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科研进展

毕彦超、王效莹课题组揭示丘脑枕对于客体的范畴加工模式

在人类大脑皮层对于客体的视觉加工中,一个基本的组织原则是客体范畴特异性原则。在观看动物、小型可操作物体(工具)以及大型物体时,在颞叶腹侧视觉皮层、顶叶等多个区域表现出了不同的激活模式。这对于人类生存可能有重要意义,支持视觉与其它反应系统的更有效通讯。尽管研究者对于大脑皮层的客体范畴加工机制进行了详尽研究,对于与皮层密切连接的皮下区域(如丘脑枕)加工客体的规律、是否体现出范畴组织模式却所知甚少。

    近期北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室毕彦超、王效莹课题组在《The Journal of Neuroscience》杂志上发表题为Pulvinar response profiles and connectivity patterns to object domains的研究论文,通过使用多套任务态磁共振脑成像激活实验数据(2个主实验及6个验证数据集),静息态功能连接数据以及任务态动态因果分析方法对丘脑枕对于不同范畴客体的激活及连接模式进行了详细刻画。

      研究结果发现,在被试观看不同客体范畴图片时(图1),丘脑枕对于工具类客体,存在明显且一致的左侧偏侧化激活;对于动物类客体,则表现出双侧且有右侧倾向(图2)。丘脑枕的激活模式通过静息态和任务态功能连接同皮层及杏仁核的客体范畴特异区域产生联系。尽管整体上丘脑枕和皮层客体范畴区域的连接是双向的,但存在丘脑枕-右侧杏仁核的单向通路来支持对动物类客体的加工;对于工具加工,显现出丘脑枕-顶叶的单向调节优势作用。这些研究发现将皮下区域,特别是丘脑枕放到了客体加工的大框架中(图3),体现出范畴组织是贯穿人脑皮下和皮层及其连接结构的一致维度,为客体加工的多系统脑区交互机制、计算框架的发展提供了新的视角。


               

 

 图1. 客体范畴主实验刺激及实验设计图

 

 

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  图2. 丘脑枕存在稳定的客体范畴偏侧化情况图

 

 

 

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 图3. 丘脑枕-皮层客体范畴加工总结图

 

       该研究工作得到了国家科技创新2030——重大项目,国家自然科学基金,中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。毕彦超课题组博士生温浩杰为第一作者,通讯作者为王效莹副教授。合作者中科院生物物理所张朋教授、天津医科大学梁猛教授及其课题组博士生宋颖超对此项工作做出重要贡献。

 

文章连接: 

Wen, H., Song, Y., Liang, M., Zhang, P., Wang, X., & Bi, Y. (2023). Pulvinar Response Profiles and Connectivity Patterns to Object Domains. Journal of Neuroscience.

https://www.jneurosci.org/content/early/2023/01/03/JNEUROSCI.0613-22.2022