10月8日，Neuroscience Bulletin在線發(fā)表了題為《試次歷史對(duì)間隔計(jì)時(shí)行為的影響》的研究論文。該研究由中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）、神經(jīng)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海腦科學(xué)與類腦研究中心姚海珊研究組完成。該研究利用小鼠間隔計(jì)時(shí)的舔水行為范式，發(fā)現(xiàn)間隔計(jì)時(shí)受到近期試次歷史的影響，以及前外側(cè)運(yùn)動(dòng)皮層（anterior lateral motor cortex，ALM）的活動(dòng)對(duì)時(shí)間間隔的短時(shí)記憶有重要貢獻(xiàn)，這為探索大腦如何處理時(shí)間信息提供了新線索。 

　　人和動(dòng)物的許多認(rèn)知行為均包含時(shí)間感知和計(jì)時(shí)的過程。時(shí)間信息的尺度范圍很大，從毫秒、分鐘、小時(shí)甚至到數(shù)年。秒到分鐘級(jí)別的計(jì)時(shí)稱為間隔計(jì)時(shí)（interval timing），廣泛存在于決策、刺激-獎(jiǎng)勵(lì)偶聯(lián)、工作記憶和感覺運(yùn)動(dòng)等行為。時(shí)間感知會(huì)隨著時(shí)間情境（temporal context）如時(shí)間間隔分布的改變而發(fā)生變化。關(guān)于情境因素影響時(shí)間感知和計(jì)時(shí)行為的神經(jīng)機(jī)制的研究，有助于探討大腦如何處理時(shí)間信息。 

　　時(shí)間的流逝使得每個(gè)時(shí)刻被歸為過去、現(xiàn)在或未來。過去的時(shí)間感知能夠影響未來的時(shí)間估計(jì)？為了探究這一問題，科研人員以固定的時(shí)間間隔（10 秒）給予小鼠糖水獎(jiǎng)勵(lì)，并在小鼠表現(xiàn)出預(yù)期舔水行為后，加入沒有獎(jiǎng)勵(lì)的測(cè)試試次來檢測(cè)小鼠對(duì)時(shí)間間隔的估計(jì)。在測(cè)試試次前，科研人員通過提前或延后給水來臨時(shí)改變獎(jiǎng)勵(lì)間的時(shí)間間隔，研究時(shí)間間隔的試次歷史對(duì)間隔計(jì)時(shí)的影響。 

　　研究發(fā)現(xiàn)，通過提前給水來縮短獎(jiǎng)勵(lì)間的時(shí)間間隔，會(huì)使小鼠在測(cè)試試次中的舔水峰值時(shí)間提前，且時(shí)間間隔縮短越多，峰值時(shí)間提前越多。這提示改變時(shí)間間隔的短時(shí)記憶，可快速影響接下來的間隔計(jì)時(shí)。光遺傳實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在獎(jiǎng)勵(lì)給出前短暫抑制位于次級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層（secondary motor cortex，M2）的ALM區(qū)域能夠降低小鼠的舔水率，并使小鼠在測(cè)試試次中的舔水峰值時(shí)間提前。抑制中央內(nèi)側(cè)M2區(qū)域或內(nèi)側(cè)前額葉皮層均不影響舔水率，也不影響測(cè)試試次中的舔水峰值時(shí)間。結(jié)果表明，ALM的活動(dòng)對(duì)于時(shí)間間隔的短時(shí)記憶具有重要作用；在間隔計(jì)時(shí)的舔水行為中，小鼠的舔水運(yùn)動(dòng)本身或有助于估計(jì)時(shí)間。 

　　該研究進(jìn)一步在執(zhí)行計(jì)時(shí)任務(wù)小鼠的ALM進(jìn)行電生理記錄。在延長時(shí)間間隔和縮短時(shí)間間隔這兩種試次歷史中，ALM神經(jīng)元在測(cè)試試次中的活動(dòng)具有任務(wù)參與依賴的時(shí)間縮放特性。研究通過支持向量機(jī)解碼分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠主動(dòng)參與計(jì)時(shí)行為時(shí)，ALM神經(jīng)元的活動(dòng)能夠編碼逝去的時(shí)間，且時(shí)間編碼具有縮放特征。 

　　研究表明，間隔計(jì)時(shí)行為受到時(shí)間間隔試次歷史的快速影響。ALM神經(jīng)元的活動(dòng)不僅貢獻(xiàn)時(shí)間間隔的短時(shí)記憶，而且反映了間隔計(jì)時(shí)行為中時(shí)間間隔的試次歷史（如圖）。研究工作得到科技部、國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中科院和上海市的支持。 

　　試次歷史對(duì)間隔計(jì)時(shí)行為的影響以及ALM的作用。A、間隔計(jì)時(shí)的舔水行為范式；B、縮短獎(jiǎng)勵(lì)間的時(shí)間間隔，小鼠在測(cè)試試次中的舔水峰值時(shí)間提前；C、在獎(jiǎng)勵(lì)給出前短暫抑制ALM，小鼠在測(cè)試試次中的舔水峰值時(shí)間提前；D、在執(zhí)行間隔計(jì)時(shí)任務(wù)的小鼠中，ALM神經(jīng)元的活動(dòng)具有時(shí)間縮放特性，并能夠編碼逝去的時(shí)間。