Flexible timing by temporal scaling of cortical responses.
Flexible timing by temporal scaling of cortical responses.
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DOI：
10.1038/s41593-017-0028-6
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发表时间：
2018-01
影响因子：
25
通讯作者：
Jazayeri M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang J;Narain D;Hosseini EA;Jazayeri M
音乐家可以用不同的节奏表演，演讲者可以控制他们演讲的节奏，孩子们可以灵活地改变他们对事件的时间期望。为了理解这种灵活性的神经基础，我们记录了非人类灵长类动物的内侧额叶皮层，这些灵长类动物被训练用不同的效应器产生不同的时间间隔。神经反应是异质的，非线性的和复杂的，并表现出显着的形式的时间不变性：放电率配置文件的时间缩放，以匹配产生的间隔。从尾状核和丘脑神经元投射到内侧额叶皮层的下游神经元的记录表明，这种现象起源于皮层网络。经过训练以执行任务的递归神经网络模型显示，时间缩放来自网络中的非线性，缩放程度由外部输入的强度控制。这些研究结果表明，一个简单的和一般的机制，赋予时间的灵活性后感觉运动和认知功能。
Musicians can perform at different tempos, speakers can control the cadence of their speech, and children can flexibly vary their temporal expectations of events. To understand the neural basis of such flexibility, we recorded from the medial frontal cortex of nonhuman primates trained to produce different time intervals with different effectors. Neural responses were heterogeneous, nonlinear and complex, and exhibited a remarkable form of temporal invariance: firing rate profiles were temporally scaled to match the produced intervals. Recording from downstream neurons in the caudate and thalamic neurons projecting to the medial frontal cortex indicated that this phenomenon originates within cortical networks. Recurrent neural network models trained to perform the task revealed that temporal scaling emerges from nonlinearities in the network and degree of scaling is controlled by the strength of external input. These findings demonstrate a simple and general mechanism for conferring temporal flexibility upon sensorimotor and cognitive functions.
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