猫在目标导向前肢伸展任务中的早期姿势调整反映对目标位置的预测策略

为解决动物如何通过学习和记忆预测目标位置并调整姿势的问题，研究人员开展猫前肢伸展任务研究，发现早期姿势调整(EPAs)在STAY试验中显著依赖预定目标位置，在SWITCH试验中反映个体化预测策略，为理解运动预测的神经机制提供新证据。

　　

在动物行为研究中，目标导向运动的精准执行往往依赖于对环境的准确预测。就像篮球运动员需要在对手变向瞬间预判突破路线，动物在捕猎或觅食时也必须根据经验预测目标位置。然而，这种预测能力如何转化为具体的运动准备，特别是在运动启动前数百毫秒发生的早期姿势调整(Early Postural Adjustments, EPAs)阶段，仍是未解之谜。传统研究多聚焦于运动前100ms左右发生的预备性姿势调整(Preparatory APAs)，而对更早期的神经调控机制知之甚少。

针对这一科学问题，来自旭川医科大学的研究团队创新性地设计猫前肢伸展实验范式。通过训练两只家猫在可预测位置交替的目标触摸任务，研究人员首次揭示EPAs不仅反映动物对目标位置的预期，还展现出个体化的预测策略。这项发表在《Neuroscience Research》的研究，为理解运动控制的预测机制提供了重要线索。

研究采用四个测力平台记录猫四肢的垂直压力，计算中心垂直压力(Center of Vertical Pressure, CVP)的时空动力学。关键技术包括：1)交替目标位置的块状设计（每3次奖励后切换）；2)高精度测力系统（采样率1kHz）监测CVP变化；3)严格区分SWITCH和STAY试验类型；4)量化足部离地时间(FOT)和运动时间(MT)等行为参数。实验对象为两只雄性家猫（A猫3.3kg，M猫4.5kg），通过食物奖励训练其完成前肢伸展任务。

研究结果部分，首先通过"3.1. General characteristics of reaching behavior"证实两只猫能准确区分左右目标位置。数据显示，当目标位于执行前肢同侧时，FOT显著缩短（p<0.05），表明姿势调整效率存在侧别优势。

"3.2. Time required to capture the target was prolonged in SWITCH trials in one cat"揭示重要个体差异：M猫在SWITCH-to-L试验中目标捕获时间(TCT)显著延长（p=0.041），且时间变异增大（F=1.95，p=6.7×10^-4
），提示其对左侧目标切换的预测能力较弱。

"3.3. EPAs in STAY trials reflect target location-dependent preparations by both cats"部分通过CVP分析发现：A猫在目标出现前700ms就出现目标位置依赖的EPA（p<0.05），表现为STAY-on-L试验中CVPx持续右偏；而M猫的EPA特征不同，在目标出现前1000ms就显现差异（p<0.05），但该差异在目标出现前消失。

最关键的发现体现在"3.4. EPAs in SWITCH trials reflected the prediction strategy of each cat"。A猫在SWITCH试验中能精准调整EPA，使CVPx在目标出现时与后续STAY试验对齐，特别是SWITCH-to-R试验中800ms前就完成调整。而M猫仅对SWITCH-to-R试验表现出预测能力，其SWITCH-to-L试验中的CVPy虽与STAY-on-L对齐（p<0.05），但CVPx仍保持STAY-on-R特征，反映预测策略的不对称性。

在讨论部分，研究者指出这些发现具有双重意义：在理论层面，首次证明EPA能反映学习获得的预测策略，拓展了对运动控制层级系统的认识；在方法学层面，建立的CVP分析范式为研究运动预测的神经基础提供新工具。特别值得注意的是，两只猫发展出截然不同的预测策略：A猫通过持续调整EPA适应所有切换，而M猫仅针对右侧切换建立有效预测，这种个体差异可能与神经可塑性的不同模式有关。

该研究也存在若干局限：2秒的目标捕获时间窗口可能弱化了EPA的作用；未同步记录眼动和头颈朝向限制了机制解释。未来研究可结合神经记录技术，探究皮层-脑干通路在EPA调控中的作用，特别是后顶叶皮层在"计数"切换时机中的可能功能。这些发现不仅深化了对动物运动预测的理解，也为人类运动障碍的康复策略开发提供新思路。