中科院神經所獲突破性研究成果，揭示精細視覺編碼新機制

圖片來源：Pixabay

本文轉載自「解放日報」。

較高級腦區存在神經元集群

眼睛是心靈的「窗戶」，人類對外部信息的感知80%是通過視覺獲得的。從視網膜出發，初級和次級視覺腦區（V1和V2）神經元具有較小的時空整合感受野，偏好編碼局部和簡單視覺信息，而從較高級視覺大腦（V4）開始，神經元普遍具有較大的感受野，從而逐級完成整體視覺感知和認知功能。

伴隨著神經元感受野的逐級增大，已有文獻和傳統教科書觀點認為各個視覺腦區的空間解析度卻逐級下降。那麼問題來了——局部的細節是如何最後看清楚的？既然空間解析度逐級下降，精細信息又是如何傳遞到高級視覺皮層從而進行物體識別和認知的？這是視覺科學研究中的重大基礎科學問題，一直以來無人能夠解答。

有一種假說認為，大腦要看清局部細節，高級視覺腦區就必須通過反饋神經連接，直接到初級視覺大腦抓取精細視覺信息。但令王偉研究組吃驚的是，他們發現在較高級腦區（V4）中，竟然存在神經元集群，高保真地保留了初級視覺大腦皮層編碼的精細視覺信息，這意味著他們找到了之前不為人所知的第二種途徑。「就像是在茫茫大海中看到了一個新大陸！」王偉研究員告訴記者。這一新發現不僅打破了初級視覺大腦嚴格的空間解析度和視網膜離心度的負相關關係，而且揭示了V4在整體和局部的視覺編碼中承上啟下的關鍵作用：為更高級腦區神經元提供前饋輸入，使其就近獲得相關局部精細信息。

與此同時，王偉團隊還發現編碼局部視覺信息的神經元開始反應的時間（潛伏期）比編碼整體視覺信息的低空間分辨神經元至少要長10毫秒，這說明在沒有特定視覺任務時，視覺感知是從整體開始的。這也符合人類「先整體後細節」的視覺體驗，比如當你漫步田野，視覺首先感知到的是田園整體的風景，然後才是水塘邊的放牛娃。

背後是長達10年的不懈努力

這一改寫教科書的新發現，背後是王偉團隊長達10年的不懈努力。

2007年，王偉放棄英國的高薪工作，加入了中科院神經科學研究所。當時，所長蒲慕明正在籌建非人靈長類研究平台。王偉自己設計猴籠，走訪了安徽、江蘇、浙江多處獼猴飼養繁殖基地，搭建起了第一個實驗研究用猴房。與此同時，他著手開發和自製儀器設備，其中一台光學腦功能成像儀解析度達到微米級，比常見的磁共振腦功能成像（毫米級）的空間解析度要高出許多。僅用一年時間，視知覺機制研究實驗室就初具規模，可以進行實驗獼猴的在體麻醉視覺功能研究和清醒注視訓練任務。

「大腦有許多科學問題未解，我受到蒲慕明所長的啟發，下決心去研究一些本領域內的最基本的科學問題。」王偉在回答記者當初為什麼選擇這一課題時說，眼睛為什麼能看清楚，尤其是細節信息對於物體的識別至關重要，這一基本問題深深地吸引了他。

最初幾年，王偉主做了所有關鍵實驗，手把手帶教學生。在麻醉獼猴腦功能成像和視覺電生理研究中，每次實驗要不間斷地進行一周左右。王偉總是讓學生輪流回宿舍休息，而他每天都蹲守在實驗室，親自收集關鍵的實驗數據，累了就打個盹。他堅信這樣的話：如果你沒有別人十倍的聰明，你就必須付出十倍於人的努力。

本網站所有註明「來源：生物探索」的文字、圖片和音視頻資料，版權均屬於生物探索所有，其他平台轉載需得到授權。本網所有轉載文章系出於傳遞更多信息之目的，且明確註明來源和作者，不希望被轉載的媒體或個人可與我們聯繫(editor@biodiscover.com)，我們將立即進行刪除處理。所有文章僅代表作者觀點，不代表本站立場。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！