神经科学家识别出整合头部运动与视觉信号的大脑回路

英国塞恩斯伯里维尔科姆中心(Sainsbury Wellcome Centre)的神经科学家在大脑初级视觉皮层(V1)中发现了一个整合头部和视觉运动信号的电路。该研究于今日发表于神经元，阐明了视觉和前庭输入到大脑的总和，使适当的行为反应的机制。

当你在日常生活中不断地移动你的头看看世界。为了理解你所注视的信息，你需要追踪你头部的位置;这是通过来自你内耳的前庭感觉器官的信息来完成的。

研究小组在初级视觉皮层(V1区)前庭信号和视觉信号汇聚的地方，进而确定前庭信号来自retrosplenial皮层这个大脑区域被认为对周围世界的空间导航至关重要的信息进行编码。

塞恩斯伯里维尔康中心副主任、项目主任Troy W. Margrie教授评论道:

“自20世纪50年代以来，我们一直专注于理解感官刺激的方向和速度是如何在初级感觉皮层水平上表示的。在这里，我们表明，这个皮层过程是上下文相关的，涉及报告动物运动状态的‘内部’信号。”

为了首先识别V1中可能接收头部运动信号的区域，研究人员使用了最先进的Neuropixels探针来记录被动旋转小鼠的大脑。最初的记录是在完全黑暗中进行的，以确保没有视觉输入，数据显示V1层6 (L6)神经元在旋转过程中传递头部运动的信息。

研究的第二部分，利用细胞内记录，重点关注头部运动的哪些方面可能被这种活动编码。通过损伤前庭管并以不同的速度旋转动物，他们发现绝大多数V1 L6神经元接收到突触输入，这些突触输入的活动提供了头部速度的可靠估计。

“也许最令人惊讶的观察是这些信号在当地网络中被代表的程度。尽管只探索了前庭刺激空间的一小部分，但几乎所有的细胞都被发现有反应，”Margrie教授说。

为了研究单个V1 L6细胞中的头部和视觉运动信号的整合，在静态视觉刺激上再次从小鼠中再次获得细胞内记录，然后与鼠标旋转在黑暗中的鼠标旋转的数据相比。发现L6神经元从传送视觉运动信息中不同的输入集合，并且这些信号线性总和以区分内部运动和它们的组合。

研究的最后一部分关注的是头部运动信号的潜在来源。脾后皮层(RSP)是参与空间导航的大脑区域，由于其与V1 L6的单突触连接及其功能相关性，被认为是一个可能的候选区域。为了验证这一理论，我们使用假病毒来表达一种钙指示剂，这种指示剂可以光记录RSP神经元的输出信号。数据表明，RSP确实为头部整合提供了一个合理的途径运动信号。

Margrie教授总结道:“考虑到我们之前的解剖学发现以及它在空间处理中的作用，RSP是我们的第一个候选区域。这些新数据提出了各种空间信息可能被转送的可能性。从这个意义上说，L6可能是大脑皮层中感知信号的环境依赖性调节的位点。”

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