子的神经词汇有更多的重叠和更多的同步活动(鲁棒性编码)。我们的研究结果证明了跨物种和区域的稳健性和效率之间的权衡。我们认为,这种权衡有助于物种之间的差异认知功能,并奠定了杏仁核和扣带皮层的互补作用。反过来,它会导致人类精神病理的脆弱。
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(2019) 科学杂志。 184年, 25 - 35页。 摘要
背侧前扣带皮层(dACC)在动机、奖励和错误导向决策中起着至关重要的作用,但其兴奋和抑制机制在人类中仍未得到充分研究。特别是,兴奋和抑制之间的平衡(E/I),已证明在动物研究中发挥作用,是难以衡量的人类行为。在这里,我们使用功能磁共振波谱(H-1-fMRS)来测量强化学习过程中三种不同条件下大脑的主要抑制性(GABA)和兴奋性(谷氨酸)神经递质:高认知负荷(不确定性);概率歧视学习;和一个控制空条件。参与者在歧视阶段学会了偏好收益选项,而在其他条件下则没有偏好。我们发现在不确定条件下GABA水平增加,可能反映了在试图学习时的高认知负荷时抑制系统的招募。此外,在零(基线)条件下较高的GABA水平与改善的辨别学习相关。最后,谷氨酸和GABA水平在高认知负荷时是相关的。这些结果表明,dACC抑制资源的可用性使成功的学习。 Our approach helps elucidate the potential contribution of the balance between excitation and inhibition to learning and motivation in behaving humans.
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(2018) 自然通讯。 9, 1, 4460. 摘要
联想学习是在刺激物和强化物之间存在时间关系时形成的,而试间间隔(ITI)通常比刺激物-强化物-间隔长得多,有助于提高学习速度和记忆强度。维持试验间隔时间的神经机制尚不清楚,也不清楚杏仁核是否能支持几十秒量级的时间尺度。我们表明,ITI确实调节了反感学习的速率和强度,而且灵长类动物杏仁核和背侧-前扣带皮层中的单一单位信号在ITI内的受限期,在获得厌恶关联时加强了这种编码,在消亡时减弱了。此外,成对的杏仁核-扣带回神经元在特定的时期同步,这表明共享的回路维持着长时间的间隙。研究结果扩展了这一回路的已知作用,并提出了一种维持学习的试验结构和时间偶然性的机制。
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(2018) 英国麻醉杂志。 121年, 1, p . 219 - 232 摘要
麻醉后外显记忆因其负面影响而备受关注,而内隐记忆则因其难以捉摸且缺乏患者的外显记忆而较少受到关注和专门研究。这是不考虑内隐记忆可能对术后长期健康和行为的影响。鉴于人类数据的稀缺,动物的恐惧条件反射提供了一个可靠的内隐学习模型,重要的是,我们已经很好地理解了清醒条件下的潜在神经回路。动物研究提供了证据,表明恐惧条件反射发生在麻醉状态下。不同的麻醉剂对记忆的影响是复杂的,不同的药物在不同的学习阶段相互作用。调节性抑制作用可能是由于环境、特定药物和剂量依赖性。在某些情况下,低剂量的全身麻醉实际上可以导致一个矛盾的相反的效果。其潜在机制涉及多个神经递质系统,主要作用于杏仁核、海马体和新皮质。在此,我们回顾了麻醉下厌恶条件反射的动物研究,讨论了由此产生的复杂情况,确定了需要进一步研究的知识空白,并强调了模型的潜在翻译相关性。
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(2018) 神经科学杂志》上。 38, 11日, p . 2766 - 2779 摘要
厌恶学习被认为可以调节知觉阈值,从而导致过度泛化。然而,它仍然不确定这种调制是领域特定的或一般的影响。此外,尽管视觉模态在人类知觉中扮演着独特的角色,但我们还不清楚厌恶学习是否存在于这种模态中。本研究旨在探讨视觉厌恶结果对基本视觉和听觉特征感知的影响。我们测试了健康参与者(包括男性和女性)在视觉学习前后辨别中性刺激的能力。在每个实验中,实验组的中性刺激与厌恶的图像相关,对照组的中性图像与厌恶的图像相关。参与者在厌恶学习后表现出歧视恶化(更高的歧视阈值)。这种恶化在听觉(音调频率)和视觉(方向和对比度)特征上都进行了测量。这种效应在5个不同的实验中得到了复制,并持续了至少24小时。在学习过程中,fMRI也测量了神经反应和瞳孔大小。我们发现,与中性学习相比,反感学习时前扣带皮层、岛叶和杏仁核的神经激活增加。 Interestingly, the early visual cortex showed increased brain activity during aversive compared with neutral context trials, with identical visual information. Our findings imply the existence of a central multimodal mechanism, which modulates early perceptual properties, following exposure to negative situations. Such a mechanism could contribute to abnormal responses that underlie anxiety states, even in new and safe environments.
