唐世明课题组在eLife发表论文揭示猕猴初级视皮层神经元对天然刺激的超稀少表征

北京大门生命科学学院及麦戈文脑科学研究所唐世明课题组近日在eLife在线发表论文，行使该课题组最新发展的清醒猴双光子成像技术，发现初级视觉皮层V1神经元对天然图片的超稀少表征。

大脑感觉体系信息处理的一条基本原则，是通过削减冗余来进步编码服从，感觉神经元表征的稀少性也就反应其编码服从。但是长久以来，因为缺乏有用的技术手段，对感觉皮层神经元群体编码的稀少性一向缺乏正确的定量研究，这很大程度上限定了人们对感觉皮层编码机制的理解。

唐世明研究组行使清醒猴双光子成像技术（Neuron, 2017; Current Biology, 2018），同时观测多达1000个初级视皮层V1神经元对2,250个天然图片的反应，首次实现了猕猴V1神经元群反应稀少性的直接测量。效果表现，对单个天然图片刺激，平均仅有千分之五的V1神经元有较强的反应，这比以往行使传统技术、通过间接估算出的V1稀少性高一个数量级。合作者卡耐基梅隆大学Tai Sing Lee通过分析发现，行使这些稀少的强反应能以较高精度解码天然图片。

这一研究成果注解，初级视皮层V1使用了超出传统理论展望的、更稀少、更高效的编码体例，这将迫使我们重新思考大脑视觉信息处理的基本原理。

图1，猕猴初级视层对天然图片刺激的超稀少表征。（a, b）任意单个天然图片通常只能较好激活少数几个细胞，虽然这些细胞都是可以被适当刺激很好激活的（c）。（d, e）单个刺激激活的神经元群体反应强度的分布。（f, g）单幅图片平均能较强激活0.5%（6/1,225，4.1/982）的V1神经元。

该项研究得到北京大学-清华大门生命科学联合中间、国家天然科学基金（317301093、0525016）、北京大学985工程项目、国家重点研发计划（2017YFA0105201）, 北京市科委项目资助。

原文链接：https://elifesciences.org/articles/33370

参考文献：

1) Tang S et al. (2018) Large-scale two-photon imaging revealed super-sparse population codes in V1 superficial layer of awake monkeys. eLife 2018; 7: e33370 doi: 10.7554/eLife.33370

2) Tang S et al. (2018) Complex Pattern Selectivity in Macaque Primary Visual Cortex Revealed by Large-Scale Two-Photon Imaging. Current Biology 28, 38–48.

3) Li M, Liu F, Jiang H, et al. (2017) Long-Term Two-Photon Imaging in Awake Macaque Monkey. Neuron, 2017, 93(5):1049.

编辑：山石