作者:蒲慕明等 来源:PNAS 发布时间:2016/2/26 15:42:54
选择字号:
解析清醒猕猴次级视觉皮层神经元感受野的空间结构

 

2月16日,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所蒲慕明研究组在《美国国家科学院院刊》在线发表了题为《清醒猕猴次级视皮层神经元感受野的空间结构》的科研论文。该研究结合电生理记录和计算模型相,获得了清醒猕猴V2区不同类型神经元感受野的精细空间结构,此外该研究还通过光学成像揭示了这些神经元在V2皮层区的分布。
 
视觉感知依赖于大脑中多个区域对外部视觉图像的处理。要理解视觉信息的加工过程,则需要知道每一级脑区中单个神经细胞的感受野,即单个神经元是如何编码和处理视觉信号的。
 
相比于初级视皮层(V1),我们对次级视皮层(V2)神经元的感受野结构以及信息处理的机制了解的仍然比较少。主要原因在于,高级皮层区的神经元反应特性更加的非线性,而传统方法使用参数化的视觉刺激来研究感受野特性,一次只能测量少数几种特征,不能得到感受野的特性完整描述。为了更加深入和完整地了解V2区神经元对视觉信息的处理机制,蒲慕明实验室建立感受野模型:通过电生理记录V2单个神经元对大量自然图像的反应(图A),并建立V2神经元感受野的数学模型(图B),再使用计算方法获得模型参数。得到的感受野模型还可以用来预测神经元对其它视觉刺激的反应。和传统方法相比, 这一方法不需要提前假设神经元对视觉特征的偏好,得到的结果更为客观。
 
蒲慕明研究组使用上述方法得到了V2神经元感受野模型,并从中获得了V2感受野的高分辨率空间结构(图C-E),它们可以分为三类:1)和V1细胞感受野类似型(图C);2)细长型(高长宽比,图D);3)复杂结构型(含有多朝向成分,图E)。其中后两种类型是之前未被报道过的,这些V2细胞感受野的结构的形成均可以通过V1细胞感受野的整合来解释(图F,G)。这一研究还表明,计算方法在研究高级视觉皮层感受野特性方面将会很有用。
 
此外,由于V2区由三种不同条带(stripes)构成,而这些条带可以通过内源信号成像的方法观察到。与吕海东研究组合作,将光学成像的信息和电生理方法相结合,发现细长型感受野的神经元主要分布于亮带(pale stripes),而有着复杂结构型感受野的细胞则主要集中在窄带(thin stripes)。
 
该课题在蒲慕明研究员的指导下,主要由博士生刘璐,佘亮合作完成,其中光学成像实验在吕海东研究员的指导下,主要由陈铭同学完成。本课题得到了科技部973计划和中国科学院战略性先导科技专项的资助。(来源:中国科学院上海生命科学研究院)
 
 
图注: (A) 自然图像视觉刺激和V2区域单细胞记录示意图。L.S., 月状沟;虚线,V1/V2的边界。(B) 神经元感受野的线性-非线性模型。S,视觉刺激;Fi,细胞亚基的空间感受野结构;fi ,二阶多项式;n,亚基个数;i,第i个亚基;R,神经元的反应。(C) 和V1有着类似感受野结构的一个V2细胞示例。(D) 有着细长型感受野的一个V2细胞示例。(E) 有着复杂结构型感受野的一个V2细胞示例。(F) 有着细长结构感受野的V2细胞整合模型。红色和蓝色的椭圆:on和off亚区。(G) V2复杂结构型感受野的整合模型。
 

 

 
 
 
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。

 
相关新闻 相关论文

图片新闻
“蛟龙号”试验性应用航次科考任务结束 生活在嘈杂道路附近更难怀孕
人工智能可预测美国会行为 美法庭要求被诉者赔偿爱思唯尔上千万美元
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