三维空间经验神经表征的流形

动物导航和与物体互动的精度，部分取决于其大脑如何在三维空间中表征位置和朝向。一个核心挑战是在一个共同的框架内解释从昆虫到灵长类的神经系统如何表征三维（3D）姿态。本文基于这样一个假设发展了一个框架：姿态的神经表征位于由特殊欧几里得群 SE(3) 导出的流形上，SE(3) 描述了三维空间中刚体位置和朝向的完整空间。该框架展示了运动约束、物体几何和视觉特征如何共同决定所得姿态流形的拓扑结构，从而产生一个指导实验测试的分类体系。我们应用该框架，为猕猴顶叶皮层中 3D 物体朝向的神经表征，以及果蝠、小鼠和猴子边缘系统中头部方向的神经表征，推导出低维流形。这一分析还指导了神经元调谐函数的构建，使其遵循由实验条件决定的拓扑结构。总之，这些结果为跨物种和跨脑系统地将 3D 姿态的几何与神经编码联系起来提供了一种共同方法。

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