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(2018) 神经元。 97年, 2, p。291 - 298. - e3 摘要
灵长类动物杏仁核-前额叶通路的振荡同步对厌恶学习的贡献仍然很大程度上是未知的。我们发现在厌恶条件作用期间θ波范围的功率和相位同步增加。这种同步与单个单元的峰值有关,并在每个区域的输入和输出测量之间表现出特定的方向性。虽然它与条件反应的大小相关,但一旦联系稳定,它就会下降。结果表明,杏仁核尖波有助于同步ACC活动和传递错误信号信息,以支持记忆的形成。Taub等人报告说,杏仁核的输出(峰值)和前额叶的输入(局部场电位)之间的同步性增加,锁定在θ波段,一旦记忆形成就下降。因此,灵长类动物的杏仁核→前额叶通路在恐惧学习过程中使用θ来传递类似错误的信息。
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(2017) 自然神经科学。 20. 6, p . 836 - 844 摘要
与恐惧相关的障碍被认为反映了强烈而持久的恐惧记忆。基底外侧杏仁核(BLA)和内侧前额叶皮层(mPFC)形成强大的相互突触连接,在获取和消除恐惧记忆中发挥关键作用。虽然BLA细胞与mPFC神经元的突触接触可能在这一过程中发挥关键作用,但在恐惧回路中,BLA与其他几个核连接,这些核可以将恐惧相关的信息传递给mPFC,而BLA - mPFC直接单突触输入的贡献尚不清楚。在此,我们建立了一种诱导BLA-mPFC突触抑制的光遗传刺激方案。在正常小鼠中,对mPFC的BLA输入的光遗传高频刺激干扰了线索关联的保留,减弱了mPFC神经元中先前获得的线索相关反应,并促进了灭绝。我们的研究结果表明,在形成和维持线索性恐惧关联时,BLA输入对mPFC的贡献。
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(2017) 社会神经科学。 12, 1, p . 76 - 85 摘要
对危险刺激的过度概括可能是焦虑的病因。最近,我们证明了它可能是由于早期知觉机制的改变,即刺激被感知的方式的根本改变。然而,目前尚不清楚这些机制是否已经在青年时期存在,或只是在以后才发展。因此,本研究旨在探讨青少年焦虑症患者的泛化机制。患有焦虑症的儿童和青少年以及年龄匹配的对照组参与者接受了一项条件反射任务,其结果的得失与两种截然不同的音调有关。然后对不同的环境音调进行归纳和分类。根据背景变量比较组间和组间的泛化曲线和辨别能力的变化。我们发现,适应后患者的知觉识别阈值较低,泛化曲线趋于较宽。随着焦虑水平的上升,青少年、男性的泛化程度相对增强。我们的研究结果表明,焦虑的过度泛化可能在青春期就开始了,这可能表明,早期的知觉来源可能会在成年焦虑期间导致后来更多的认知过度泛化。
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(2016) 现代生物学。 26日, 6, 713 - 22页 26948881. 摘要
过度概括危险刺激可能是焦虑症的病因解释,但潜在的行为和神经起源仍不明确。具体来说,目前还不清楚这是在不安全环境下的一种选择行为(“宁可安全也不要后悔”),还是刺激被感知方式的根本改变。我们表明,与控制组相比,焦虑患者对损失条件调性有更广泛的泛化,即使在需要不同行为策略的安全环境中也是如此。此外,患者过度泛化为增益条件的语气。成像(fMRI)显示,仅在焦虑状态下,前扣带回和壳核在调节过程中的激活分别与后来的过度概括的损失和获得相关,而杏仁核和海马体在调节过程中的效价差异介导了损失和获得泛化的差异。在泛化过程中,基于听觉皮层和杏仁核多体素模式的神经识别揭示了特定的刺激相关可塑性。我们的研究结果表明,焦虑中的过度泛化具有知觉起源,并涉及刺激表征在初级皮质和杏仁核中的情感调节。
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(2015) 生物精神病学。 78年, 5, p . 336 - 343 摘要
恐惧是一种适应性情绪,有助于抵御潜在的危险。经典条件反射模型优雅地描述了动物如何学习环境中哪些刺激信号发出危险信号,但理解这种学习如何推广到其他类似于已习得威胁的刺激仍然是一个挑战。重要的是,将恐惧过度概括为无害的刺激或情况是日常生活的负担,是创伤后应激障碍和其他焦虑症的特征。在此,我们回顾了情绪学习泛化的行为和神经机制的新证据,旨在鼓励对焦虑症泛化的进一步研究。首先,我们将恐惧泛化的研究置于刺激泛化的丰富历史背景中,可以追溯到巴甫洛夫,这为今天使用的理论和实验方法奠定了基础。然后,我们转向当代人类和非人类动物情绪学习泛化的行为和神经生物学研究,从歧视的角度讨论了促进泛化的因素。
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(2015) 神经元。 87年, 4, p . 678 - 680 摘要
行为灵活性要求大脑维持并依赖认知环境来做出适当的反应。Saez等人(2015)证明,这种基于规则的抽象表征同时存在于前额叶皮质和杏仁核中,而后者对正确的表现具有惊人的关键作用。
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(2015) 神经科学的趋势。 38, 3. p . 158 - 166 摘要
焦虑障碍背后的神经生物学机制研究是由将焦虑定义为学习不良的学习模式所塑造的。巴甫洛夫条件反射和消失在定义学习阶段时特别有影响力,可以解释焦虑症的症状。近年来,杏仁核基底外侧复合体(BLA)和内侧前额叶皮层(mPFC)之间的动态和任务相关沟通已成为成功评估威胁和安全的关键方面。在自适应学习的编码、表达和消失过程中,mPFC-BLA电路内的持续模式的神经信号被回顾。缺乏mPFC-BLA相互作用可导致广泛性恐惧和焦虑的机制在学习和先天焦虑中被讨论。强调跨物种有效性的发现。
