脆性X综合征大鼠模型中内部预测模型的形成与更新受损

预测编码框架提出，知觉产生于对传入感觉信号与内部生成预测之间持续比较的过程，而两者之间的不匹配则被计算为预测误差。理论上认为，这些自上而下的预测与自下而上的感觉信号之间平衡的破坏，会导致自闭症谱系障碍等神经精神疾病中的感觉异常。然而，要区分自下而上与自上而下过程对感觉知觉的贡献，尤其是在动物模型中，仍然是一项艰巨挑战。在此，我们开发了一种概率性 oddball 检测任务，其中大鼠必须追踪单次试验内的局部统计特征以检测偏差刺激，同时还需追踪跨试验的全局统计特征以预期偏差刺激何时出现。这一设计使得实验上可指定的、关于偏差刺激预期的内部模型得以形成，并且能够从行为中进行定量推导，同时可在独立于局部刺激统计特征的条件下加以操控。 我们利用该任务表征了脆性 X 综合征（Fragile X Syndrome）Fmr1 KO 大鼠模型中的感觉预测行为；脆性 X 综合征是自闭症最常见的单基因病因。雄性 Fmr1 KO 大鼠在偏差刺激检测方面与野生型水平相当，但其基于跨试验统计特征对偏差刺激出现的预期减弱，并且当这些统计特征发生变化时，未能相应调整其行为。计算模型显示，这些行为缺陷反映了不精确且不稳定的内部预测模型，并且该模型偏向于感觉即时性。这些发现为脆性 X 综合征中预测加工受损提供了证据，与自闭症的主动推断理论一致，同时也凸显了这种概率性 oddball 任务设计在探究神经精神疾病中的预测编码与知觉损伤方面的效用。

预测编码框架认为，知觉源于对传入感觉信号与内部生成预测之间持续进行的比较，而两者之间的不匹配则被计算为预测误差。理论上，顶向下预测与自下而上的感觉信号之间平衡的破坏，可能促成自闭症谱系障碍等神经精神疾病中的感觉异常。然而，要区分自下而上与顶向下因素对感觉知觉的贡献，仍然是一项艰巨挑战，尤其是在动物模型中。

在此，我们开发了一种概率性 oddball 检测任务，其中大鼠必须在单次试验内追踪局部统计规律以检测偏差刺激，同时还需跨试验追踪全局统计规律，以预期偏差刺激何时出现。该设计使实验设定的关于偏差刺激预期的内部模型得以形成，这些模型既可以从行为中进行定量推导，也可以独立于局部刺激统计规律进行操控。我们利用该任务表征了脆性 X 综合征的 Fmr1 KO 大鼠模型中的感觉预测行为；脆性 X 综合征是自闭症最常见的单基因病因。雄性 Fmr1 KO 大鼠对偏差刺激的检测水平与野生型相当，但其基于跨试验统计规律对偏差刺激出现的预期减弱，并且当这些统计规律发生变化时，未能相应调整其行为。计算建模显示，这些行为缺陷反映了不精确且不稳定的内部预测模型，并且这些模型偏向于感觉即时性。上述发现为脆性 X 综合征中预测加工受损提供了证据，这与自闭症的主动推断理论相一致，同时也凸显了这种概率性 oddball 任务设计在探查神经精神疾病中的预测编码与知觉损伤方面的效用。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.20.746021v1?rss=1

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