用扩散和集中神经网络区分图形与背景

本文建立了一种扩散-集中神经网络以模拟视觉系统区分图形与背景的集体计算功能.大脑皮层上的神经细胞在外部环境刺激作用下呈现兴奋状态,这种兴奋性通过连接向相邻的神经细胞扩散.另一方面,为了表示刺激的位置信息和注视的区域,兴奋性又必须向受激励的细胞所在区域进行集中.神经活性的这种扩散-集中机制是大脑皮层细胞的基本活动规律之一.     

注意焦点周围区域的抑制效应及其神经机制:来自稳态视觉诱发电位的证据

采用稳态视觉诱发电位探讨了注意在空间上的分布.稳态视觉诱发电位是由闪烁刺激引起的大脑视觉皮层的电位变化,具有与闪烁刺激相同的基波.本研究中,我们呈现2个闪烁刺激(方块),一个是目标刺激,另一个是干扰刺激;前者呈现在屏幕的中央位置(该位置上呈现字母序列),后者呈现在其左侧或者右侧,要求被试探测字母序列中的目标字母.实验中操作2个闪烁刺激之间的距离.结果表明,干扰刺激产生的稳态视觉诱发电位的振幅在最靠近注意焦点时得到增强,在较远时得到了抑制.但是,当干扰刺激处于更远的位置时,其振幅又有所恢复.同时,由目标闪烁刺激所产生的稳态视觉诱发电位的振幅在3种距离的情景下保持不变.因此,本研究认为在传统的注意"聚光灯"周围存在着抑制的区域.另外,稳态视觉诱发电位的实验范式为研究注意的抑制机制提供了新的途径.     

稳态视觉诱发电位及其在视觉选择性注意研究中的应用

以固定频率发生周期性变化的视觉刺激信号进入大脑后,将会诱发一系列与之频率相同的周期性脑电位,这个电位叫做稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potentials, SSVEP). SSVEP广泛应用于脑机接口和人类认知研究中.相同频率下, SSVEP的振幅高低与视觉注意资源分配具有相关性,因此在视觉选择性注意研究中常常使用SSVEP作为表征注意分配的电生理指标.以SSVEP为指标进行视觉选择性注意研究时,主要的应用手段是频率标记.频率标记是指让被标记刺激发生特定频率的周期性变化,从而诱发与之频率相同的SSVEP,并以每个刺激诱发的SSVEP的振幅作为注意资源分配水平的指标.根据研究目的不同,在频率标记的基础上进一步发展出了快速周期性视觉刺激范式和随机运动点阵范式用于视觉注意的研究.视觉选择性注意中, SSVEP适用于基于空间的注意和基于特征的注意研究.今后使用SSVEP对视觉选择性注意进行研究时,可以试图增加如情绪诱发、奖励和惩罚、工作记忆表征等影响视觉选择性注意的研究变量,也可以以SSVEP为指标,建立基于特征的注意和基于空间的注意之间的联系.此外,脑机接口研究中开发的针对SSVEP的算法也许可引入视觉选择性注意研究中.     

关于視觉电生理学的研究

在过去十年間,我国的生理学家曾以相当大的精力与时間从事于视觉中枢机制的研究,特別是关于这个問題的以下两个方面:一个是視通路的纤維組成以及这些纤維和視觉传导的可能关系;另一个是視觉刺激对于中枢神經系統兴奋性变化的影响。这两方面的研究工作,目前仍在中国科学院生理研究所的实驗室里继續进行中。本文目的在于回顾一下这一专題研究的发展历史,并简述迄今为止获得的一些成就。在很久以前,就已經晓得:以电流刺激猫的視神經可以在大脑皮视区的表面上引起一系列动作电位的变化。这个电位变化里最初的亦即所谓“原始反应”的一部分,包含有三个正相的鋒形电位和一个正負双相的     

