Preserved neural population dynamics across animals performing similar behaviour
Preserved neural population dynamics across animals performing similar behaviour
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在执行相似行为的动物中保留神经群体动态
DOI：
10.1101/2022.09.26.509498
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
J. A. Gallego
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mostafa Safaie;Joanna C. Chang;Junchol Park;L. Miller;J. Dudman;M. Perich;J. A. Gallego
同一物种的动物往往表现出有利于适应其身体和环境的相似行为。这些行为是由物种进化时间尺度上的选择压力形成的，但每个个体都使用不同的、独特的大脑构造来产生这些行为。目前尚不清楚这些共同的行为适应是如何从特定个体的特殊神经回路中产生的。在这里，我们假设物种的适应性行为需要特定的神经种群“潜在动力学”。因此，这些潜在的动力应该被保存下来，并在一个物种内的个体中被识别出来，而不管每个个体的大脑有什么特殊的方面。通过对猴子和老鼠运动皮层神经群的记录，我们发现同一物种的个体在执行相同行为时具有惊人的相似神经动力学。神经种群动态的相似性从皮层区域延伸到背纹状体，这是一种进化上更古老的结构，当动物有意识地计划未来的运动而没有明显的行为时，这种相似性也成立。这些保留的动态与行为相关，允许解码个体之间有意和正在进行的运动。我们认为，这些新兴的神经种群动态源于进化对大脑发育的限制，反映了行为神经基础的基本属性。
Animals of the same species often exhibit similar behaviours that are advantageously adapted to their body and their environment. These behaviours are shaped by selection pressures over evolutionary timescales at the species level, yet each individual produces these behaviours using a different, uniquely constructed brain. It remains unclear how these common behavioural adaptations emerge from the idiosyncratic neural circuitry of a given individual. Here, we hypothesised that the adaptive behaviour of a species requires specific neural population ‘latent dynamics’. These latent dynamics should thus be preserved and identifiable across individuals within a species, regardless of the idiosyncratic aspects of each individual’s brain. Using recordings of neural populations from monkey and mouse motor cortex, we show that individuals from the same species share surprisingly similar neural dynamics when they perform the same behaviour. The similarity in neural population dynamics extends beyond cortical regions to the dorsal striatum, an evolutionarily older structure, and also holds when animals con-sciously plan future movements without overt behaviour. These preserved dynamics are behaviourally-relevant, allowing decoding of intended and ongoing movements across individuals. We posit that these emergent neural population dynamics result from evolutionarily-imposed constraints on brain development, and reflect a fundamental property of the neural basis of behaviour.
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影响因子：
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通讯作者：
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DOI：
10.1101/2020.10.27.358291
发表时间：
2020
期刊：
--
影响因子：
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作者：
Steinmetz N
通讯作者：
Steinmetz N
DOI：
--
发表时间：
2014
期刊：
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影响因子：
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Matthew T. Kaufman;M. Churchland;S. Ryu
影响因子：
25
作者：
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通讯作者：
Marder, Eve