6、大鼠触须系统中的时空编码机制解析

大鼠触须系统中的时空编码机制解析

在探索生物感知世界的奥秘时，大鼠的触须系统为我们提供了一个绝佳的研究范例。它展示了生物如何利用空间和时间线索来编码周围环境的信息，这种编码方式在生物的感知和行为中起着至关重要的作用。

1. 外周编码：空间与时间的双重线索

我们生活的世界具有时空特性，因此生物的感官编码基于空间和时间线索来处理静态和动态事件也就不足为奇了。
- 空间编码 ：通过分布在感觉器官上的受体阵列实现。每个受体对感觉频谱中的特定有限范围最为敏感。例如，耳蜗中的每个毛细胞对特定范围的声频敏感，视网膜中的每个光感受器对视野的有限范围敏感，皮肤上的每个机械感受器的感受野也局限于皮肤的特定区域。
- 时间编码 ：由受体放电的时间模式实现。有趣的是，时间编码不仅用于编码刺激的动态方面，还可用于编码静态方面。在主动触摸中，灵长类动物通过移动手指探索物体纹理，啮齿动物通过移动触须扫描环境。物体的存在或其表面的起伏引起的压力变化被机械感受器检测到，相同或不同受体检测到的这些变化之间的时间间隔代表空间距离（dx = v(t)dt）。类似地，眼球的微小运动可能用于视觉扫描物体，光感受器检测到的表面光照变化之间的时间间隔也代表空间距离。

大多数受体主要（或仅）对所感测信号的变化做出响应。因此，感觉器官的内源性运动可能已经进化到即使在环境静止时也能提供足够的刺激变化。主动感知比被动感知更具优势，因为被动感知严重依赖外部变化。此外，主动感知有助于实现“超敏锐度”，即比受体大小或间距所允许的更高分辨率。这种超敏锐度通过扫描运动实现，扫描运动覆盖单个受体感受野内以及相邻受体之间的空间，编码方式为时间编码，相对距