15、运动皮层中基于神经元交互的表征研究

运动皮层中基于神经元交互的表征研究

1. 引言

大脑在构建复杂的感官和运动表征以感知外部世界并做出行动方面表现卓越。然而，这些表征的神经基础却难以捉摸且备受争议。曾经，有观点认为复杂物体的表征由单个最敏感的神经元（即下限包络原理）或所谓的“祖母细胞”形成，但这种观点如今已不太站得住脚，因为可学习的复杂表征几乎有无限多种，神经元数量根本不足以作为唯一的编码器。

在视觉皮层，过去三十年的实验证据表明，不同的神经元簇代表复杂视觉场景的特定特征，如颜色、形状、纹理和运动。一个复杂场景的神经表征由多个神经元组的激活组成，每个神经元组代表一个简单的视觉特征。这种方式解决了表征世界中近乎无限可能物体的问题，因为每个神经元簇代表一个视觉基元，可与其他簇以不同组合重复使用来表征任何复杂物体。

在运动皮层，复杂运动似乎由基本组件组成，这些组件的神经表征以某种方式组合形成所需动作的全局表征。即使是最简单的运动行为，如单个手指的重复运动，也涉及一组分布的细胞。例如，用手指、手腕、整个手臂、头部或脚部书写签名，尽管使用的效应器不同，但签名的大致形式相同，这表明存在一种通用的运动表征，我们称之为运动表征。

2. 叠加灾难与同步性假设

虽然复杂表征由简单表征构建的想法很有吸引力，但冯·德·马尔斯堡指出了这种方案的一个基本问题。当需要同时表征多个物体时，无法明确地将构成一个物体的特征表征与另一个物体的特征表征区分开来。例如，当看到几个不同颜色的物体时，多个颜色选择性细胞活跃，系统如何将正确的颜色赋予正确的物体呢？

冯·德·马尔斯堡认为，如果存在一种机制将代表物体特征的神经元联系起来，就可以解决所谓的“叠加灾难”。他提出这些神经元的相关放电是建立这种