行为振荡:揭示心理过程动态变化的新现象

行为振荡是心理加工过程中行为反应表现出的周期性动态变化现象,其研究方法主要包含以下3个构成因素:重置相位事件、重置事件和目标刺激时间间隔的周期性变化、目标刺激.在注意与知觉领域,研究发现其加工过程出现alpha节律和theta节律的行为振荡现象,为注意和知觉过程的动态变化理论提供了有效的证据补充与支持.同时,注意过程中的行为振荡与神经振荡同源于神经元抑制作用以及知觉过程中后者相位信息对行为反应结果的预测作用,揭示了心理加工过程中内在机制与外在表现相互影响、同步变化的现象.本文首先介绍了行为振荡现象研究方法的构成因素,随后梳理了近年来注意与知觉领域中的相关研究,讨论了其与神经振荡的关系.最后基于行为振荡能够揭示心理加工过程的动态变化这一特性,提出未来一些可能的研究方向.     

大棕蝠听皮层对下丘听神经元频率调谐的调制

用双声刺激的方法和电刺激技术,进一步研究了在激活听皮层前后下丘听神经元兴奋性和抑制性频率调谐曲线的锐度、频率强度反应区域、最低阈值的协同的变化。结果表明,听皮层的抑制性影响使下丘听神经元兴奋性频率调谐曲线的锐度增加、最低阈值升高、频率强度反应区域减小,同时使抑制性频率调谐曲线的锐度减小、最低阈值下降、频率强度反应区域增大,听皮层的易化性影响与之相反。在听皮层的抑制性影响中,兴奋性与抑制性频率调谐曲     

全球平均温度在21世纪将怎样变化?

采用HadCRUT3全球平均温度距平序列和北太平洋海温年代际涛动(PDO)指数及赤道中东太平洋海温距平序列,探讨了全球温度变化中的长期趋势和多时间尺度周期性波动.研究发现,过去159年(1850～2008年)的增暖速率是每100年0.44℃,其间叠加了1910年前后和1950～1970年前后的两次冷期,以及19世纪70年代、20世纪40年代和1998年以来的3次10年际暖期.器测的全球温度变化中存在准21a和准65a的周期性波动并受百年尺度波动的影响.最近的10年际暖期是这3个周期性波动正位相叠加的结果,形成了器测温度以来的首次叠加现象.3个周期性波动叠加的最大增温是0.26℃,时间发生在2004年.准21a和准65a的周期性波动反映了太阳辐射和海洋变化的影响.根据这一长期趋势和3个周期性波动,能够预测21世纪30年代会出现一个冷期,而在21世纪60年代出现一个暖期.21世纪的最大增暖幅度在0.6℃附近,远小于IPCC报告的预估.     

视像整体特征在人类初级视皮层上的稀疏表象: 脑功能成像的证据

在视皮层表象的fMRI研究中设计了两类视觉刺激图像: 一类是高分辨率人脸图像和对应的线条图; 另一类是完整的几何视错觉图和对应的非完整的几何视错觉图. 这两类视觉刺激图像的特点是, 各自具有相同的大尺度特征和不同的细节, 能够保证实验结果的可比性. 在时段fMRI实验中, 采用第一类视觉刺激; 在事件相关的fMRI实验中, 采用第二类视觉刺激. 实验结果表明, 视皮层对具有相同的轮廓与形状, 而细节不同的视觉刺激表现出近似不变性. 本质上, 这是视皮层对于图像中的整体特征的同步化响应与高级皮层区的形状感知对V1皮层反馈作用的协同效果, 是整体特征整合的体现, 同时也是稀疏化表象策略和分布式群编码的体现.     

应力作用下成骨细胞内IGF-1的剪接变异及表达

IGF-1能够促进成骨细胞的分化和骨的形成, 应力刺激会促进其表达, 因此认为IGF-1是联系力刺激与组织局部效应的效应分子. 通过设计应力拉伸装置, 对成骨细胞施加生理范围内静态和周期性动态拉伸刺激, 应用不同的引物, 通过RT-PCR扩增IGF-1 mRNA, 发现受到拉伸刺激的成骨细胞会有选择性剪接的IGF-1变构体产生, 该变构体和肌肉中发现的力生长因子(mechano growth factor, MGF) 序列一致. 进一步通过半定量RT-PCR研究了应力刺激对L.IGF-1 (liver-type)和MGF表达的调控. 结果显示, 拉伸刺激促进了IGF-1的表达, 无论是L.IGF-1还是MGF周期性拉伸比静态拉伸具有更大的促进作用. MGF是拉伸刺激敏感的, 仅在应力作用的细胞中发现, 而且MGF比L.IGF-1更早地达到表达高峰.     

