光同步作为贝叶斯推断：中枢生物钟如何加权并整合自然光的强度与波长以估计天文时间

利用自然光作为授时线索与地球24小时自转同步，对哺乳动物大脑的中央昼夜节律钟而言是一个难题。自然光高度多变，在一天中的任何给定时刻都可能取一系列不同的值。例如，它会因天气状况的差异和季节的更替而波动。因此，光的绝对值只能为一天中的时刻提供不确定的指示。尽管存在这种不确定性，中央钟仍与天文时间保持紧密对齐，本文描述了这一过程在计算上可能如何实现。我们提出一个贝叶斯模型，其中钟的内源性振荡被用来预测观察到光的特征（包括强度和光谱组成）的概率，以及它们在给定一天中时刻下的共现概率。这些预测取自通常所经历数值的分布。当观察到的光落在预测范围之外时，预测误差就提供了证据，表明钟可能与天文时间失准。钟调整其相位的幅度取决于与其内部预测和观察到的光相关的相对不确定性。这些不确定性按其相对可靠性以加权平均的方式结合，将钟更新后的相位拉向能提供更可靠天文时间估计的那一方。利用从59名人类观察者处采集的一周自然光测量数据以及100天的环境光谱测量数据，我们刻画了自然光的变异性如何在一天中系统性地变化，并展示了钟如何可能利用这一结构进行昼夜节律计时。该模型解释了相位反应曲线的典型形状如何从光分布与一天中时刻之间的关系中涌现，以及光的属性（包括强度和光谱组成）如何能按其可靠性被整合。中央钟与光的同步可能代表了哺乳动物神经系统所采用的一种一般性计算策略的具体实例，即感觉信息是相对于内部生成的预测来被解读的。

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