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预期引导行为，并塑造单个神经元中的感觉反应，但其对群体水平神经动力学的影响尚不清楚。在本文中，我们采用动力系统框架，考察欧洲椋鸟（一种鸣禽）前脑听觉区神经元群体在对自然鸣唱音节进行分类、且感觉预期受到操控时的集体放电活动。我们首先表明，由感觉驱动的神经群体放电活动描绘出平滑、低维的潜在轨迹，并且这些轨迹能够紧密反映感觉信号的身份。与单个神经元的刺激驱动反应类似，群体轨迹的几何结构同样受到预期的调制。在单个神经元中，预期会增强同一类别内不同信号反应之间的差异；但在群体水平上，其效应却相反：预期会增加同一类别内不同信号反应之间的相似性。为了理解为何群体水平的反应动力学会不同于单个神经元中的反应动力学，我们构建了一个将这两个生物学尺度上的放电活动联系起来的动力学模型（并进行了经验检验）。该模型利用了神经元之间反应的冗余性，即我们称之为“退化使能重映射”的能力，并能够解释如下观测结果：在预期依赖的条件下，单个神经元反应的可分离性同时增加，而群体轨迹在任务效能子空间中的可分离性则降低；这里的任务效能子空间是指与行为分类相关联的群体活动维度。通过详细考察受预期调制的群体轨迹与行为之间的关系，我们发现，单次试验中的分类错误与轨迹向相对立的任务效能流形漂移有关。这表明，预期有助于建立一种结构化的、依赖于假设的初始条件，并先于目标驱动的群体反应而存在。与此一致的是，行为准确率和行为反应时都可以由任务效能子空间内早期群体运动的方向来预测。我们据此得出结论：预期会驱动对群体反应变异性的前瞻性组织，使其形成一种结构化的、与行为相关的几何构型，从而将后续的群体活动预先定位于任务效能流形之上，以支持快速而准确的行为结果。
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预期引导行为，并塑造单个神经元中的感觉反应，但其对群体水平神经动力学的影响尚不清楚。在此，我们采用动力系统框架，考察鸣禽之一的欧洲椋鸟在对天然鸣唱音节进行分类且感觉预期受到操控时，其听觉前脑中神经元群体集体放电活动的特征。我们首先表明，由感觉驱动的神经群体放电活动沿着平滑的、低维的潜在轨迹演化，并且这些轨迹能够紧密反映感觉信号的身份。与单个神经元的刺激驱动反应类似，群体轨迹的几何结构同样受到预期的调制。在单个神经元中，预期会增强同一类别内不同信号所诱发反应之间的差异；但在群体水平上，这种效应恰恰相反：预期会提高同一类别内不同信号所诱发反应之间的相似性。为理解为何群体水平的反应动力学能够不同于单个神经元中的反应动力学，我们建立了一个将这两个生物学尺度上的放电活动联系起来的动力学模型（并进行了经验检验）。该模型利用神经元之间反应冗余这一特性——我们将这种能力称为“简并性赋能的重映射”——并能够解释如下同时观察到的、依赖于预期的现象：单神经元反应可分离性增加，而群体轨迹在任务效能子空间中的可分离性降低；所谓任务效能子空间，是指与行为分类相关联的群体活动维度。通过详细考察受预期调制的群体轨迹与行为之间的关系，我们发现，单次试验中的分类错误与轨迹向对立任务效能流形的漂移有关。这表明，预期有助于建立一种结构化的、依赖于假设的初始条件，并先于目标驱动的群体反应而存在。支持这一观点的是，行为准确率和行为反应时都可由任务效能子空间内早期群体运动的方向来预测。我们据此得出结论：预期通过将群体反应变异性的预期性组织塑造成一种结构化的、与行为相关的几何形态，驱动后续群体活动预先定位于任务效能流形之上，从而支持快速且准确的行为结果。
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已声明资助信息
NIH Common Fund， https://ror.org/001d55x84 1F99NS141305，R01DC018446，R01DC01805
NSF GRFP，201721624
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发布于 2026 年 7 月 03 日。
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神经群体动力学的预期性组织加速行为决策
Julia Camille Gorman， Tim Sainburg， Trevor S McPherson， Timothy Q Gentner
bioRxiv 2026.06.30.735699； doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.30.735699
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神经群体动力学的预期性组织加速行为决策
Julia Camille Gorman， Tim Sainburg， Trevor S McPherson， Timothy Q Gentner
bioRxiv 2026.06.30.735699； doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.30.735699
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.30.735699v1?rss=1
🏷️ 神经群体动力学 感觉预期 行为决策 低维潜在轨迹 鸣禽听觉前脑