候鸟迁移的奥秘

有史以来,一年中有些季节候鸟黑压压地遮天蔽日,而在有些季节却又无影无踪,这种现象一直令人迷惑不解,也常常令人为之惊呆。两千多年来候鸟周期性迁移这一令人感兴趣的奥秘,激起了人们种种想象,引起了许多传奇和种种理论。实际上鸟类移栖意味着,方向方面周期性往反交替这一习惯的变化,而这种习惯的周期性发生和变化,有助于确保鸟类各个季节生长和繁殖的最适宜的环境条件。     

视觉意识相关的ERP成分及研究简评

关于人类意识(尤其视觉意识)的研究越来越多,其中包括各种实验范式(如掩蔽、双眼竞争、注意瞬脱、变化视盲等)与研究方法(如行为实验、ERP以及fMRI).本文主要对使用ERP(事件相关电位)技术考察视觉意识的研究进行综述,并对视觉意识相关的ERP成分进行简要介绍.众多研究发现,主要有3个ERP成分与视觉意识相关,即P1,"视觉意识负波"(VAN,刺激呈现大约200ms之后出现的一个负波)和晚期正成分(LP)或者P3(刺激呈现大约300ms之后出现的正成分).在这3个成分上,意识到的刺激都比未意识到的刺激所诱发波形的波幅更大.本文简要介绍了一些相关研究,并从不同注意成分与意识的关系、C1成分与意识、高层次意识的ERP研究、影响视觉意识时间进程的因素等角度,对未来的研究方向提出了一些设想.     

对我国失业问题的思考

文章指出我国目前的失业是一种畸形的结构性失业,是计划经济体制使结构性失业达到了周期性失业的程度.事物的发展自有其规律,现象的存在自有其理由,认清其规律和原因,对于问题的解决非常重要.     

长时程光流刺激对猫PMLS区神经元自发活动的影响

采用胞外记录技术, 研究了猫PMLS区神经元在长时程光流刺激(包括平动、径向和旋转3种基本模式)后自发活动的变化. 结果显示, 细胞的视觉诱发反应随刺激时间的延长而下降, 在刺激撤除后, 细胞的自发活动普遍减弱. 通常在非最优方向的适应后, 细胞自发活动的下降程度较最优方向的适应后小. 此差异在平动刺激后尤为显著, 而在径向和旋转运动刺激后相对不明显. 这提示非特异的疲劳机制可能在对平动刺激的适应中起主要作用, 而对复杂光流的适应, 可能需要有较复杂的、具有方向特异性的机制参与. PMLS区可能在对较复杂运动的感知和适应、以及与此相关的运动后效应的产生中起重要作用.     

视觉双稳态知觉的神经机制

在面对外界各种歧义物理刺激时,大脑会在相互排斥的主观知觉间交替切换,做出有意义的认知解释.双稳态知觉是研究人类意识转换的重要手段.本文首先系统地回顾了视觉双稳态知觉的现象及相关研究,包括运动产生的结构、两可图形、四方点运动、双眼竞争等,接着讨论了间断模式下的知觉稳定性,然后综合讨论了视觉双稳态知觉的理论模型,强调越来越多的证据支持自上而下加工模型,最后指出视觉双稳态知觉的研究意义,并对未来的研究方向进行了展望.     

刺激图形对外膝体细胞图形适应的影响

分别以条形光栅和环形光栅作为刺激, 研究了猫外膝体细胞对运动正弦光栅刺激产生的图形适应. 结果表明, 用两种光栅刺激时, 外膝体细胞均产生了明显的图形适应现象, 但用环形光栅刺激时, 外膝体细胞的发放和图形适应程度均明显高于条形光栅的相应结果. 环形光栅和条形光栅在空间频率、时间频率和对比度等参数上均相同, 但外膝体细胞对它们的反应和适应程度却不同. 这一结果与心理学对上述两种运动光栅的适应现象和后效应相一致, 可能反映了这一心理学现象的皮层下神经机制.     

