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精细信息如何传递到高级视觉皮层,一直以来无人能够解答,神经所研究揭示了一个新机制
发布时间:2023-5-8  浏览次数:192

精细信息如何传递到高级视觉皮层,一直以来无人能够解答,神经所研究揭示了一个新机制:

       学习文献-国际神经科学顶级期刊《神经元》在线发表了中科院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越创新中心王伟研究组的最新突破性研究成果。研究发现,编码局部精细视觉信息的神经元不仅存在于大脑初级视觉皮层,而且聚集成群存在于中高级视觉皮层。该研究不仅帮助我们认识和理解灵长类大脑的工作原理,还将为神经计算、类脑人工神经网络模型和人工智能信息处理提供新的理论指导和依据。

       眼睛是心灵的“窗户”, 人类对外部信息的感知80%是通过视觉获得的。从视网膜出发,初级和次级视觉脑区( V1和V2 )神经元具有较小的时空整合感受野,偏好编码局部和简单视觉信息,而从较高级视觉大脑( V4 )开始,神经元普遍具有较大的感受野,从而逐级完成整体视觉感知和认知功能。

       伴随着神经元感受野的逐级增大,已有文献和传统教科书观点认为各个视觉脑区的空间分辨率却逐级下降。那么问题来了一局部的细节是如何最后看清楚的?既然空间分辨率逐级下降,精细信息又是如何传递到高级视觉皮层从而进行物体识别和认知的?这是视觉科学研究中的重大基础科学问题,一直以来无人能够解答。

      有一种假说认为,大脑要看清局部细节高级视觉脑区就必须通过反馈神经连接,直接到初级视觉大脑抓取精细视觉信息。

       但令王伟研究组吃惊的是,他们发现在较高级脑区(V4)中,竟然存在神经元集群,高保真地保留了初级视觉大脑皮层编码的精细视觉信息,这意味着他们找到了之前不为人所知的第二种途径。”我们的发现,就像是在茫茫大海中看到了一个新大陆!”这一新发现不仅打破了初级视觉大脑严格的空间分辨率和视网膜离心度的负相关关系,而且揭示了V4在整体和局部的视觉编码中承上启下的关键作用:为更高级脑区神经元提供前馈输入,使其就近获得相关局部精细信息。

       与此同时,王伟团队还发现编码局部视觉信息的神经元开始反应的时间(潜伏期)比编码整体视觉信息的低空间分辨神经元至少要长10毫秒,这说明在没有特定视觉任务时,视觉感知是从整体开始的。这也符合人类“先整体后细节”的视觉体验,比如当你漫步田野,视觉首先感知到的是田园整体的风景,然后才是水塘边的放牛娃。

       “我在神经所一年的工作成果, 抵得上我在英国的两年。”王伟特别感慨,正是得益于神经所超一流的科研氛围和高效率的行政管理,使得他可以心无旁骛地从事科学探索。

★综上所述-具体来说,高级视皮层和低级视皮层之间的交互作用主要表现在以下几个方面:

1息反馈:高级视皮层可以向低级视皮层反馈信息,以调节和控制低级视皮层的活动。例如,当我们看到一个运动的物体时,高级视皮层可以向低级视皮层发送信号,以调节低级视皮层的神经元活动,从而更好地处理运动信息。

2.特征整合:高级视皮层可以将低级视皮层处理的基本特征进行整合和综合,从而形成更加复杂的视觉认知。例如,当我们看到一个人的面部时,高级视皮层可以将低级视皮层处理的边缘、颜色和纹理等信息进行整合,从而形成对人脸的整体认知。

3.信息选择:高级视皮层可以选择性地处理和过滤低级视皮层传递的信息,从而提高视觉处理的效率和准确性。例如,当我们看到一个复杂的场景时,高级视皮层可以选择性地处理和关注其中的某些特征,从而忽略其他无关的信息。

       高级视皮层和低级视皮层之间的交互作用是视觉系统中的重要组成部分。它们之间的协调和配合,可以实现更加精细和准确的视觉处理,从而帮助我们更好地感知和理解外界的世界。

总结:

       目前国内、外神经科学专家们,对视觉信息的传递及大脑视觉的形成研究仍然还有很多未解之谜。

       但是,生理视力复健服务随着神经科学进步提高,不断地完善发展科技创新,改进更有效的视力复健方法,让更多的低视力患者有复明的机会。

       因此,生理视力复健已经远远超过屈光服务。


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