NeuroNexus神经硅电极助力解密嗅觉皮层，气味与情境的融合

    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。

 

行为学实验：虚拟现实任务与奖励系统

    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

 
神经记录：NeuroNexus 让数据更精准

    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

a：行为动物中PCx记录位置的示意图。
b：首次训练阶段记录的小鼠神经元示例。
c：专家阶段记录的小鼠神经元示例，展示了气味、奖励、吸气、速度和舔舐反应。专家小鼠还显示出一些新的特征：关联性反应神经元和对位置的反应。底部面板中的位置反应根据小鼠在各位置的停留时间进行归一化（绿色表示小鼠的平均停留时间）。
  
研究结果

   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：

Acquisition of non-olfactory encoding improves odour discrimination in olfactory cortex

Noel et al.,  Nature Communications|        (2024) 15:5572

https://doi.org/10.1038/s41467-024-49897-4