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图说：人和小鼠时间预测行为、脑电信号及时间细胞可塑性示意图 来源/采访对象供图
为什么人能够从声音节拍中找到规律？为什么即便没有倒计时，我们仍然可以预测红绿灯的交替？这些能对不同时间信号作出准确预测的能力甚至事关动物生存，因此对环境中不同时间间隔出现的各种信号的感知和预测对动物的生存和演化意义重大。基础与临床紧密合作破解谜题，复旦大学脑科学研究院/医学神经生物学国家重点实验室张嘉漪团队，与复旦大学附属华山医院毛颖和陈亮团队合作，最近在时间信息预测研究方面取得重要进展，揭示了视皮层编码时间预测信息的重要机制。论文“人和小鼠视皮层编码时间信息（Visual Cortex Encodes Timing Information in Humans and Mice）”于2022年10月3日在线发表于 《神经元（Neuron）》 。
给实验对象看重复出现的间隔5秒或10秒的光条，并用按钮来预测下一个光条出现的时间，合作团队记录、分析人脑中28个脑区的颅内多通道脑电（SEEG）信号发现，在人作出时间信息预测行为前，视皮层的脑电显示出alpha波段能量上升及delta波段相位同步的特征。在小鼠实验中，实验团队进一步应用光遗传和在体膜片钳记录等多项实验技术，并与行为学实验结合，发现小鼠的时间预测行为与人类相似，也与初级视皮层的脑电能量高度相关，此外还发现部分视皮层神经元存在与时间信息预测相关的兴奋性增强，且兴奋性增强的视皮层神经元存在顺序放电的显著特征。
在这些生物学实验的基础上，合作团队提出了基于双层吸引子和时间细胞（time cell）的皮层计算模型，该计算模型揭示了视皮层神经网络在处理秒级时间信息时存在自我修正的可塑性规律。通过这种可塑性变化规律，视皮层能对视觉的时间预测信息进行编码，从而显著推进了对大脑时间预测机制的认识。
张嘉漪、陈亮、毛颖为该论文共同通讯作者；于庆鹏、毕则栋、姜时泽、颜彪、陈鹤鸣、王依婷为论文的共同第一作者，多名研究生及技术人员参与了本项研究。
新民晚报记者 易蓉
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