间隔计时行为的试次历史效应研究获进展学术资讯

　　10月8日，Neuroscience Bulletin在线发表了题为《试次历史对间隔计时行为的影响》的研究论文。该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、神经科学国家重点实验室、上海脑科学与类脑研究中心姚海珊研究组完成。该研究利用小鼠间隔计时的舔水行为范式，发现间隔计时受到近期试次历史的影响，以及前外侧运动皮层（anterior lateral motor cortex，ALM）的活动对时间间隔的短时记忆有重要贡献，这为探索大脑如何处理时间信息提供了新线索。

　　人和动物的许多认知行为均包含时间感知和计时的过程。时间信息的尺度范围很大，从毫秒、分钟、小时甚至到数年。秒到分钟级别的计时称为间隔计时（interval timing），广泛存在于决策、刺激-奖励偶联、工作记忆和感觉运动等行为。时间感知会随着时间情境（temporal context）如时间间隔分布的改变而发生变化。关于情境因素影响时间感知和计时行为的神经机制的研究，有助于探讨大脑如何处理时间信息。

　　时间的流逝使得每个时刻被归为过去、现在或未来。过去的时间感知能够影响未来的时间估计？为了探究这一问题，科研人员以固定的时间间隔（10 秒）给予小鼠糖水奖励，并在小鼠表现出预期舔水行为后，加入没有奖励的测试试次来检测小鼠对时间间隔的估计。在测试试次前，科研人员通过提前或延后给水来临时改变奖励间的时间间隔，研究时间间隔的试次历史对间隔计时的影响。

　　研究发现，通过提前给水来缩短奖励间的时间间隔，会使小鼠在测试试次中的舔水峰值时间提前，且时间间隔缩短越多，峰值时间提前越多。这提示改变时间间隔的短时记忆，可快速影响接下来的间隔计时。光遗传实验发现，在奖励给出前短暂抑制位于次级运动皮层（secondary motor cortex，M2）的ALM区域能够降低小鼠的舔水率，并使小鼠在测试试次中的舔水峰值时间提前。抑制中央内侧M2区域或内侧前额叶皮层均不影响舔水率，也不影响测试试次中的舔水峰值时间。结果表明，ALM的活动对于时间间隔的短时记忆具有重要作用；在间隔计时的舔水行为中，小鼠的舔水运动本身或有助于估计时间。

　　该研究进一步在执行计时任务小鼠的ALM进行电生理记录。在延长时间间隔和缩短时间间隔这两种试次历史中，ALM神经元在测试试次中的活动具有任务参与依赖的时间缩放特性。研究通过支持向量机解码分析发现，当小鼠主动参与计时行为时，ALM神经元的活动能够编码逝去的时间，且时间编码具有缩放特征。

　　研究表明，间隔计时行为受到时间间隔试次历史的快速影响。ALM神经元的活动不仅贡献时间间隔的短时记忆，而且反映了间隔计时行为中时间间隔的试次历史（如图）。研究工作得到科技部、国家自然科学基金委员会、中科院和上海市的支持。