科研进展
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  • 李武课题组在《Current Biology》发表论文
    揭示视皮层神经元携带的恐惧相关信号
     
        2019年10月24日,Current Biology在线发表了李武课题组的最新科研成果。该研究探讨了恐惧情绪对视觉信息加工的影响,是由博士研究生李至涵和严安合作完成;英国林肯大学的郭昆教授参与了合作。

        对于本来是中性、不会引起情绪反应的感觉刺激,如果既往经历给其赋予了恐惧情绪,这种恐惧记忆会增强我们对该刺激的敏感性,并有可能导致敏感性泛化,产生诸如“风声鹤唳,草木皆兵”、“一朝被蛇咬,十年怕井绳”的现象。这种习得的恐惧反应有利于个体规避潜在的危险。以往的研究表明,大脑中的杏仁核在恐惧学习和记忆过程中起着重要的作用。

        李武课题组基于猕猴动物模型的研究发现,通过恐惧学习的范式,将黑白相间的光栅条纹的某一朝向(例如45度)与恐惧/厌恶刺激关联在一起,会导致初级视皮层(V1区)的神经元对该朝向光栅的反应特异性地增强。当V1神经元对光栅开始反应时,这种恐惧相关信号就已经出现(平均反应延迟时间小于40毫秒),远早于杏仁对视觉输入的响应时间(平均延迟大于100毫秒)。此外,即便是光栅条纹被掩蔽,使得知觉上感知不到其朝向,这种特异和快速的恐惧相关信号仍然会出现在V1区。这些发现表明,恐惧学习可以通过改变前馈神经连接来影响视皮层神经元的编码特性,从而快速标记对即将来临的危险具有预示作用的视觉输入信号。

        高等灵长类动物的视觉系统包含很多视皮层区域,是典型的多层级智能化信息处理系统。近些年来,李武课题组及其合作者的系列研究表明,V1区虽然位于多层级视皮层神经网络的最低一级,但是,由于不同脑区之间存在复杂的前馈和反馈连接相互作用 (Chen et al., 2014; Chen et al., 2017; Liang et al., 2017),从V1输出的神经信号不仅包含了视觉图像信息,而且还携带了与个体行为、与具体任务、以及与情绪相关的复杂信息,并且V1神经元的这些复杂编码特性受到学习和经验的影响 (Yan et al., 2014; Yan et al., 2018),表现出高度智能化的特点。

        本研究得到了国家自然科学基金重大研究计划《情感和记忆的神经环路基础》培育项目等的资助。
     
    【论文链接】(Open Access)
    Li, Z., Yan, A., Guo, K., and Li, W. (2019). Fear-related signals in the primary visual cortex. Current Biology
    (https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.09.063).

     
     
    【李武课题组其它相关论文】
     
    Chen, M., Yan, Y., Gong, X., Gilbert, C.D., Liang, H., and Li, W. (2014). Incremental integration of global contours through interplay between visual cortical areas. Neuron 82, 682-694.

    Chen, R., Wang, F., Liang, H., and Li, W. (2017). Synergistic processing of visual contours across cortical layers in V1 and V2. Neuron 96, 1388-1402.

    Liang, H., Gong, X., Chen, M., Yan, Y., Li, W., and Gilbert, C.D. (2017). Interactions between feedback and lateral connections in the primary visual cortex. Proc Natl Acad Sci USA 114, 8637-8642.

    Yan, Y., Rasch, M.J., Chen, M., Xiang, X., Huang, M., Wu, S., and Li, W. (2014). Perceptual training continuously refines neuronal population codes in primary visual cortex. Nat Neurosci 17, 1380-1387.

    Yan, Y., Zhaoping, L., and Li, W. (2018). Bottom-up saliency and top-down learning in the primary visual cortex of monkeys. Proc Natl Acad Sci USA 115, 10499-10504.