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(2015) 自然神经科学。 18, 2, p . 188 - 190 摘要
负面记忆的广泛概括是焦虑症的潜在病因,但其潜在机制尚不清楚。我们开发了一个非人灵长类动物模型,该模型复制了人类的行为观察,并确定了杏仁核神经元调谐特性的具体变化:听觉调谐的宽度随着其中心与条件刺激的距离增加而增加。这种中心宽度关系可以解释更好的检测,同时解释广泛的刺激泛化。
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(2013) 神经元。 80年, 5, p . 1290 - 1300 摘要
基于预测线索在厌恶和中立行为之间灵活切换的能力依赖于意外或错误结果预测的学习。惊奇可以出现在误差的绝对值(无符号误差)或方向(有符号误差;积极是指传达了意想不到的东西,消极是指遗漏了预期的东西)。有符号错误和无符号错误在大脑中共存,并与不同的系统相关,但它们如何在大型网络中相互作用和形成仍不清楚。我们同时记录了执行逆转厌恶条件反射范式的猴子的杏仁核和背侧前扣带皮层(dACC),并量化了当偶然性改变时区域间相关性的变化。我们报告,误差存在于不同的幅度,他们的差异发展在毫秒分辨率。我们的结果支持一个模型,即在成功的学习过程中,无符号错误首先在杏仁核中形成,然后传播到dACC,在那里有符号错误形成并分布回杏仁核。
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(2013) 神经科学杂志》上。 33岁的 46岁, p . 17986 - 17994 摘要
区分危险和安全的能力对生存至关重要。另一方面,焦虑障碍可能是由于未能从那些预测危险结果的线索中分离出安全的线索。杏仁核在学习和发出危险信号方面发挥着重要作用,最近,越来越多的证据表明,它也获得了发出安全信号的信息。传统上,安全是通过范式来探索的,改变先前危险的线索的价值,如消失或逆转;或者通过范式表明,一个安全的线索可以抑制对另一个危险预测线索的反应,就像条件抑制一样。在现实生活中,许多线索从未与危险配对或测试,始终保持中立。因此,一项对非配对条件刺激(CS-)的神经反应的详细研究可以表明,通过比较获得的安全性信息是否也在杏仁核中获得。我们设计了一项多重CS研究,从视觉和听觉两种方式进行CS。使用鉴别性厌恶条件反射,我们发现灵长类动物杏仁核对CS -的反应与厌恶CS+的反应具有相同的模式,但不同的模式。此外,我们发现,反应在比例、符号(增加/减少)、发作和幅度方面具有可比性。 These results indicate that the primate amygdala actively acquires signals about safety, and strengthen the hypothesis that failure in amygdala processing can result in failure to distinguish dangerous cues from safe ones and lead to maladaptive behaviors.
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(2013) 神经生理学杂志》上。 109年, 11日, p . 2842 - 2851 摘要
神经反应通常用“调谐曲线”来研究,它描述了神经元反应的变化作为连续刺激参数的函数。在运动系统中,神经对运动方向的反应通常遵循钟形调谐曲线,其确切的形状决定了神经元运动编码的特性。稳健地估计调谐曲线的形状是困难的,特别是在方向采样不均匀且分辨率较低的情况下。在这里,我们描述了一个贝叶斯估计过程,提高了曲线形状估计的准确性,即使在曲线采样不均和非常粗糙的分辨率。利用这种方法,我们描述了行为猴子在辅助马达区(SMA)的运动方向调谐曲线。我们将SMA神经元的调谐曲线与初级运动皮层(M1)神经元的调谐曲线进行了比较,发现SMA神经元的调谐曲线更窄、更浅。我们还表明,这些特征不依赖于每个地区的具体位置。
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(2013) 神经生物学最新观点。 23, 3. p . 381 - 386 摘要
经典实验表明,杏仁核促进了其他大脑结构(如海马体、基底神经节)的突触可塑性,这些结构被认为是各种类型记忆的存储场所。在这里,我们总结了我们对杏仁核如何促进情感记忆形成的理解的新进展。最近对这个问题的见解来自于依赖于学习过程中多个大脑区域的神经元同时记录的研究。这种方法已经揭示,在情绪激动的情况下,无论是积极的还是消极的,杏仁核允许传入的信息在分布式的大脑网络中得到更有效的处理。这篇综述也强调需要了解不同的大脑区域是如何并行地有效地实现一个目标的。
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(2012) 美国国家科学院学报。 109年, 46岁, p . 18956 - 18961 摘要
