条件化抉择行为下鸽子NCL区神经编码机制研究

发布时间：2020-05-12 16:28

【摘要】：大脑在外界感知刺激输入到抉择行为输出过程中的神经编码机制一直是神经科学领域的热点研究问题。鸽子具有较好的反应与抉择能力,是动物大脑神经编码机制研究的理想模型。已有研究发现,鸽子的NCL区能够整合上游感知信息输入与下游的抉择信息输出,在感知-运动耦合中发挥重要作用,但其所依赖的神经信息编码机制以及神经编码活动之间的时序关系还尚不明确。因此,本文以鸽子作为研究对象,设计了基于视觉线索的条件化抉择行为实验范式,通过检测实验过程中鸽子NCL区的多通道LFP神经信号,并对不同实验阶段中的LFP神经信号能量进行差异分析,探究鸽子NCL区在外界刺激输入到抉择行为输出过程中的神经信息编码机制。本研究结果有利于进一步揭示大脑的信息处理机制,对于人工智能领域建立类脑计算模型,具有积极的启发意义。本文完成的主要研究工作有:(1)设计了基于视觉线索的条件化抉择行为实验范式,根据鸽子在实验过程中的学习情况将实验划分为不同的阶段(诱导期、习得期、消退期),并同步记录鸽子在实验过程中的行为学数据与多通道LFP神经信号数据。对实验得到的数据进行相关预处理操作,提高分析的可靠性。(2)确定了与条件化抉择行为实验相关的响应时间窗与响应频带。通过对5只鸽子实验过程中的行为学数据进行统计分析,确定了灯光刺激出现后的0.5~1s为与任务相关的响应时间窗。对LFP神经信号进行连续小波变换,并对比任务状态与基线状态信号能量间的差异,确定了30~60Hz频带为与任务相关的响应频带。(3)通过对不同实验阶段的LFP神经信号能量曲线进行差异分析,探讨了鸽子NCL区在条件化抉择行为过程中的神经信息编码机制。结果表明:鸽子能够在通过学习对灯光刺激所具有的含义进行编码;NCL区不仅能够对灯光刺激与啄键意图进行编码,而且在学习过程中两者之间存在精细的时序关系;并且灯光刺激编码与啄键意图编码之间存在一定的时程相倚性,能够通过学习训练产生,也能够在灯光刺激不再对自身产生有意义的影响后消失。
【图文】：

图 1.1 工作记忆任务时 NCL 区的持续激活状态2014 年，Veit 等人[21]，通过对乌鸦进行延迟匹配任务，任务过程中当刺激呈现后需要乌鸦记住所呈现的刺激图片，经过延时期后，再次出现多个图片，乌鸦需要从多个图片中选择与先前呈现的刺激相同的图片，如图 1.2 所示。通过分析延时期的神经信号，发现 NCL 脑区的神经元在刺激呈现期的持续性激活编码了视觉刺激信息，并且这种持续性活动在刺激消失后并没有马上消失，而是继续保持了一段时间，这个现象表明，NCL 区中神经元的持续性活动能够保存与刺激有关的信息，并且让乌鸦能够在后期的抉择行为中完成正确的选择，这种神经编码模式为大脑处理视觉刺激信息提供了基础。

图 1.1 工作记忆任务时 NCL 区的持续激活状态2014 年，Veit 等人[21]，，通过对乌鸦进行延迟匹配任务，任务过程中当刺激呈现后需要乌鸦记住所呈现的刺激图片，经过延时期后，再次出现多个图片，乌鸦需要从多个图片中选择与先前呈现的刺激相同的图片，如图 1.2 所示。通过分析延时期的神经信号，发现 NCL 脑区的神经元在刺激呈现期的持续性激活编码了视觉刺激信息，并且这种持续性活动在刺激消失后并没有马上消失，而是继续保持了一段时间，这个现象表明，NCL 区中神经元的持续性活动能够保存与刺激有关的信息，并且让乌鸦能够在后期的抉择行为中完成正确的选择，这种神经编码模式为大脑处理视觉刺激信息提供了基础。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN911.7;Q811

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本文编号：2660510