靈長類動物認知加工的單神經(jīng)元基礎(chǔ)主要在運動受到嚴重限制的實驗室環(huán)境中進行研究。因此，目前尚不清楚自然運動如何影響大腦中認知的神經(jīng)特征。此外，對小鼠的研究表明，在測量身體運動時，身體運動占了皮層神經(jīng)動力學的大部分。

為了研究這些問題，本文使用Cereplex Direct 在體多通道神經(jīng)信號采集系統(tǒng)和Cereplex E放大器（Blackrock Microsystems）記錄了執(zhí)行認知任務(wù)的移動猴子前額葉皮層中的單神經(jīng)元活動，并使用視頻跟蹤表征了眼睛、頭部和身體的運動。

首先研究員們訓練三只雄性獼猴執(zhí)行一種計算機化的視覺條件關(guān)聯(lián)任務(wù)，以證明前額葉區(qū)域?qū)θ蝿?wù)表現(xiàn)的因果必要性，而不是鄰近的前額葉區(qū)域。

圖1：任務(wù)設(shè)計和電極。

圖2：行為表現(xiàn)和運動跟蹤。

圖3：單個神經(jīng)元和群體分析。

圖4：單個神經(jīng)元和群體分析。

雖然多次試驗的平均值是有用的，但大腦在逐時逐刻生成自然行為時無法從這種降噪方法中受益。因此，基于單次試驗的神經(jīng)編碼的信息內(nèi)容是一個更現(xiàn)實的指標。研究員們使用單次解碼方法，僅選擇同時記錄的神經(jīng)元的神經(jīng)集合，以評估自由凝視和運動期間的神經(jīng)編碼的信息內(nèi)容。

圖5：神經(jīng)集成的解碼分析。

雖然認知處理可以從自由運動期間的神經(jīng)集合活動中解碼，但未經(jīng)指導的運動可能與任務(wù)變量對齊和關(guān)聯(lián)，這可能是一個重要的混淆信息來源。在猴子K中，研究員們觀察到這樣一個刻板運動，即在延遲階段期間的凝視和頭部位置偏差揭示了被選擇的選項。為了評估這種運動偏差對神經(jīng)活動的貢獻，他們進行了三項控制任務(wù)。

圖6：通過修改后的任務(wù)操作未指令的動作。

對于猴子K的偏倚任務(wù)，一種刻板運動被減少，而對于猴子L，這種運動被創(chuàng)造。在比較兩只猴子的頭部自由和頭部固定會話時，研究員們沒有觀察到對指令提示、目標或位置變量的神經(jīng)元比例有顯著增加或減少，盡管頭部運動大幅減少。

圖7：修改后的任務(wù)對神經(jīng)群體調(diào)優(yōu)沒有影響。

最后研究員們建立了一個線性編碼模型，該模型使用大量任務(wù)和運動變量來預(yù)測同時記錄的神經(jīng)元集合的神經(jīng)活動。模型設(shè)計矩陣包括離散事件變量以及連續(xù)的模擬變量。

圖8：任務(wù)、指令和非指令動作的神經(jīng)編碼。

盡管試驗中運動存在相當大的差異，但可以在單次試驗的基礎(chǔ)上精確測量單神經(jīng)元信號并準確解碼決策信號。這些結(jié)果表明，皮層中的認知信號對自然運動是穩(wěn)健的，但未測量的運動在認知神經(jīng)生理學實驗中也是潛在的影響因素。