跟踪自我执行的面部表情对正确理解和回应社会表情的能力至关重要。然而,人们对参与面部表情自我监测的神经机制知之甚少。我们设计了一种自然的社交互动模式,一只猴子坐在另一只同伴的前面,同伴被一个不透明的液晶显示快门隐藏在它们之间。短时间地打开快门可以让猴子看到彼此,并鼓励面部交流。为了探索参与面部表情自我监测的神经机制,我们同时记录了诱发的自然面部互动以及杏仁核和背侧前扣带皮层(dACC)中单个神经元的神经活动,这两个区域与解码他人的手势有关。这两个区域的神经活动都被特定的面部表情暂时锁定,对时间滞后的仔细观察显示,这些活动要么先于(产生)面部表情,要么滞后(监测)面部表情。这一结果表明,dACC和杏仁核中的单个神经元拥有关于自我执行的面部表情的信息,并表明参与解码和产生具有社会信息的面部信息的神经网络之间有密切的重叠。
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(2012) 分子神经科学杂志。 48岁的 增刊1, p。S96-S96 摘要
传统上,对歧视性恐惧条件反射的动物研究使用的刺激物在物理特征上是遥远的,因此很容易被感知区分。独立的人类研究表明,训练主要是提高辨别阈值。我们发现,厌恶学习实际上导致了人类辨别阈值的增加,而条件反射过程中的主观厌恶预测了个体阈值的变化。当使用气味或声音作为厌恶的强化物时,这种违反直觉的表现下降发生了,而不是注意力分散或决策偏差的结果。相反,正强化或仅仅是暴露会导致阈值的典型降低。我们的研究结果表明,厌恶结果通过调节知觉阈值诱导更广泛的刺激泛化,这表明低水平机制的参与。我们认为,对于与风险或损失相关的刺激,较少的特异性可能是一种好处,因为它调用了相同的机制,在面临危险时快速有效地做出反应。
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(2012) 科学杂志。 63年, 1, p . 591 - 599 摘要
时间感知在情绪化的情况下会受损,但我们记住这些事件的能力却会增强。在这里,我们提出了这两种现象如何在功能上联系起来,并描述了这种联系背后的神经网络。我们发现,与紧随其后的中性刺激相比,参与者感知厌恶情绪刺激的时间更长。在相同的试验中,这些时间估计误差与对情绪厌恶刺激的更好的识别记忆和对中性刺激的较差的记忆有关。功能成像显示,额上回在反感刺激时被激活,而杏仁核、壳核和岛叶在反感环境中表现出针对时间估计错误的激活。我们进一步发现,脑岛和壳核的活动与记忆表现相关,但只有在对厌恶刺激的时间过高估计时。我们认为,在经历情绪厌恶事件时,处理过程会加速,这可能是为记忆相关操作服务的结果,导致更好的编码,但以时间感知准确性为代价。(C) 2012爱思唯尔公司保留所有权利。
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(2012) 神经元。 75年, 1, p . 133 - 142 摘要
情感记忆可能会持续一生,但也可能会消失。虽然我们知道与表达和消失有关的机制,但我们对决定特定记忆是否会持续的机制知之甚少。在此,我们利用部分强化消退效应(PREE)来探讨区分持久记忆和不稳定记忆的神经机制。我们记录了在猴子参与音调-气味厌恶条件反射时,杏仁核和背侧前扣带皮层(dACC)神经元的同时活动。我们发现,在持续强化计划(ConS)下,杏仁核活动先于行为反应,而在部分强化计划(ParS)下,dACC活动先于行为反应。此外,我们发现,ParS在整个采集过程中诱导了跨区域的成对相关性,它们的量级和精度预测了后期对灭绝的抵抗。我们的研究结果表明,记忆持久性依赖于分布式表征,具体来说,抵制厌恶记忆的消失是由相关的杏仁核- dacc活性维持的。
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(2012) 神经科学杂志》上。 32岁的 25日, p . 8589 - 8597 摘要
背-前扣带回皮层(dACC)的功能异常是焦虑症的基础,特别是创伤后应激障碍(PTSD)。有希望的和常见的行为方法的有效性有限,许多研究对象表现出恐惧的自发恢复,这在灭绝训练后的动物模型中也很明显。在这里,我们使用低频刺激(LFS),一种可以诱发长期抑郁的方案,目的是影响由恐惧获得和消除引起的突触可塑性。在追踪条件作用范式中,我们使用语气或视觉刺激的厌恶条件作用,并与对眼睛的厌恶空气配对。我们发现,在非人类灵长类(Macaca fascicularis) dACC中,LFS与灭绝训练相结合,能够成功地阻止灭绝后24-72小时记忆的自发恢复。我们同时记录了dACC的单单位和局域场电位,并表明LFS逐渐抑制了诱发反应。此外,神经兴奋性的降低预示着夜间自发恢复的成功减少。最后,我们表明,当使用视觉或听觉通道作为条件刺激时,这种效应会发生,而且这种减少是特定于条件通道的。我们的结果表明,灵长类动物的dACC积极参与维持原始的厌恶记忆,并提出LFS与行为疗法的结合可能会显著改善严重病例的治疗。
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(2012) 神经科学杂志》上。 32岁的 25日, p . 8598 - 8610 摘要
大量证据表明,杏仁核是获取、消除和巩固情感记忆的主要场所。这项工作的大部分依赖于啮齿类动物的恐惧条件反射和人类的成像。很少有研究探索了灵长类动物杏仁核的价值编码,但构成灭绝和过夜保留基础的回路在很大程度上仍未被探索。我们开发了一种非人类灵长类动物(猕猴)的学习范式,并记录了单个神经元在获得、消失和一夜巩固愉快和厌恶的音调-气味联系的不同阶段的活动。我们发现,许多神经元以阶段依赖的方式与呼吸周期锁相,强调了杏仁核神经元表征当前状态的灵活性,并相应地改变其自发活动。我们认为,这些变化可以增加神经元对即将发生的事件的敏感性,并促进学习机制。我们进一步表明,在获得关联和过夜保留期间形成了厌恶偏向,即神经元优先编码厌恶的条件刺激,即使它们最初同质地代表强化物的值。我们的研究结果表明,在不同的学习和记忆周期中,灵长类动物的杏仁核具有灵活的表征,并提示了厌恶信息的选择性增强。
