王毅课题组对视觉皮层亮度和运动信息处理机制的研究

　　2013年11月7日，中科院生物物理所王毅课题组在 《Scientific Reports》 杂志上发表以”Neural Mechanism for Sensing Fast Motion in Dim Light”为题的研究论文，揭示了皮层在低亮度视觉条件下检测运动信息的神经机制。这是在前面对初级视皮层编码亮度信息机制研究的基础上，又取得的重要进展。 

　　自然环境中，亮度是一种非常基础的视觉信息。一定范围内恒定的亮度形成物体表面，亮度的变化产生对比度，形成物体的细节，如纹理，边界等。亮度信息变化在空间和时间上的组合就形成了日常生活中千变万化的世界。尽管亮度信息如此关键，但是对大脑皮层视觉信息处理的门户脑区——初级视皮层如何编码亮度信息，还不十分清楚。然而，与之相比，对于由亮度信息产生的对比度和边界朝向，初级视皮层对这两个变量的编码神经机制已有非常丰富的研究。 

　　课题组之前发表在研究大脑皮层结构与功能的学术杂志《Cerebral Cortex》的论文已揭示了产生初级视皮层神经元对亮度反应的机制，并且这些神经元对亮度和对比度信息的处理机制是相互独立、并行的（http://cercor.oxfordjournals.org/content/22/4/776：Representation of Surface Luminance and Contrast in Primary Visual Cortex）。在此基础上，课题组进一步研究了对均匀亮度反应的初级视皮层神经元，观察到对均匀亮度敏感的神经元与不敏感的神经元在空间频率、时间频率、速度等参数上都存在明显差异，亮度敏感神经元偏好高速运动的刺激，这一特性是由这些神经元对低空间频率和高时间频率的选择性产生的。同时，大多数亮度敏感神经元偏好低亮度，而且与对高运动速度的偏好有显著的相关关系。这些结果揭示了在低光照条件下检测运动信息的神经生理学基础，这些神经元的活动对人和动物在黑暗环境中感知快速运动的物体起着重要的作用，如对突然出现的危险物体、动物的捕食者，这有利于在这些条件下及时做出反应。此研究加深了我们对于视觉系统在复杂环境中检测运动的功能机制的理解。    

　　该项目得到科技部、国家自然科学基金委员会资助。

　　文章链接：http://www.nature.com/srep/2013/131107/srep03159/full/srep03159.html 

（供稿：王毅课题组）