一项发表于《自然·神经科学》的研究评估了小鼠听觉皮层长期感觉适应中两种竞争性的自上而下机制解释(预测性过滤增强 vs. 新奇性驱动放大减弱),并发现了眶额皮层(OFC)在预测性过滤中的意外作用。经过每日声音暴露后,失活OFC可逆转初级听觉皮层(A1)的神经适应。来自OFC(而非其他额叶区域)的自上而下投射携带预测性信号,该信号随着每日声音经验而增长,并通过生长抑素(SST)阳性抑制性神经元抑制A1。因此,来自OFC的预测信号通过在其感觉皮层中生成预期刺激的“负向图像”来抵消预期中的刺激。
研究背景与意义
适应是一种关键的感觉过滤机制,其失调可导致超敏反应障碍中持续强烈的感觉世界。尽管适应通常被称为最简单的学习形式,但其回路机制仍不清楚。传统的周围神经机制解释无法完全解释复杂感觉环境中的长期适应,因此提出了自上而下调节的理论。
主要发现与机制
研究发现,每日声音暴露后,A1的神经适应在失活OFC后被逆转。OFC→A1的自上而下投射携带预测信号,这些信号随声音经验增长,并通过激活SST抑制性神经元来抑制A1活动。相比之下,M2等其它额叶区域未显示类似变化。机制上,OFC形成的内部预测模型通过SST介导的抑制,在A1中生成预测的“负向图像”,从而过滤掉熟悉、无后果的刺激。这一过程依赖于A1局部的NMDA受体和SST细胞的可塑性。
参考文献
(2026). Orbitofrontal cortex drives predictive filtering of sensory responses. Nature Neuroscience, 29, 888–900. DOI: 10.1038/s41593-026-02217-z
该研究通过结合慢性双光子钙成像、药理学/光遗传学操控、病毒示踪和电生理记录,揭示了眶额皮层(OFC)→听觉皮层(A1)的自上而下投射在长期感觉适应中的因果作用。研究发现,OFC通过增强对重复声音的预测信号,并驱动A1中生长抑素阳性(SST)抑制性神经元的活动,实现对熟悉感觉输入的主动过滤。研究团队来自北卡罗来纳大学教堂山分校等机构。