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(2012) 神经科学杂志》上。 32岁的 18, p . 6304 - 6311 摘要
货币损失对决策和选择行为的影响被广泛研究。然而,缺失对感官知觉的影响较少被探讨。在这里,我们使用条件反射在人类被试中探索货币损失与纯色调是如何影响知觉阈值的变化,对之前的中性刺激。我们发现,与中性暴露相比,损失条件反射降低了敏感性,增加了知觉阈值(即,刚刚注意到的差异的相对增加)。即使与强度相当的增益条件作用相比,这也是如此,这表明这一发现与效价有关。我们进一步表明,这些知觉变化与未来对远离条件刺激(更广泛的泛化)的刺激做出的决定有关,导致被试的整体金钱损失增加和非理性损失。我们使用功能成像来识别神经网络的活动与个别的灵敏度恶化相关。此外,我们还表明,杏仁核的活动与更广泛的行为泛化紧密相关,即当做出错误的决定时。我们认为,原则上,在损失场景中,较少的辨别是有益的,因为它保证了对刺激的准确和快速反应,类似于原始刺激,因此有很大的可能性导致相同的结果。但是,尽管这对影响生存的一级强化物有用,但它也可能成为当代生活中涉及二级强化物的错误和代价高昂的行为的基础。
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(2011) 计算神经科学前沿。 5, 27. 摘要
当面对不可预测的环境时,人类运动系统已经被证明能够开发出优化的适应策略,允许在控制过程中在线适应。这种在线适应与较慢的超试学习形成对比,后者对应于运动计划的一次一次更新。我们在猕猴的视觉运动实验中研究了这两个过程的相互作用,即在线适应和过试学习。我们证明了简单的非自适应控制方案无法完成这项任务,但之前提出的自适应最优反馈控制模型可以解释观察到的行为。我们还表明,在学习和后效曲线中看到的过试验学习可以用径向基函数网络中的学习来解释。我们的研究结果表明,在理解视觉运动学习过程中,超试学习过程和在线适应过程都是至关重要的。
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(2011) 自然神经科学。 14, 6, p . 791 - 796 摘要
传统上,对歧视性恐惧条件反射的动物研究使用的刺激物在物理特征上是遥远的,因此很容易被感知区分。独立的人类研究表明,训练主要是提高辨别阈值。我们发现,厌恶学习实际上导致了人类辨别阈值的增加,而条件反射过程中的主观厌恶预测了个体阈值的变化。当使用气味或声音作为厌恶的强化物时,这种违反直觉的表现下降发生了,而不是注意力分散或决策偏差的结果。相反,正强化或仅仅是暴露会导致阈值的典型降低。我们的研究结果表明,厌恶结果通过调节知觉阈值诱导更广泛的刺激泛化,这表明低水平机制的参与。我们认为,对于与风险或损失相关的刺激,较少的特异性可能是一种好处,因为它调用了相同的机制,在面临危险时快速有效地做出反应。
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(2011) 神经科学杂志》上。 31, 1, p . 300 - 313 摘要
大脑具有非凡的学习和调整行为的能力。例如,大脑可以调节肌肉的激活来应对环境的变化。然而,这种适应背后的神经元机制尚不清楚。为了解决这个基本问题,本研究通过记录猴子在长期适应力场扰动过程中初级运动皮层的神经元活动,研究了长期感觉运动学习的神经元基础。连续5天,当猴子到达一个目标时,同样的扰动作用于猴子的手,而其他所有目标的运动不受扰动。在这5天内,表现的逐步改善与群体神经元信号的进化有关,单细胞活性的变化有两个时间尺度。具体来说,其中一亚组细胞表现出相对较快的活性增加,而另一亚组细胞则表现出逐渐而缓慢的活性下降。这些适应的神经元活动模式不涉及单细胞定向调节的改变,这表明适应是一群神经元调整所需运动计划的结果,而不是单细胞特性的改变。泛化主要表现在适应过程中所需补偿力的方向。总的来说,神经元活动及其泛化符合所适应的运动计划。
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(2010) 神经科学方法杂志。 192年, 1, p . 90 - 95 摘要
我们对灵长类动物大脑的神经网络如何处理气味知之甚少。因为化学刺激比物理刺激(如视觉、听觉)更难控制,这样的研究受到嗅觉计(气味产生机器)的时间分辨率、准确性和可靠性的限制。最近的进展能够创造出克服这些限制的嗅觉计,允许它们与人类的神经成像技术一起使用。从行为学的角度来看,嗅觉研究需要一种能够量化嗅觉表现的行为测量方法。在研究动物时,这就成了一个真正的问题,因为与人类不同,动物很难获得明确的测量方法。此外,因为气味是强大的原始强化物,这种隐性措施可以在学习范式中使用。在这里,我们描述了一种适用于非人灵长类动物的嗅觉测量仪,以及一种末端端口设计,允许准确测量对气味呈现做出反应的实时呼吸调节。我们证明,当体验愉快或厌恶的气味时,这种内隐测量是不同的调节。然后,我们提出了一个实验范式,在这个范式中,猴子学习将音调与气味联系起来,并表明从条件刺激到下一次呼吸的时间延迟可以用来测量学习和记忆表达。利用这个结构,我们揭示了气味调节的获得和消除过程中的嗅觉表现。 These techniques can be used in electrophysiological recordings from relevant brain areas to shed light on neural networks involved in odor processing and reinforcement-learning. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.
