科研进展
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  • 运动视觉:V2参与检测运动对比度信息
     
            2018年10月2日,《Cell Reports》在线发表了北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室吕海东课题组的研究成果。这项研究揭示了灵长类视觉系统中处理视觉运动对比度的重要脑区。
     
            在传统的视觉理论中,视觉运动信息是由视觉皮层的背侧通路处理的。然而,检测物体运动的方向选择性神经元(DS神经元)却在背侧通路之外的视觉脑区广泛存在。在灵长类动物的视觉脑区V2区,约有五分之一的神经元为DS神经元,这些DS神经元的感受野性质和它们对视觉认知的贡献一直不清楚。前期的研究发现这些DS神经元在V2内部的一些区域聚集在一起,形成功能区结构(Lu et al. 2010)。在另一项研究中该课题组又发现V2能够利用运动信息检测边界的朝向(Chen et al. 2016)。这些都提示V2在运动信息处理中发挥着某种功能。
     
            本工作中他们首先通过内源信号光学成像找到了V2区DS神经元的具体位置,然后用单电极记录的方法,研究了这些DS神经元的感受野性质和对运动刺激的反应。实验结果显示V2的DS神经元与背侧MT区的DS神经元相比具有许多独特的感受野特征,包括较小的感受野,较强的周边抑制,对整体运动和运动速度不敏感,而对运动对比度有强烈的反应等(图一)。根据这些特性,作者提出V2对运动信息的处理侧重于提取光流场中的运动对比度信息,并通过形成运动对比度的显著性轮廓图(图二)实现图形-背景分离这一重要的视觉功能。
     
            这是首次在传统的视觉运动通路之外的脑区对运动敏感神经元进行系统的研究,对完整了解视觉运动信息处理的神经机制有重要意义。该论文第一作者为博士研究生胡嘉明。该研究工作得到了国家自然科学基金项目和中科院百人计划的支持。
     
    图一. 单细胞记录发现V2区方向选择性神经元对运动对比度(motion contrast)有偏好反应。
     
    图二. V2方向选择性细胞对运动对比度的偏好构成一幅显著性轮廓图,可以增强视觉系统的物体识别能力。
     
     
    论文链接:
    Hu J, Ma H, Zhu S, Li P, Xu H, Fang Y, Chen M, Han C, Fang C, Cai X, Yan K, Lu HD. (2018) Visual Motion Processing in Macaque V2. Cell Reports 25(1), 157–167.
    https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(18)31444-X