10、神经信息编码与CA3场活动模拟研究

神经信息编码与CA3场活动模拟研究

1. 引言

大脑中神经信息沿着神经回路的多个阶段流动，从初级（感觉）皮层到海马体及更高级区域，再返回。然而，神经信息在大脑神经群体中的编码方式仍是一个难以捉摸的问题，目前尚无明确的定论。

常见的编码假设有“速率编码”和“时间编码”，但这两种假设都存在相互矛盾的证据，问题仍有争议。速率编码假设认为，神经元本质上是有噪声的，只能通过平均放电率来传递信息，其依据是皮质锥体细胞记录的放电间隔序列高度不规则，表明存在重要的随机影响。而较新的时间编码观点则部分基于速率编码过于贫乏的假设，认为信息由放电间隔的精确顺序传达，或者在较弱的形式下，与事件发生后第一个放电的精确时间相关。

本文提出了一个新的假设，将神经群体中的全局振荡活动视为一种可能的时间编码基础，这与上述两种编码方式截然不同。同步振荡活动是大脑活动的一个显著特征，与行为状态密切相关。海马体中的伽马（20 - 80 Hz）和 theta（4 - 15 Hz）节律是最突出的活动模式，被认为是海马体机制的重要产物。其中，theta 节律通常由内侧隔核和内嗅皮层的活动产生，而伽马节律则由海马体中的抑制性中间神经元网络内在产生。这些节律在清醒动物的探索活动中出现，与学习、记忆和认知功能相关。此外，在一些动物和人类的海马体（和皮层）中还记录到了快速（80 - 200 Hz）和超快速（200 - 500 Hz）振荡。

海马体的 CA3 场作为边缘系统的重要组成部分，被用作案例研究来评估这一新假设。研究详细考察了 CA3 场对输入的全局反应，以及兴奋性和抑制性波在其中的精确时空行为。结果表明，CA3 场可能作为一个抑制性过滤器，仅允许兴奋性活动在特定的狭窄时间窗口内通过，这些窗口由可能与注意力