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          靈長類動物上丘腦在感知決策中的證據

          來源:博潤視動 編輯:博潤視動 發布時間:2022-07-04

          本文介紹發表在nature neuroscience期刊,2年影響因子24.884分的靈長類被試的眼動追蹤的文章。本文介紹了受訓練的猴在感知覺決策中的上丘的作用。

           本文能為使用眼動追蹤技術的研究領域提供新的研究證據,拓展研究發展。

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          摘要:
          經過訓練的猴子執行了兩種選擇的感知決策任務,并報告了在參與眼動的腦干區域(上丘)進行單側可逆失活前后動態玻璃圖案刺激的感知方向。我們發現,單側SC失活會產生顯著的決策偏差和反應時間變化,這與靈長類SC在感知決策中的因果關系一致。將信號檢測理論和序列采樣模型與數據擬合表明,SC失活導致對側決策的相對證據減少,但為同側選擇的時變證據信號增加了一個恒定的偏移量。研究結果為感知決策的具體認知模型提供了因果證據,證明了靈長類的SC(腦干結構)在如何計算決策證據方面發揮了因果作用。

          實驗被試與儀器
          三只成年雄性恒河猴,體重在9到11公斤之間(猴S 15歲,猴B 11歲和猴J 11歲)

          我們使用了磁感應技術(Riverbend儀器)和EyeLink 1000 眼動追蹤系統(SR Research Ontario)測量與水平和垂直分量成比例的電壓信號和眼動位置(單眼模式;2 kHz)。


          實驗任務:

          兩只經過訓練的猴子(猴子B和猴子S)執行了三項行為任務:(1)視覺引導的掃視任務,在注射毒蕈堿藥物之前和之后的掃視速度的變化;(2)在注射毒蕈堿藥物前后測量掃視運動準備和偏差的選擇任務;(3)在注射毒蕈堿藥物前后評估知覺決策表現的任務。第三只猴子(猴子J)執行了記錄SC神經元活動的決策任務,如圖所示。

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          圖1:單側SC失活前后的決策和選擇任務

          實驗結果:

          SC失活會使感知決策產生偏差

          單側向SC注射毒蕈堿藥物(n=23)能產生可靠的同側反應。在所有23次注射中,延遲和RT任務中兩只猴子都存在決策偏差(圖2a)。單側向SC注射生理鹽水(n=6)對決策性能(圖2b),參數估計擬合模型與毒蕈堿注射對照有統計學意義。

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          圖2:SC偏差的單側失活會影響感知決策

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          圖3:SC失活后,決定(而非選擇)的準確性改變。

          SC失活改變了決策證據的計算

          DDM框架,進行決策過程和非決策過程的模型參數,例如作為視覺處理和生成所需的時間用于報告決策的操作。在DDM中,證據是時變的。在SDT框架中,兩個分布之間的距離反映了感知靈敏度(圖4a)

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          圖4:SDT和DDM方面的比較。

          代碼可用性

          MATLAB、Python、R 和 JAGS 分析代碼可在https://gitlab.com/fuster-lab-cognitive-neuroscience/sc-inactivation-project獲得。

          參考文獻:
          Jun, E.J., Bautista, A.R., Nunez, M.D. et al. Causal role for the primate superior colliculus in the computation of evidence for perceptual decisions. Nat Neurosci 24, 1121–1131 (2021). https://doi.org/10.1038/s41593-021-00878-6

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