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灵长类动物上丘脑在感知决策中的证据

来源: 编辑:博润视动 发布时间:2022-07-04

本文介绍发表在nature neuroscience期刊,2年影响因子24.884分的灵长类被试的眼动追踪的文章。本文介绍了受训练的猴在感知觉决策中的上丘的作用。

 本文能为使用眼动追踪技术的研究领域提供新的研究证据,拓展研究发展。

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摘要:
经过训练的猴子执行了两种选择的感知决策任务,并报告了在参与眼动的脑干区域(上丘)进行单侧可逆失活前后动态玻璃图案刺激的感知方向。我们发现,单侧SC失活会产生显著的决策偏差和反应时间变化,这与灵长类SC在感知决策中的因果关系一致。将信号检测理论和序列采样模型与数据拟合表明,SC失活导致对侧决策的相对证据减少,但为同侧选择的时变证据信号增加了一个恒定的偏移量。研究结果为感知决策的具体认知模型提供了因果证据,证明了灵长类的SC(脑干结构)在如何计算决策证据方面发挥了因果作用。

实验被试与仪器
三只成年雄性恒河猴,体重在9到11公斤之间(猴S 15岁,猴B 11岁和猴J 11岁)

我们使用了磁感应技术(Riverbend仪器)和EyeLink 1000 眼动追踪系统(SR Research Ontario)测量与水平和垂直分量成比例的电压信号和眼动位置(单眼模式;2 kHz)。


实验任务:

两只经过训练的猴子(猴子B和猴子S)执行了三项行为任务:(1)视觉引导的扫视任务,在注射毒蕈碱药物之前和之后的扫视速度的变化;(2)在注射毒蕈碱药物前后测量扫视运动准备和偏差的选择任务;(3)在注射毒蕈碱药物前后评估知觉决策表现的任务。第三只猴子(猴子J)执行了记录SC神经元活动的决策任务,如图所示。

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图1:单侧SC失活前后的决策和选择任务

实验结果:

SC失活会使感知决策产生偏差

单侧向SC注射毒蕈碱药物(n=23)能产生可靠的同侧反应。在所有23次注射中,延迟和RT任务中两只猴子都存在决策偏差(图2a)。单侧向SC注射生理盐水(n=6)对决策性能(图2b),参数估计拟合模型与毒蕈碱注射对照有统计学意义。

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图2:SC偏差的单侧失活会影响感知决策

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图3:SC失活后,决定(而非选择)的准确性改变。

SC失活改变了决策证据的计算

DDM框架,进行决策过程和非决策过程的模型参数,例如作为视觉处理和生成所需的时间用于报告决策的操作。在DDM中,证据是时变的。在SDT框架中,两个分布之间的距离反映了感知灵敏度(图4a)

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图4:SDT和DDM方面的比较。

代码可用性

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

参考文献:
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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