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研究所宋雪梅博士在《Science Advances》发表最新研究成果

[发布人]:cjg[发布日期]:2019-06-06[访问次数]:458

我们的大脑怎样识别世界上多种形状的物体?神经科学家们提出的一个想法是:大脑中不同类型的神经元识别组成形状的不同基本元素,例如:直线,曲线和拐角,形状识别是这些基本元素信息整合的结果。然而,识别形状基本元素的神经元在功能图谱中的什么位置?这些神经元的信息怎样被整合?这些基本问题并没有被很好地研究和解决。


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上世纪60年代,诺贝尔奖得主“Hubel and Wiesel”发现:高等哺乳动物(猫和猴)初级视皮层的第一级信息处理单元是亚毫米尺寸的方位功能柱。他们的研究显示:每个方位功能柱的神经元处理某个特定的方位朝向(比如:垂直方位柱的神经元对树干的垂直轮廓起反应,但是对水平的树枝轮廓没有反应)。之后的研究发现:所有的方位柱(0-180度)系统地围绕一个中心点形成风车状的方位功能图谱。一个方位功能柱处理一种方位轮廓的概念已经成为感觉神经生物学的基石。

本项工作,两个研究团队合作开发了一种在方位图谱中高精度定位电极的新技术,因此每个方位功能柱中的不同区域都可以被精确探测。使用传统的内源信号光成像技术得到方位图谱之后,研究者可以在每个方位柱的不同部分系统且全面地研究神经元的不同功能特征。他们第一次发现:在一个方位功能柱内,不同功能偏好的神经元有清楚的分布规律。具体地讲:他们在方位功能柱内发现了三个亚区,分别对应编码直线,曲线和更复杂的轮廓(如拐角)。这表明:一个方位柱中包含构建形状的多种基本元素的编码。从而,这项研究引出了一个新的概念--风车中心的方位超柱处理单元。因此,他们的技术进步已经引入了观察方位功能柱和皮层功能组构的新视角。这一发现对于开发大脑中形状编码的计算模型也有重要的启发作用。

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原文链接: https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaaw0807


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