自然刺激集下的神经编码：揭示亚毫秒分辨率的信息

我们对感官世界的认知由神经元以称为动作电位或尖峰的离散、相同脉冲序列编码。关于这些尖峰的精确时序在多大程度上与脑功能相关，一直存在持续争议。我们重新审视此问题，以蝇视觉系统中运动敏感神经元为测试用例。新实验方法使我们能施加更近乎自然的视觉刺激，可与苍蝇在自由特技飞行中遇到的相比；新数学方法使我们能在可能响应集非常大时，对神经反应的信息内容得出更可靠结论。我们发现，即便感官输入具有约60 ms的相关时间，视觉信息的可观部分仍由尖峰序列在毫秒及亚毫秒精度的细节所表征；不同尖峰时序模式代表不同运动轨迹，且尖峰的绝对时序以高精度指向这些轨迹的特定特征。在此自然条件下，即便单个光感受器每秒计数逾一百万光子，系统仍在更高光子通量下传递更多信息，并去除刺激中的冗余以生成更高效的神经编码。