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运动皮层动态的时间标度揭示发声的分级控制
作者:小柯机器人 发布时间:2024/1/31 22:59:37

美国纽约大学Michael A. Long等研究人员合作发现,运动皮层动态的时间标度揭示发声的分级控制。2024年1月30日,《自然—神经科学》杂志在线发表了这项成果。

在高发声啮齿类动物(艾斯顿唱歌鼠)中,研究人员揭示了口面部运动皮层(OMC)的神经动态,这是一个对发声行为至关重要的结构。研究人员首先描述了受音符成分(约100毫秒)调节的神经活动,这可能代表了感觉反馈。然而,在更长的时间尺度上,OMC神经元表现出多种多样且经常持续的前运动脉冲模式,这些模式随着歌曲持续时间(约10秒)的延长或压缩而伸展。

通过计算建模,研究人员证明了这种时间缩放通过下游的运动生产回路发挥作用,可以实现发声的灵活性。这些结果为研究分层控制回路提供了一个框架,分层控制回路是许多自然和人工系统的共同设计原则。

据悉,神经皮层活动被认为介导了对发声的自主控制,但其潜在的神经机制仍不清楚。

附:英文原文

Title: Temporal scaling of motor cortical dynamics reveals hierarchical control of vocal production

Author: Banerjee, Arkarup, Chen, Feng, Druckmann, Shaul, Long, Michael A.

Issue&Volume: 2024-01-30

Abstract: Neocortical activity is thought to mediate voluntary control over vocal production, but the underlying neural mechanisms remain unclear. In a highly vocal rodent, the male Alston’s singing mouse, we investigate neural dynamics in the orofacial motor cortex (OMC), a structure critical for vocal behavior. We first describe neural activity that is modulated by component notes (~100ms), probably representing sensory feedback. At longer timescales, however, OMC neurons exhibit diverse and often persistent premotor firing patterns that stretch or compress with song duration (~10s). Using computational modeling, we demonstrate that such temporal scaling, acting through downstream motor production circuits, can enable vocal flexibility. These results provide a framework for studying hierarchical control circuits, a common design principle across many natural and artificial systems.

DOI: 10.1038/s41593-023-01556-5

Source: https://www.nature.com/articles/s41593-023-01556-5

期刊信息

Nature Neuroscience:《自然—神经科学》,创刊于1998年。隶属于施普林格·自然出版集团,最新IF:28.771
官方网址:https://www.nature.com/neuro/
投稿链接:https://mts-nn.nature.com/cgi-bin/main.plex