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发布：2026-01-30 浏览：23 次
海马体是至关重要的利用预测关系在知觉。然而，目前还不清楚海马体是将预测信息传递到感觉皮层，还是从其他地方接收预测信号。
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研究者设计了一项形状辨别任务，通过7-tesla fMRI收集内侧颞叶数据，以探究海马体在感知预测中的作用及与新皮层的信息交流方向。实验包含刺激试验和省略试验，前者呈现形状，后者省略形状。共招募35名志愿者，最终纳入30名参与者的数据。研究者采用多体素相关分析来研究呈现形状和预测但省略形状的BOLD响应模式之间的相似性，并结合层特异性fMRI和信息连通性分析来推断海马体和新皮层之间的通信方向。
图1 实验范式与分析概述
(A) 预测运行包括刺激试验和遗漏试验（omission trials）。在刺激试验中，听觉线索先于两个连续形状刺激的呈现。第二个形状与第一个完全相同，或者略微扭曲。参与者的任务是报告形状是否相同或不同。在预测过程中，听觉线索（升调和降调）预测了试验中的第一个形状是A还是B。提示在75%的试验（刺激试验）中是有效的，而预期的形状在另外25%的试验（省略试验）中被省略。在遗漏试验中，参与者没有任务。在只有形状的定位器运行中，参与者在没有听觉线索的情况下执行了相同的形状辨别任务。(B)为了进行模式相似性分析，对于呈现的形状和预测但省略的形状，分别从形状A中减去形状B的活性模式。然后，我们使用皮尔逊相关性来确定每个感兴趣区域呈现的形状和预测的形状之间的模式相似性。(C)为了进行信息连接性分析，将来自定位器的特定形状活动模式与来自每个区域的遗漏试验的单次试验β相关联，以生成特定形状的信息时间过程。然后，我们将这些时间进程在区域之间进行关联，以确定它们在形状信息中的共同波动。(D)从前方视角来看3D渲染的代表性MTL和海马子区分割的一个半球。(E)从前方视角观察的两个半球的代表性海马子区分割的3D渲染图。(F)从前外侧视角观察的前后边界的3D渲染图。边界定义为钩状体可见的最后一个冠状切片。使用ASHS工具箱（79）在手动7-T分割图谱（80）上进行训练，生成分割。
研究人员发现，在学习了任意的、多模态的关联后，预测形状的遗漏导致CA2/3、耻骨前/副耻骨（pre/parasubiculum）和PHC中形状特异性预测信号的表征。预测形状的表征与在没有预测的情况下呈现的相同形状的表征负相关。研究人员使用层特异性fMRI结合信息连通性分析来确定预测信号传递过程中海马和新皮层之间的通信方向。有证据表明，预测从CA2/3传递到PHC的深层，并可能返回到形状-选择性视觉皮层。与之前的研究一致，尽管CA1从CA3接收信号并提出其在统计学习中的作用，但没有发现CA1中存在预测信号的证据。这可能是因为CA1接收了混合信号，即来自CA3的记忆信号和来自ERC的感觉信号，这在一定程度上混淆了水。
图2 在海马中，预测的-但-省略的形状和呈现的形状之间的模式相似性
(A) 整个海马（左）和子场（右）。(B)后海马（左）和子域（右）。“遗漏”反映了定位器和遗漏试验中的形状特异性（形状A −形状B）活动模式的相似性，双侧单样本t检验的P值为0。“在”和“之间”反映了相同形状内的图案相似性（例如，形状A呈现−形状A省略）和形状之间（例如，A型出现− B型省略），双侧配对t检验的P值。交叉线和误差线分别代表平均值和SEM。将个体受试者值绘制在概率密度估计值旁边的点中。
图3 遗漏试验期间PHC的表现和连通性
(A) PHC整体（红色）和深层、中层和浅层（蓝色）的模式相似性分析。模式相似性反映了定位器试验和遗漏试验中形状特异性（形状B-形状A）活动模式之间的相关性，双侧单样本t检验的P值为0。(B)CA 2/3和（C）后前/旁核与PHC层的信息连接。真实的连通性（蓝色）是在遗漏试验中观察到的区域之间的相关性。通过在100个排列中随机重排形状标签来计算基线连接性（灰色）。P值代表调查真实的和基线之间以及跨层差异的事后配对t检验。对于所有图，交叉条和误差条分别表示平均值和SEM。个体受试者值在概率密度估计值旁边以点绘制。
图4 遗漏试验期间后CA 2/3和LOC之间的层特异性信息连接
真实的连通性（蓝色）是在遗漏试验中观察到的区域之间的相关性。通过在100个排列中随机地改组形状标签来计算基线连接性（灰色）。P值表示事后配对t检验，用于调查真实的和基线值之间以及各层之间的差异。交叉线和误差线分别代表平均值和SEM。将个体受试者值绘制在概率密度估计值旁边的点中。
目前尚不清楚遗漏试验中耻骨前/副耻骨与PHC之间的通信究竟是什么目的。 然而，一种推测性的解释可能反映了大回路的延伸，其中海马关于预测刺激的输出作为新的输入返回。未来的研究将需要在预测期间梳理出前耻骨/副耻骨和PHC双向连接的确切性质；目前尚不清楚为什么预测会唤起对演示过程中所唤起的模式的负面印象。未来使用fMRI- fMRS的研究可以确定海马在预测信号传导过程中是否与抑制增加有关，或者预测是否依赖于与记忆回忆相似的去抑制机制；海马区的神经预测信号存在较大的个体间差异。在目前的研究中，我们无法确定这种差异是否有意义（即由于认知或解剖学上的个体差异），或者仅仅是由于噪声，因为我们测量的是非常具体、微妙的神经信号。未来的研究也许能够通过努力将海马体中神经预测信号的个体差异与个体特征（如幻觉易感性）联系起来来阐明这一点。
总之，目前的研究结果提供了证据，表明海马在感知预测信号过程中利用我们的环境规律方面发挥了重要作用，并强调了进一步研究MTL皮层，特别是HC和PHC在感知中的作用的重要性。这些发现进一步证实了一种观点，即涉及内部信息生成的认知功能，如记忆、计划和感知，可能依赖于类似的机制，并最终依赖于海马体。
参考文献：
资讯来源：
解读成员 | 李孜怡
审核成员 | 张航