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(2010) 神经科学杂志》上。 30. 31, p . 10460 - 10464 摘要
学习包括归纳新情况的能力,以及对相似但不完全相同的刺激作出反应的能力。我们用人类的刺激泛化来证明,负强化的音调比正强化的音调诱发更宽的泛化曲线,而正强化的音调又比中性记忆诱发更宽的曲线。重要的是,即使所有音调的结果都是相同的,这些更广泛的泛化曲线仍然存在,这表明学习引起了知觉的变化,而不仅仅是决定偏差。此外,在考虑到厌恶损失刺激之后,它仍然存在,这表明它是效价本身的结果,而不是反映厌恶刺激的强度。这种情绪效价对学习的影响表明可塑性和网络机制在大脑中的不同位置。特别是,它表明,在学习过程中,大脑中调节强化和情绪的区域参与了诱导神经表征,从而支持更广泛的行为泛化。此外,这些发现突出了焦虑和创伤障碍的一个模型,在这个模型中,厌恶的经历比它们应该产生的影响更大,有时甚至在看似不合理的情况下。
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(2010) 美国国家科学院学报。 107年, 13日, p . 6046 - 6051 摘要
记忆的形成需要将经历过的事件按照它们出现的顺序排列。大量来自人类研究的证据表明,内侧颞叶的结构在形成和维持这些记忆中起着关键作用,来自损伤和动物电生理工作的补充证据支持这些发现。然而,目前还不清楚单个细胞和细胞网络是如何显示事件之间的这种时间关系的。在这里,我们使用了人类大脑中单细胞的记录,这些记录是在受试者反复观看电影片段时获得的。我们发现,连续时间段的神经元活动逐渐变得相关,因此,给定时间窗口的活动成为后续活动的可靠预测。这种相关性出现得很快,在一个事件的两到三次陈述中就出现了,并且超越了上下文无关和纯刺激驱动的相关性。这种相关性在海马神经元中是特有的,在杏仁核和前扣带皮层中没有发生,在单细胞、细胞对和三联细胞中都发现了这种相关性,支持了细胞组装编码感觉事件之间的时间关系的观点。重要的是,这种神经元对时间绑定的测量成功地预测了受试者随后回忆和口头报告观看片段的能力。我们的研究结果表明,神经元基质的形成记忆的时间顺序的事件。
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(2009) 神经科学杂志》上。 29日, 48岁的 p . 15053 - 15062 摘要
所有大脑区域的神经元在其峰值活动中都表现出可变性。尽管这种可变性的一部分可以被认为是对信息处理有害的噪声,但最近的研究表明,可变性也可以是有益的。特别是,有人提出,运动系统的可变性允许探索可能的运动状态,因此可以促进学习和适应新环境。在此,我们通过分析猴子适应新的旋转视觉运动任务时初级运动皮层(M1)和辅助运动区(SMA-proper)神经元的变异性,为这一观点提供了证据。我们发现,在学习过程中,试对试变异性增加,并表现出四个主要特征:(1)调制优先发生在运动目标已经知道的延迟期间,但在运动开始之前;(2)学习结束时,可变性恢复到初始水平;(3)在倾向运动方向接近学习过程的细胞中,变异性增加更为明显;(4) SMA行为的变异性增加出现在学习的早期阶段,而M1行为的表现达到了平台水平。这些结果与之前的研究结果高度一致,之前的研究结果显示,不同神经元群体之间的变化趋势相似。总之,研究结果加强了这样一种观点:单细胞的变化可能不仅仅是噪音,而且可能是感觉运动学习潜在机制的一个组成部分。
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(2009) 神经生理学杂志》上。 101年, 5, p . 2507 - 2515 摘要
测量四个同时记录的大脑区域在学习过程中的相关性和相互作用。中国生物医学工程学报,2009。首次发表于2009年2月25日;doi: 10.1152 / jn.91259.2008。大脑功能依赖于空间分布的神经元群的协调相互作用。由于最近的技术进步,现在可以监测大群神经元的活动。尽管在分析同时记录的大样本细胞间的神经元相互作用方面已经取得了重大进展,但大多数可用的方法不允许在时间域内直接可视化多维相关性。这项研究描述了一种新的分析技术,被称为四维脉冲触发联合直方图(4-d STJH),它允许研究跨四个同时记录的大脑区域的单位活动的协同调节,同时保留时间域。为了说明这项技术的工作原理,我们同时记录了基底外侧杏仁核(BLA)和内侧前额叶(mPFC),以及动物学习食欲追踪条件反射任务的周围和内嗅神经元。利用4d-STJH,我们表明,BLA和mPFC的同步活性调节了旁腺和内嗅神经元之间的相互作用,其方式不能用单独的BLA和mPFC相关调制的线性组合来解释。 We conclude with a discussion of the strengths and limitations of 4-d STJH and offer recommendations regarding optimal conditions for its use.
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(2009) 电机控制的进展. Sternad d (eds)。 波士顿,MA:。 卷》629。 p . 221 - 242 1实验医学与生物学进展; 摘要
在心理物理和电生理实验中使用感觉运动适应和学习范式有助于阐明两个基本问题。首先,控制感觉运动行为的计算方法是什么,其次,新学习到的感觉运动技能背后的神经元机制和表征是什么?我们描述了结合行为和电生理技术的实验,并讨论了三个主要问题的结果的含义:神经元表征原语如何影响性能和学习?前运动皮质和初级运动皮质是否形成了一个计算层次,在学习和运动表现中发挥不同的作用?在学习和记忆形成的不同阶段,这些不同的皮层区域和运动表现是如何变化的?
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(2008) 学习与记忆。 15, 7, p . 524 - 531 摘要
记忆巩固被认为涉及暂时性海马依赖痕迹通过鼻窦皮质逐渐转移到分布的新皮质部位。最近,内侧前额叶(mPFC)神经元被证明可以促进这一过程,当它们的活动变得同步时。然而,这种增强的同步机制仍不清楚。因为海马体投射到mPFC,我们测试了θ波振荡是否有助于同步学习过程中的mPFC神经元。因此,我们从多个mPFC位点获得了跟踪条件反射任务(视觉条件刺激(CS)预测奖励交付)过程中的场(LFP)和单元记录。在安静的清醒状态下,mPFC神经元的活动受θ振荡的调节。在调节过程中,CS呈现引起mPFC θ波功率的增加,当CS获得奖励传递的预测值时,mPFC θ波功率增加。这种θ波功率的增加与分布的mPFC位点的瞬态θ波相位锁定相吻合,这种效应也体现在mPFC单位活动的时间上。总之,这些结果表明,θ波振荡有助于同步分布的mPFC位点的神经元活动,这表明海马体通过在学习过程中产生更强的θ波源,可以同步mPFC活动,反过来促进鼻窦将其活动转移到新皮层。
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(2007) 神经科学杂志》上。 27日, 35岁, p . 9369 - 9379 摘要
鼻皮质通过整合和传递新皮质信息到海马体来促进记忆的形成。鼻窦对记忆的贡献可能受到杏仁核的影响,因为这些结构之间存在很强的相互联系。根据先前的数据显示,振荡调节神经元在记忆形成和回忆过程中的活动,我们测试了连贯振荡在学习过程中协调杏仁核-鼻部活动的可能性。为此,我们同时对基底外侧杏仁核(BLA)、肾周和内嗅活动进行细胞外记录。我们首先测试了在清醒状态下,BLA功率和鼻窦场活动是否存在相关波动。相关的功率波动在35-45Hz波段最为明显。在每个结构中,发射概率随着快速振荡而有节奏地波动,表明它们不是体积传导的。为了测试在学习过程中,快速振荡是否协调BLA和鼻窦活动,对动物进行跟踪条件反射任务训练,在这个任务中,视觉条件刺激(CS)预测延迟后的食物奖励。CS预测值在9d后逐渐学习。随着学习的进行,BLA和鼻窦皮质的35- 45hz功率增加,特别是在CS后期和延迟阶段。 Moreover, the firing of BLA and rhinal neurons became rhythmically entrained by BLA oscillations at that time. Thus, our data suggest that neuronal interactions are coordinated by fast oscillations in the BLA-rhinal network. By telescoping the periods of effective neuronal interactions in short recurring time windows, these fast oscillations may facilitate rhinal interactions and synaptic plasticity.
