视觉感知的稳定性奥秘：大脑更重“节奏”而非“音量”

大脑的感知为何稳定，而神经活动却在“漂移”？莱斯大学的 Hanlin Zhu, Chong Xie, Lan Luan 等研究人员发现，大脑视觉皮层依靠毫秒级的神经放电节律（时间编码），而非放电频率（速率编码），来维持长期稳定的视觉表征。 
研究团队利用其独家开发的超柔性探针“纳米电子线”（nanoelectronic threads, NETs，一种能与脑组织无缝集成并进行长期记录的超细电极），连续15天监测了小鼠视觉皮层中同一群神经元的活动。在此期间，小鼠观看了近12,000张图像。研究人员对比了两种神经编码方式的稳定性：速率编码（firing rate code，即神经元在一段时间内放电的总次数，可通俗理解为“音量”）和时间编码（temporal code，指神经元在毫秒尺度上精确的放电模式和节律，可理解为“节奏”）。 
结果清晰地表明，“节奏”远比“音量”更能稳定地表征视觉信息。即使单个神经元的放电“音量”随时间变化显得不可靠，但其放电的精确“节奏”却能保持高度一致。这种稳定性并非单个神经元的功劳，而是一种群体效应，依赖于神经元之间形成的功能连接网络。基于时间编码训练的解码模型，即使在数天后也无需重新校准，就能准确识别出小鼠看到的图像，这证明了时间编码在抵抗“表征漂移”现象中的关键作用。研究发表在 Nature Communications 上。
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Zhu, Hanlin, et al. “Temporal Coding Carries More Stable Cortical Visual Representations than Firing Rate over Time.” Nature Communications, vol. 16, no. 1, Aug. 2025, p. 7162. www.nature.com, https://doi.org/10.1038/s41467-025-62069-2