鸣禽 RA 和 HVC 在学习运动发声行为中的神经群体动力学
神经元与认知
2024-08-09 v1
摘要
复杂的学习运动行为涉及跨多个脑区的大规模神经活动的协调，但我们对于与同一行为相关的不同区域内群体水平动力学的理解仍然有限。在这里，我们研究了清醒歌唱鸣禽中学习发声产生背后的神经群体动力学。我们使用 Neuropixels 探针记录发声运动通路两个区域中神经元群体的同步细胞外活动。与在非人灵长类动物进行肢体运动任务时的观察结果一致，我们表明，前运动核 HVC 和运动核 RA 中的群体水平活动都组织在低维神经流形上，在这些流形上，协调的神经活动在歌唱行为期间被时间结构化的轨迹很好地描述。HVC 和 RA 的潜在轨迹都为预测歌声音节之间的发声序列转换提供了相关信息。然而，这些潜在轨迹的动力学在不同区域之间存在差异。我们的状态空间模型表明，RA 的潜在空间与发声输出之间存在独特且随时间连续的对应关系，而 HVC 的相应关系则表现出更高程度的神经变异性。然后，我们证明，可以从 HVC 和 RA 的神经潜在变量和尖峰活动中实现对连续发声输出的可比较的高保真重建。然而，与使用尖峰活动的模型不同，使用神经潜在变量的解码模型可以泛化到每个区域中新的子群体，这与 HVC 和 RA 中存在限制发声运动活动的保留流形是一致的。
引用
@article{arxiv.2407.06244,
title = {Neural population dynamics in songbird RA and HVC during learned motor-vocal behavior},
author = {Pablo Tostado-Marcos and Ezequiel M. Arneodo and Lauren Ostrowski and Daril E. Brown and Xavier A. Perez and Adam Kadwory and Lauren L. Stanwicks and Abdullah Alothman and Timothy Q. Gentner and Vikash Gilja},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.06244},
year = {2024}
}
备注
30 pages; 7 figures; 8 supplementary figures