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在神经科学的广阔领域，嗅觉皮层（PCx）一直被视为探索大脑信息处理机制的“黄金区域"。一项关于非嗅觉编码获取提升嗅觉皮层气味辨别能力的研究取得了令人振奋的成果，揭示了嗅觉皮层在气味处理中的复杂机制。
本研究使用了NeuroNexus神经硅电极，（型号：A1x32-Poly3-5mm-25s-177）捕捉了PCx区域的神经活动。
这项研究的“主角"是小鼠的初级嗅觉皮层（PCx）。研究人员探索了在学习过程中，如何通过将气味与行为关联，进而提升小鼠的气味辨别能力。借助一项创新的虚拟现实任务，研究人员成功将气味与视觉情境相结合，为理解嗅觉皮层的神经编码机制打开了全新的大门。
实验通过构建虚拟线性走廊系统，让小鼠在头固定的情况下，区分两种视觉情境和两种气味组合，并在特定情境下给予奖励。随着训练的进行，小鼠逐渐学会根据气味与情境的关联做出正确反应，从初期的混乱表现到后期的精准识别，展现了学习的显著进展。
图1
a ：虚拟实验环境的示意图。小鼠在虚拟走廊中活动，气味与视觉情境关联，奖励则位于情境出口。图示明确了气味和奖励在实验中的时空关系，为后续分析提供了清晰的框架。
b：定义了只有特定的气味-情境组合与奖励相关联，为后续分析提供了任务条件的明确指引。
c：小鼠的学习进程图，行为指标显示随着训练的进行，小鼠逐步掌握了气味与情境的关联，达到了专家水平。
d：学习前后行为的显著变化，专家小鼠表现出预期性行为，如在接近奖励区时提前舔舐反应，进一步证明了小鼠对气味-情境-奖励的精准掌握。
e/f ：神经元活动的动态变化，专家小鼠的神经元群体活动变得更加复杂，能够同时解码气味、情境和奖励信息
在神经记录方面，研究人员采用了美国NeuroNexus公司研发生产的32通道神经硅电极（型号：A1x32-Poly3-5mm-25s-177）捕捉PCx区域的神经活动。这款高通道、低噪声设计的电极使得研究者能够精确监测神经元群体的动态变化，为研究提供了丰富的数据支持。在实验中，NeuroNexus探针成功记录了小鼠在任务执行过程中神经元活动的细微变化，揭示了神经编码在学习过程中如何不断进化和变化。
图2
随着学习的深入，小鼠PCx神经元群体的活动发生了显著变化。初期，神经元的活动主要基于气味信息进行编码，但随着学习过程的推进，神经元活动开始整合更多的非嗅觉信息，如视觉情境和奖励预期。通过主成分分析（PCA）和混合主成分分析（dPCA），研究人员发现，专家小鼠的神经元活动在气味、情境和奖励编码上的复杂度显著提高，表明它们对多模态信息的解码能力得到了极大增强。
在这项研究中，NeuroNexus 32通道神经硅电极发挥了重要作用。不仅稳定记录PCx区域的神经元活动，而且能够同时监测多个神经元的电信号，全面反映神经群体活动的动态变化。并提供了更全面、更高质量的数据支持，为后续复杂数据分析和精确结论的推导奠定了坚实的基础。
相关论文信息：
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Noel et al., Nature Communications| (2024) 15:5572