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(2007) 神经科学杂志》上。 27日, 24日, p . 6542 - 6551 摘要
大量数据表明,海马-内侧前额叶皮层(mPFC)相互作用支持记忆巩固。这一过程被认为涉及到暂时的海马依赖记忆逐渐转移到分布的新皮层位置进行长期存储。然而,海马向新皮质的投射涉及到一个多突触通路,该通路在到达新皮质之前依次经过内嗅区和外嗅区。同样,mPFC通过鼻梁皮质影响海马,这表明鼻梁皮质在这个网络中占据重要位置。因此,本研究验证了mPFC通过增强内嗅到旁嗅的交流,促进海马活动向新皮层转移,从而支持记忆的观点。为此,我们同时记录了mPFC、边缘神经元和内嗅神经元在获取跟踪条件反射任务期间的情况,在这个任务中,视觉条件刺激(CS)之后是一个延迟期,之后是液体奖励。在学习开始时,相关的鼻周-内嗅放电与mPFC活性相关,但不具有优先方向性,且仅在奖赏传递后增加。然而,随着学习的进展,mPFC活动也逐渐增强了鼻部与CS的相关性,并且是在一个特定的方向上这样做的:从内嗅到肾周神经元。这表明,在学习的后期阶段,mPFC活动促进了内嗅到旁嗅的交流。因为这种连接是海马活动转移到新皮质的必要步骤,我们的结果表明,mPFC参与了缓慢的迭代过程,支持海马依赖记忆整合到新皮质网络。
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(2006) 自然神经科学。 9, 10, p . 1321 - 1329 摘要
情绪通常会促进记忆,这是一种由基底外侧杏仁核(BLA)介导的效果。为了研究其潜在机制,我们在食欲追踪条件反射任务中记录了BLA、周围和内嗅神经元。我们把重点放在鼻窦皮质上,因为它们构成了海马体(记忆巩固的中介)和新皮质(陈述性记忆的存储部位)之间的接口。我们发现,在获得意想不到的奖励后,BLA活动增加了从边缘神经元到内嗅神经元的脉冲传递,而随着条件刺激和奖励之间的联系的学习,这种影响会减弱。在这个学习的后期阶段,当动物期待奖励时,就会出现BLA效应。通过增强感官线索的处理,bla介导的鼻部相互作用的促进可能解释了杏仁核如何促进情感条件下的记忆形成。
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(2005) 神经科学杂志》上。 25日, 47岁的 p . 10941 - 10951 摘要
感觉运动技能的习得和保留已经从心理物理学的角度进行了广泛的研究,但对其潜在的神经元机制知之甚少。在这里,我们研究了与适应新的运动任务相关的神经活动在两个皮层区域的进化:尾侧补充运动区(SMA proper)和初级运动皮层(MI)。我们研究的假设是,适应始于运动前区,即更高的计算层次,直到在主要区域形成稳定的表征。根据之前的研究,我们发现适应可以分为两个阶段:早期阶段伴随着快速和大量的错误减少,随后的后期阶段在行为上的改善更缓慢和更温和。我们使用无监督聚类将单个细胞的活动划分为具有相似反应模式的细胞组,假设每个这样的亚群构成一个功能单元。我们特别观察了在适应的早期和后期,每个皮层区域的簇数,发现SMA在适应的早期阶段簇数较高。相反,MI只在后期观测到较多的团簇。我们的结果提供了一种新的方法来分析大量神经元的反应,并利用它来展示功能群在适应过程中的动态重组层次。
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(2005) 神经科学杂志》上。 25日, 32岁的 p . 7429 - 7437 摘要
越来越多的证据表明,恐惧和创伤后焦虑症可能是由于未能消除恐惧记忆造成的。消退通常依赖于与原始恐惧记忆竞争的新学习,并由内侧前额叶皮层(mPFC)对杏仁核的投射驱动。虽然有报道称mPFC刺激可以抑制通过脑干和下丘脑投射介导恐惧反应的中央内侧(CEm)杏仁核神经元,但目前还不清楚这种抑制是如何产生的。由于mPFC对CEm输出神经元的投影非常稀疏,因此mPFC诱发的CEm抑制可能是间接的。因此,这项研究测试了它是否源于基底外侧杏仁核(BLA)神经元的前馈抑制,这些神经元通常将感觉输入传递到CEm。然而,我们的结果表明,mPFC输入刺激而不是抑制BLA神经元,这意味着CEm细胞的抑制是由BLA下游的一种积极的门控机制介导的。
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(2005) 神经计算。 17日, 3. p . 671 - 690 摘要
内部产品操作符(在统计学习中通常称为核)定义了从某个输入空间到特征空间的映射。这封信的重点是构建具有生物学动机的核皮层活动。我们导出的核,称为穗核,将穗计数序列映射到一个抽象的向量空间,在这个空间中我们可以执行各种预测任务。我们详细讨论了穗核的推导,并描述了在任意两个神经种群穗核计数序列上计算它们值的有效算法。我们通过比较Spikernel和不同的标准核来证明我们的建模方法的优点,从而从皮质记录中预测手部运动速度。我们在实验中测试的所有核都优于线性回归中使用的标准标量积,其中Spikernel始终获得最佳性能。
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(2005) 实验大脑研究。 161年, 2, p . 209 - 219 摘要
