科研进展
【论文】视觉轮廓整合过程中的跨脑区相互作用
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2014-05
【论文】视觉轮廓整合过程中的跨脑区相互作用
轮廓整合是客体识别的重要中间环节，它将属于同一客体的局部线条片段整合为全局轮廓线。李武教授实验室最新的一项研究揭示了不同视觉脑区是如何协同来完成这一整合过程的。这项研究发表于2014年5月7日出版的Neuron杂志上。
视觉信息加工的传统理论认为，大脑处理视觉图像是按照从简单到复杂的顺序、沿着从低级到高级的皮层中枢逐步进行的：初级视觉皮层（V1区）负责抽提局部线段信息，这些局部信息随后被整合为全局轮廓，然后在高级视觉脑区（如V4区）形成对复杂图形的表征。与这种自下而上的观点截然不同，这项研究表明，视觉物体及其部件几乎同时在皮层环路中得到加工。使用植入式微电极整列，李武教授实验室的研究人员同时记录了猕猴两个不同等级的视觉脑区的神经元放电活动（初级的V1区和较高级的V4区）。他们发现，当猕猴对复杂背景中的轮廓线进行检测时，全局轮廓相关的神经活动首先出现在高级的视觉皮层中，随即轮廓信号在不同等级的皮层中同时被放大。细致的分析发现，脑区之间的前馈和反馈连接在轮廓整合中分别起不同的作用：前馈连接负责快速组装局部片段，形成一个粗略的全局模板；模板信息通过反馈连接调控低级皮层中的信息加工，增强图形信号并抑制背景噪音。这种同时进行的双向加工过程使得全局轮廓信息在不同脑区组成的环路中快速被放大。该机制可能是大脑解析复杂图像信息的普适机制。
该实验研究是由李武教授实验室的博士生陈明贵和阎崟完成；美国Drexel大学的梁化楼教授（Dr. Hualou Liang）及其博士生Xiajing Gong以及Rockefeller大学的Charles Gilbert教授参与了合作。
这项研究得到了科技部973项目、国家自然科学基金、111引智计划以及中央高校基本科研业务费专项资金的资助。
Chen, M., Yan, Y., Gong, X., Gilbert, Charles D., Liang, H., & Li, W. (2014). Incremental Integration of Global Contours through Interplay between Visual Cortical Areas. Neuron, 82(3), 682-694.
