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脑状态通常被定义为离散类别，例如清醒、非快速眼动（NREM）睡眠和快速眼动（REM）睡眠。然而，这些标签能否充分刻画皮层神经元群体动力学的组织方式，仍不明确。我们利用大视野双光子钙成像技术，对小鼠初级视觉皮层（V1）第II/III层锥体神经元进行成像，结果显示，神经元群体活动组织成反复出现的微观状态，并跨越传统的睡眠—清醒边界。一个不依赖行为状态标签、独立拟合的隐马尔可夫模型识别出具有时间稳定性及结构化转换路径的微观状态。相较于离散的NREM—清醒类别，微观状态的组织方式与连续的行为唤醒轴具有更强的一致性；该唤醒轴由瞳孔直径和口面部运动进行表征，这一关系也得到了中介分析的证实。在神经回路层面，两个在空间上相互交错但功能上彼此对立的神经元集合，分别沿相反方向追踪这一唤醒轴。这些发现表明，相较于离散的清醒—睡眠状态，行为唤醒才是组织V1神经元群体动力学的首要维度。
行为性觉醒在整个睡眠—觉醒周期中组织视觉皮层群体微状态 | bioRxiv
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# 行为性觉醒在整个睡眠—觉醒周期中组织视觉皮层群体微状态
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doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.29.755275
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通讯作者： u.olcese{at}uva.nl
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## 摘要
脑状态通常被定义为离散类别，例如清醒、非快速眼动（NREM）睡眠和快速眼动（REM）睡眠。然而，这些标签是否能够充分刻画皮层群体动力学的组织方式，仍不明确。我们采用大视野双光子钙成像技术，对小鼠初级视觉皮层（V1）第II/III层锥体神经元进行成像，结果表明，群体活动会组织成反复出现的微状态，并且这些微状态跨越了传统的睡眠—觉醒边界。我们在不依赖行为状态标签的情况下独立拟合隐马尔可夫模型，识别出具有时间稳定性和结构化转移路径的微状态。与离散的NREM—清醒类别相比，微状态组织与连续的行为性觉醒轴具有更强的一致性；该觉醒轴由瞳孔直径和口面部运动加以表征，这一关系也得到了中介分析的验证。在回路层面，两个空间上交错分布但功能上相互对立的神经元群体沿着该觉醒轴向相反方向变化。上述发现表明，相较于离散的清醒—睡眠状态，行为性觉醒才是组织V1群体动力学的首要维度。
## 利益冲突声明
Umberto Olcese 是 SleepActa s.r.l. 的创始人。该关联未对本研究的设计、数据收集、分析、解释或本稿件的撰写产生影响。
## 已声明的资助信息
欧盟 EIC Pathfinder 项目 NAP ，101099310
荷兰健康研究与发展组织（ZonMw）Off Road 项目 ，04510242410031
欧盟“地平线2020”研究与创新框架计划通过人类脑计划专项资助协议3提供的资助 ，945539
## 版权
本预印本的。
本文依据以下许可公开发布：
CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可。
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发布于2026年10月5日。
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Jun-Ying Wang ， Gerjan Huis in 't Veld ， Kengo Takahashi ， Kes Tijsseling ， Mathis Bassler ， Andreas Knoben ， Cyriel M.A. Pennartz ， Umberto Olcese
bioRxiv 2026.09.29.755275； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.29.755275
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行为性觉醒在整个睡眠—觉醒周期中组织视觉皮层群体微状态
Jun-Ying Wang ， Gerjan Huis in 't Veld ， Kengo Takahashi ， Kes Tijsseling ， Mathis Bassler ， Andreas Knoben ， Cyriel M.A. Pennartz ， Umberto Olcese
bioRxiv 2026.09.29.755275； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.29.755275
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.29.755275v1?rss=1
🏷️ 行为觉醒 睡眠—觉醒周期 视觉皮层 神经群体微状态 双光子钙成像 隐马尔可夫模型