直线运动的运动学可以用运动的方向及其范围在矢量上表示。为了探索这两种属性在大脑中的表现,心理物理学研究检查了旋转或增益的视觉运动转换的学习及其泛化。然而,这种复杂学习的神经元基质只是刚刚开始被解决。作为确保此类研究有效性的第一步,必须证明猴子确实以与人类相同的方式学习和概括视觉运动转换。在这里,我们分析了当猴子适应旋转或增益转换时的运动轨迹和速度。我们使用不同符号和幅度的旋转和不同符号的增益,并分析学习到未经训练的动作的迁移。结果表明,猴子可以适应这两种类型的转换,其时间过程类似于人类的学习。后续效应的分析表明,旋转是局部学习的,对未经训练的方向推广效果很差,而增益是全局学习的,可以转移到其他振幅。这一结果为以下假设提供了额外的支持:到达运动是在局部学习的,但可以很容易地通过缩放峰值速度来调整到其他量级。研究结果还表明,猴子的触碰动作的计划和执行与人类非常相似。 This validates the underlying presumption that neuronal recordings in primates can help elucidate the mechanisms of motor learning in particular and motor planning in general.
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(2004) 神经科学的趋势。 27日, 8, p . 496 - 503 摘要
历史上,不同的研究小组研究了知觉学习和运动学习的机制。对于感觉皮层,神经生理学和心理物理学的研究发现感知的变化与神经元调谐特性的改变有关。然而,从运动皮层得到的信息却很少。这篇综述比较了知觉学习和运动学习的最新发现,并表明相似的机制控制着两者。这些机制涉及神经元调节功能的中枢及其宽度或斜率的变化。前者反映神经元编码的感觉或运动参数的值,后者调整编码灵敏度。这些相似之处表明,神经编码和计算的特定统一原则存在于感觉和运动领域。
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(2004) 巴黎生理学杂志。 98年, 4 - 6, p . 331 - 348 摘要
人类研究表明,学习一种新的感觉运动映射,需要适应方向错误是局部的,并不好地推广到未经训练的方向。我们训练猴子学习空间中只有一个目标的新的视觉运动旋转,并在学习前、学习中和学习后记录初级运动皮层的神经元活动。与人类相似,猴子对其他方向的学习转移能力较差,这一点从未经训练的方向的行为后遗症中可以观察到。为了测试这些变化背后的内部表征,我们比较了学习前后神经元活动的两个特征:放电率的变化和信息内容的变化。放电率的特定升高只在运动皮层的一个亚群中观察到,该亚群具有与局部学习旋转相对应的方向性特性;也就是说,只有当细胞的偏好方向靠近训练方向时,它们才表现出可塑性。我们应用信息论的测量方法来探索神经元编码中与学习相关的变化。单细胞传递了更多关于运动方向的信息,这种编码上的具体改进与神经元调谐曲线斜率的增加有关。此外,学习后改进的信息能够从神经元群中更准确地重建运动方向。我们的研究结果表明,通过显示学习的局部性和神经元属性之间的紧密关系,新获得的内部模型的有限泛化的神经机制。 They also provide direct evidence for improvement in the neural code as a result of learning. (C) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.
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(2004) 公共科学图书馆生物学》杂志上。 2, 2, p . 264 - 274 45. 摘要
许多最近的研究描述了与学习相关的感觉和运动区域的变化,但很少有直接探讨学习后神经元编码的改善。我们使用信息论分析猴子在学习局部旋转视觉运动任务之前和之后初级运动皮层的单细胞活动。我们发现,在学习之后,初级运动皮层的神经元传递了更多关于运动方向的信息,这与它们的方向敏感性有关。与最近在感觉系统上的发现类似,这种编码的特定改进与神经元调谐曲线斜率的增加有关。我们进一步证明,学习后改进的信息能够从神经元群体中更准确地重建运动方向。我们的研究结果表明,类似的机制控制着感觉和运动区域的学习,并进一步证明了学习的局部性和神经元属性之间的紧密关系;也就是说,只有当细胞的首选方向靠近训练方向时,它们才表现出可塑性。研究结果还表明,简单的学习任务可以增强脑机接口的性能。
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(2003) 自然神经科学。 6, 8, p . 882 - 890 摘要
对于人类来说,学习产生正确的视觉引导动作来适应新的感觉运动条件,需要形成一个内部模型,代表视觉输入和所需的运动指令之间的新转换。当新的环境需要适应方向误差时,学习对未经训练的位置和方向的泛化效果很差,这表明这种学习是局部的。在这里,我们使用视觉运动旋转任务在恒河猴身上复制了这些行为发现,并同时记录神经元活动。特定的活动变化只在运动皮层的一个亚群中观察到,具有与局部学习旋转相对应的方向性特性。这些变化坚持学习过程中的行为动态,并在同一轮学习和再学习之间持续。这些发现揭示了新获得的感觉运动任务定位的神经机制,并为其在工作记忆中的保留提供了电生理证据。