Predictive coding models for pain perception.
Predictive coding models for pain perception.
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DOI：
10.1007/s10827-021-00780-x
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发表时间：
2021-05
影响因子：
1.2
通讯作者：
Chen ZS
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Song Y;Yao M;Kemprecos H;Byrne A;Xiao Z;Zhang Q;Singh A;Wang J;Chen ZS
疼痛是一种复杂的、多维度的体验，涉及感觉-辨别和情感-情绪过程之间的动态相互作用。疼痛体验具有高度的可变性，这取决于其背景和先前的预期。将疼痛感知视为一个知觉推理问题，我们提出了一个预测编码范式来表征诱发性和非诱发性疼痛。我们记录的局部场电位（LFPs）从初级躯体感觉皮层（S1）和前扣带皮层（ACC）的自由行为的大鼠-两个区域已知编码的感觉歧视和情感情感方面的疼痛，分别。我们进一步使用预测编码来研究S1和ACC之间振荡活动的时间协调。具体来说，我们开发了一个现象学预测编码模型来描述自下而上和自上而下活动的宏观动力学。最近的实验数据的支持下，我们还开发了一个生物物理神经质量模型来描述介观神经动力学在S1和ACC人口，在幼稚和慢性疼痛治疗的动物。我们提出的预测编码模型不仅复制了重要的实验结果，而且还提供了关于模型参数对生理或行为读出的影响的新预测-从而产生对期望，安慰剂或反安慰剂效应和慢性疼痛的不确定性的机械洞察。
Pain is a complex, multidimensional experience that involves dynamic interactions between sensory-discriminative and affective-emotional processes. Pain experiences have a high degree of variability depending on their context and prior anticipation. Viewing pain perception as a perceptual inference problem, we propose a predictive coding paradigm to characterize evoked and non-evoked pain. We record the local field potentials (LFPs) from the primary somatosensory cortex (S1) and the anterior cingulate cortex (ACC) of freely behaving rats—two regions known to encode the sensory-discriminative and affective-emotional aspects of pain, respectively. We further use predictive coding to investigate the temporal coordination of oscillatory activity between the S1 and ACC. Specifically, we develop a phenomenological predictive coding model to describe the macroscopic dynamics of bottom-up and top-down activity. Supported by recent experimental data, we also develop a biophysical neural mass model to describe the mesoscopic neural dynamics in the S1 and ACC populations, in both naive and chronic pain-treated animals. Our proposed predictive coding models not only replicate important experimental findings, but also provide new prediction about the impact of the model parameters on the physiological or behavioral read-out—thereby yielding mechanistic insight into the uncertainty of expectation, placebo or nocebo effect, and chronic pain.
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影响因子：
16.2
作者：
Bastos AM;Usrey WM;Adams RA;Mangun GR;Fries P;Friston KJ
通讯作者：
Friston KJ
影响因子：
4.8
作者：
Deuis JR;Dvorakova LS;Vetter I
通讯作者：
Vetter I
影响因子：
5.7
作者：
Friston KJ;Bastos A;Litvak V;Stephan KE;Fries P;Moran RJ
通讯作者：
Moran RJ
DOI：
10.1098/rstb.2000.0769
发表时间：
2001-03-29
影响因子：
6.3
作者：
Bressloff, PC;Cowan, JD;Wiener, MC
通讯作者：
Wiener, MC
DOI：
10.1073/pnas.96.14.7705
发表时间：
1999-07-06
影响因子：
11.1
作者：
Bushnell, MC;Duncan, GH;Carrier, B
通讯作者：
Carrier, B