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在整个哺乳动物大脑皮层中，神经元群体必须协同工作以产生行为。尽管运动皮层中的群体记录已经揭示了行为过程中神经元何时放电的许多方面，但因果性实验的局限使得人们难以确定神经活动的哪些特征直接驱动运动，哪些则不然。在此，我们利用运动皮层中具有高时间精度的多光子全息光遗传学，明确检验神经编码的原理。我们表明，在运动皮层中激活少量（50–75个）第2/3层兴奋性神经元就足以驱动运动。刺激所驱动运动的效能取决于局部环路的状态，并且在较小程度上取决于被刺激神经元的身份。我们通过在保持放电率和细胞身份不变的同时改变精确到毫秒级的激活时序，来检验诱发活动是通过频率编码还是时序编码发挥作用。我们发现，在诱发运动时，细胞间同步性具有一种出人意料且强烈的影响。这种神经同步性会招募不同模式的复发性兴奋与抑制。这些发现提供了证据，表明相比于频率编码，时序编码在驱动运动输出方面发挥着更为重要的作用。
ian.oldenburg{at}rutgers.edu
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摘要 在整个哺乳动物大脑皮层中，神经元群体必须协同工作以实现行为。尽管运动皮层中的群体记录已经揭示了神经元在行为过程中何时放电的许多方面，但因果性实验方面的局限使得我们难以识别神经活动中哪些特征直接驱动运动，哪些则不然。在此，我们利用运动皮层中具有高时间精度的多光子全息光遗传学，明确检验神经编码的原理。我们表明，激活运动皮层中少量（50–75个）第2/3层兴奋性神经元即可足以驱动运动。刺激所驱动运动的效能取决于局部回路的状态，并且在较小程度上取决于被刺激的是哪些神经元。我们通过在保持放电率和细胞身份不变的同时，改变激活的毫秒级精确时序，来检验诱发活动究竟是通过率编码还是时序编码发挥作用。我们发现，在诱发运动时，细胞间同步性具有一种出人意料且显著的影响。这种神经同步性会招募不同模式的复发性兴奋和抑制。这些发现提供了证据，表明相较于率编码，时序编码在驱动运动输出方面发挥了更重要的作用。
利益冲突声明 已声明资助信息 Brain & Behavior Research Foundation， https://ror.org/03a63f080 ，32869 New Jersey Commission on Spinal Cord Research ，CSCR26FEL012 Whitehall Foundation， https://ror.org/00her7k05 ，2023-05-40 Searle Scholars Program ，SSP-2024-109 National Institutes of Health， https://ror.org/01cwqze88 ，R00EY029758 ，DP2MH140135 ，RF1MH135576
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发表于 2026年6月28日。 下载 PDF 电子邮件
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Masashi Hasegawa ，Barbara Gruszka ，Michael S Finch ，Vikshar J Athreya ，Aaron D Milstein ，Ian Anton Oldenburg
bioRxiv 2026.06.26.734805； doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.26.734805
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Masashi Hasegawa ，Barbara Gruszka ，Michael S Finch ，Vikshar J Athreya ，Aaron D Milstein ，Ian Anton Oldenburg
bioRxiv 2026.06.26.734805； doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.26.734805
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.26.734805v1?rss=1
🏷️ 运动皮层 神经同步性 时序编码 光遗传学 运动控制