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大脑通过在感觉输入与预期不符时更新其内部模型，不断细化其对外部世界的预测。预测误差的符号至关重要：意外事件表明模型预测不足（正误差），而预期事件未发生则表明模型预测过度（负误差），二者应驱动方向相反的突触变化。皮层回路如何在放电活动中表征误差符号，以及这种表征如何转化为突触学习，仍未得到解决。我们提出“时间不对称性表征符号误差”（Signed Error by Timing Asymmetry, SETA）模型，其中预测误差的符号由第2/3层神经元相对于其第5层靶神经元中一个短暂可塑性时间窗的放电时序来编码。烛台细胞作为一种由预测招募的抑制性细胞类型，对第2/3层输出施加时间钳制：正误差逃逸该钳制，并在突触增强时间窗内到达；而负误差仅在钳制衰减后被释放，并较晚到达，即落入突触抑制时间窗。因此，同一回路会根据预测误差的符号，使下游突触偏向于增强或抑制。我们在一个简化的双室模型中展示了这种有符号误差计算，利用小鼠视觉皮层的体内记录检验了SETA的特异性预测，并考察了兴奋/抑制失衡如何在预测编码中导致病理性后果。
d.bendor{at}ucl.ac.uk
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摘要 当感觉输入不同于预期时，大脑会通过更新其内部模型来修正其对世界的预测。该预测误差的符号至关重要：意外事件表明模型预测不足（正误差），而预期事件未发生则表明模型预测过度（负误差），二者应驱动相反的突触变化。皮层回路如何在放电活动中表征误差符号，以及这种表征如何转化为突触学习，仍未得到解决。我们提出“时间不对称性的符号误差”（Signed Error by Timing Asymmetry, SETA）模型，其中预测误差的符号由第 2/3 层神经元相对于其第 5 层靶神经元中一个短暂可塑性时间窗的放电时序来编码。由预测所招募的烛台细胞——一种抑制性细胞类型——对第 2/3 层输出施加时间钳制：正误差逃逸该钳制并在突触增强时间窗内到达，而负误差则仅在钳制衰减后才被释放，并在较晚时间到达，即处于突触抑制时间窗期间。因此，同一回路会根据预测误差的符号，使下游突触偏向于增强或抑制。我们在一个简化的双室模型中展示了这种符号误差计算，利用小鼠视觉皮层的体内记录检验了 SETA 的特异性预测，并考察了兴奋/抑制失衡如何在预测编码中导致病理性后果。
利益冲突声明 已声明的资助信息 RNID ，FG24/9 BBSRC ，BB/Z51665X/1 ，BB/Y010345/1
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发布于 2026 年 6 月 28 日。 下载 PDF 补充材料 电子邮件
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Przemyslaw Jarzebowski ， Daniel Bendor
bioRxiv 2026.06.26.734797； doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.26.734797
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引文工具 烛台细胞的时间门控编码带符号的预测误差
Przemyslaw Jarzebowski ， Daniel Bendor
bioRxiv 2026.06.26.734797； doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.26.734797
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.26.734797v1?rss=1
🏷️ 预测编码 吊灯细胞 预测误差 视觉皮层 抑制性中间神经元 突触可塑性