大脑节律如何组织我们的视觉知觉

大脑节律如何组织我们的视觉知觉
类似于无线电接收器如何识别信号来源的无线电发射器(嵌入在右下角),我们大脑的高级区域根据其特征频率区分神经输入活动的来源。在人脑的绘图中,a和B分别表示用于分析颜色和运动方向信息的大脑区域,C表示将关于个体视觉特征的信息组合成对视觉对象的统一感知的高级大脑区域。在本例中,履带式滑翔机的颜色和运动方向分别在A区和B区进行分析,然后在C区进行组合,形成我们对滑翔机所有特征的单一感知。图源:德国灵长类动物中心

为了研究不同视觉特征的信息是如何在大脑中处理的,来自德国灵长类动物中心-莱布尼茨灵长类动物研究所(Göttingen,德国)、伊朗科技大学和伊朗德黑兰基础科学研究所的神经科学家测量了猕猴大脑中单个神经细胞的活动,同时这些动物执行视觉感知任务。这些猴子被训练在电脑屏幕上报告移动模式的变化。研究人员使用毛发般细的微电极(对动物来说是无痛的)测量了神经细胞群的电活动。这些信号在一个很宽的频谱上持续振荡。

科学家们记录了这种活动高度专门处理视觉运动信息的领域。利用先进的信号处理技术,他们发现这些神经细胞的活动以高频率振荡(大约每秒200次),这些振荡与感知有关。“我们观察到,每当神经细胞表现出更强的振荡活动时,动物的反应就会更快德国灵长类动物中心认知神经科学实验室负责人、该研究的高级作者之一斯特凡·特鲁(Stefan Treue)解释说:“这表明这些振荡会影响感知和行动。”

先前的研究表明,不同的视觉方面,如视觉对象的颜色和运动方向,是高度专业化的,解剖分离的分析.然后,这些区域将信息传输到高级大脑区域,在那里,个体特征被组合起来,形成我们对视觉物体的统一感知。结果表明,处理颜色信息的大脑区域传输信息的频率比处理运动信号的大脑区域的高频传输频率要低(大约每秒70个周期)。“我们的计算分析表明,高水平区域可以使用这些不同的频率来区分代表不同特征的神经活动来源,”该研究的第一作者、德黑兰伊朗科技大学的科学家Mohammad Bagher Khamechian解释说。

关于恒河猴大脑如何实现感知以及其他复杂认知功能的详细知识,为了解人类大脑中的相同过程提供了见解。“神经元的振荡活动对人类和其他灵长类动物的视觉感知起着至关重要的作用,”Stefan Treue总结道。“了解这些活动模式是如何被控制和组合的,不仅有助于我们更好地理解意识的潜在神经关联,但也可能使我们更好地了解涉及感知错误的疾病背后的生理缺陷,比如精神分裂症和其他神经和神经精神疾病。”


进一步探索

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更多信息:Mohammad Bagher Khamechian等人,通过独立的神经同步频率路由信息流允许在高级灵长类动物皮层中“功能标记线”,美国国家科学院院刊(2019)。DOI: 10.1073 / pnas.1819827116
由德国灵长类动物中心(DPZ)提供
引用:大脑节律如何组织我们的视觉感知(2019,9月9日)检索于2022年6月30日//www.pyrotek-europe.com/news/2019-09-brain-rhythms-visual-perception.html
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