 不同感官刺激带来的体验使作者能够将它们之间建立关联，尤其是当它们作为一系列感官刺激的一部分呈现出来时。例如，我们在看到闪电后会学会预知雷声的出现。如果没有预期到的刺激出现，我们会感到惊讶，因为预期与实际经历之间存在不匹配。
2025年5月7日， 瑞士伯尔尼大学生理学系的Shankar Sachidhanandam及其团队在Nature Communications上发表题为《Top-down modulation of sensory processing and mismatch in the mouse posterior parietal cortex》的论文，本研究在头部固定小鼠中建立听觉预测触觉刺激的关联范式，通过双光子成像发现后顶叶皮层（PPC）L2/3神经元能动态编码刺激序列匹配/失配信号，并呈现预期相关活动。实验证实次级运动皮层（M2）向PPC的投射通过自上而下调控影响这些神经表征：抑制M2神经元会特异性减弱PPC的预期反应和群体失配响应。这表明M2可能作为高级中枢，将习得的感觉预测信号传递至PPC以调节感觉信息处理，揭示了皮层层级间预测编码的神经环路基础。
 在PPC处建立感官联想，并报告不匹配情况 为了研究感觉刺激关联的建立，作者对头部固定的小鼠依次进行了四个实验阶段：1）“声音”阶段（强度变化的听觉刺激）；2）“触须”阶段（仅触须刺激）；3）“配对”阶段（强声刺激后立即给予触须刺激，建立预测关系）；4）“交错”阶段（80%配对试验+20%随机省略触须的“不匹配”试验）。通过双光子钙成像记录小鼠PPC区L2/3神经元活动（病毒转染GECI），结合IOS成像定位PPC区域。 作者筛选出对任一刺激有反应的神经元，经打乱数据校正后保留显著响应神经元进行分析。结果显示，37.3%（329/834）的神经元在“触须”阶段对触须刺激有反应。在“配对”阶段，触须刺激诱发更强反应（p=7.9×10−4），并激活了新的神经元群体（154个配对响应神经元中仅33个与触须响应神经元重叠），表明感觉关联招募了新的神经环路。补充数据还分析了声音响应神经元的活动模式。
前扣带皮层中预期的神经学基础 作者进一步探究PPC区是否能编码刺激强度的不匹配信号。通过设计三种交错实验序列（触须刺激完全省略、强度减弱或增强），发现PPC能双向报告强度不匹配：增强型不匹配试验激活正向不匹配神经元，减弱型试验激活负向不匹配神经元，且这两类神经元群体相对独立。值得注意的是，正向不匹配神经元与早期配对阶段的响应神经元存在重叠，可能构成其子集；而配对响应神经元在增强型不匹配试验中保持活跃，但对减弱型无反应。这种分离的神经编码模式（增强/减弱分别由不同群体处理）与预测处理理论框架下的经典微环路模型一致，表明PPC通过特异性神经元群动态整合预期与感觉输入差异，实现双向不匹配检测。因此，PPC 可以通过不同的神经元群组报告正向和负向不匹配，这些神经元的反应动态可以与预测处理的典型微环路相匹配。
M2调节前扣带回区域的感知处理过程 作者进一步研究了驱动PPC区刺激前预期反应的反馈来源。通过逆行病毒在PPC→M2投射神经元中表达抑制性DREADD（hM4Di），并腹腔注射CNO抑制该通路。实验发现：抑制M2向PPC的反馈输入后，配对响应神经元和交错匹配神经元的触须刺激反应未受影响，但显著降低了交错匹配神经元的刺激前预期反应（相比CNO对照组）。这表明M2皮层向PPC的投射特异性调控预期信号（刺激前活动），而不影响感觉刺激本身的处理，提示M2可能是介导预期信号自上而下传递的关键脑区。
对于交错不匹配试验，作者发现，在抑制M2向PPC的反馈后，神经元仍能对触须刺激遗漏产生不匹配反应（反应强度与对照组相当），但响应神经元数量显著减少。群体分析显示，M2抑制同时削弱了神经元对预测性声音的反应强度以及后续的遗漏不匹配反应。综合来看，这些发现表明 M2 能够调节前皮质区域的感觉处理过程，驱动不同神经元组的刺激前反应/预期。此外，M2 有可能有助于到达前皮质区域的自上而下的预测，该预测能够调节对预测声音的反应以及缺失失配反应。
本研究通过听觉-触觉序列揭示了小鼠前扣带皮层（PPC）L2/3神经元动态编码感觉关联及预期更新的神经机制。研究发现：1）PPC通过不同神经元群体分别表征匹配与不匹配信号；2）感觉学习会抑制预期的自下而上输入（表现为配对阶段到交错阶段触须反应显著减弱）；3）高级皮层（如M2）的反馈既可抑制又可增强初级感觉处理，这种双向调控可能通过特定抑制性神经元（PV/VIP/SST阳性）实现。这些发现为理解皮层层级间预测编码的微环路机制提供了新证据，提示抑制性中间神经元在整合自上而下预期与自下而上感觉信号中的关键作用。  https:///10.1038/s41467-025-58002-2 |
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