斜视猫外侧上雪氏回在毁损皮层17—19区前后细胞的眼优势分布

在已研究过的视觉皮层中,除皮层17、18、19区之外,LS区是目前研究得最详尽的一个区域。这个区域的细胞主要对具有一定运动方向的视觉刺激敏感,而对静止的视觉刺激不敏感,也不具备方位敏感性;具有空间总和特性;大多数细胞为双眼性细胞;最优空间频率和对比敏感度均较低。早期人工斜视未导致猫LS区双眼性细胞比例的显著变化,Von Grunau认     

离子通道抑制剂对大豆电位传递的影响

植物体内存在刺激电位传递的现象已经得到广泛证明,近来许多研究工作对电位在植物体内可能的生理作用进行了探讨,揭示了体内电信号传递的可能或潜在的生理意义.国内学者娄成后及其领导的实验室对高等植物体内电位的产生,传递途经以及与物质运输的关系做了较深人的研究.然而,关于高等植物体内长距离电信号传递的生物化学基础,目前还缺乏研究.事实上,植物动作电位机理的研究起始于30年代,那时仅限于对轮藻细胞的观察.50年代初,Hodgkin和Huxley提出了动物神经细胞兴奋性传导的离子机理,这一理论在     

猫外膝体细胞对二阶信号刺激的时间反应特性

视觉系统不仅能通过亮度的不同, 还可以通过对比度、纹理等信息从背景环境中识别出物体. 视觉研究中常把前一种由亮度信息产生的信号称为一阶信号, 后一种由非平均亮度变化信息(如对比度、纹理等)产生的信号称为二阶信号. 视觉系统中二阶信号和一阶信号的处理是由相同还是不同的通路来完成的, 这是研究者们广泛关心的问题. 本研究采用在体胞外记录的方法研究了猫外膝体细胞对二阶信号刺激的时间频率反应特性. 结果显示, 大多数外膝体细胞对二阶信号存在调制反应, 但反应强度低于对应的一阶信号, 且两类信号反应差异的程度随时间频率的增高而逐渐增大, 同时二阶信号反应中的非线性成分与线性成分的比值要显著高于一阶信号反应. 结果还显示, 外膝体神经元中的Y细胞对二阶信号的反应强度要高于X细胞, 提示Y细胞可能在二阶信号的传递过程中起着更主要的作用. 结果揭示, 在猫外膝体上一阶信号和二阶信号的处理可能是由两类不同的传递通路来完成的.     

神经振荡在人类视觉工作记忆表征维持中的作用

人类的视觉系统可以同时接收外界环境中的多种视觉信息,并以记忆表征的形式暂时存储于工作记忆之中,以便指导后续的认知活动.但大脑只能维持有限数量的记忆表征,表现出工作记忆的容量有限性.同时,我们对视觉刺激的内部表征是充满噪音的,即对记忆表征的维持存在精确度的变化.本文从大脑神经活动的神经振荡特性角度出发,系统阐述了人类视觉工作记忆的表征维持阶段、记忆容量和记忆精确度的神经振荡特征,以及相关的理论建模,并对该研究领域的发展做了展望.     

知觉组织在人类视觉皮层的神经机制

利用事件相关电位(ERP)研究知觉组织在人类视觉皮层的神经基础. 使用的刺激图形是由局部元素均匀分布组成的正方形阵列(一致性刺激)和局部元素依据空间相邻性或颜色相似性形成行或列组织的正方形阵列(知觉组织刺激). 刺激图形随机呈现在视野中的一个象限, 被试做行或列组织的判断, 同时记录其ERPs. 实验发现, 一致性刺激与知觉组织刺激都能够诱发1个ERP早成分C1, 其幅度在刺激呈现后70 ms左右达到峰值, 并且其极性随刺激所处的上下视野变化. 基于真实脑边界元模型的偶极子分析结果表明, C1的源可定位于距状裂皮层, 其幅度受到相邻性知觉组织的调制. 这种知觉组织效应对于上视野刺激较强, 下视野刺激较弱. 这些结果为人类初级视皮层参与知觉组织的早期过程提供了ERP证据.