括号编码：早期视觉处理中时间整合与分离之间的最佳平衡

尽管针对神经编码的研究已持续了一个多世纪，但大脑编码感觉信息的基本原理仍存在争议。在本研究中，我们提供了相互印证的证据，表明在小鼠观看一系列视觉刺激时，其丘脑、初级视觉皮层以及高阶视觉皮层区域中存在一种动态的、快速切换的发放率编码与时间编码整合机制。该编码方案的主要特征是存在彼此区分、时间上协调的“括号”，它们铺满每次试验的持续时间；在每个“括号”内部，信息以发放率进行编码；而相邻“括号”之间则由在时间上高度精确、并在整个神经元群体中同步的边界所分隔。 利用来自 Allen Institute Visual Coding 数据集的大规模 Neuropixels 记录，我们证明了括号编码在多种视觉任务和多个脑区中的稳健性与普适性，以及其在信息解码中的最优性、在信息表征中的功能相关性、显著的层级组织、跨视觉区域的长程自下而上同步性，以及与低频局部场振荡的一致性。随后，这些发现又在由 International Brain Laboratory 联盟提供的第二个独立数据集中得到了验证。最后，我们提出了一个计算模型，可作为生成括号编码群体神经元放电活动的潜在机制。综上，我们的结果表明，大脑中存在一种新型的感觉信息编码形式，这一发现对神经科学和神经工程学具有广泛意义。

尽管针对神经编码的研究已持续了一个多世纪，但大脑编码感觉信息的基本原理仍然存在争议。在本研究中，我们提供了趋同证据，表明在小鼠观看一系列视觉刺激时，其丘脑、初级视觉皮层以及高阶视觉皮层区域中存在一种动态的、快速切换的速率编码与时间编码整合机制。该机制的主要特征是存在彼此区分、时间上协调的“括号”结构，它们铺展覆盖每次试验的整个持续时间，在各自内部以速率编码表征信息，而相邻“括号”之间则由在整个神经元群体中精确定时并同步的边界所分隔。

利用来自艾伦研究所视觉编码数据集的大规模 Neuropixels 记录，我们证明了括号编码在多个视觉任务和脑区中的稳健性与普适性，以及其在信息解码方面的最优性、在信息表征方面的功能相关性、显著的层级组织特征、跨视觉区域的长程自下而上同步，以及与低频局部场振荡的一致性。随后，这些发现均在由国际脑实验室联盟提供的第二个独立数据集中得到了验证。最后，我们提出了一个计算模型，可作为生成括号编码群体尖峰活动的潜在机制。综上，我们的结果表明，大脑中存在一种新型的感觉信息编码形式，这一发现对神经科学和神经工程学具有广泛意义。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.31.729124v1?rss=1

🏷️ 视觉编码 时间编码 发放率编码 Neuropixels记录 皮层-丘脑回路 群体神经活动