局部元素的知觉组织调制整体知觉的神经机制

先前的行为研究表明, 局部元素组织成复合刺激的方式会影响复合刺激的整体知觉. 本文研究局部元素通过不同的知觉组织(相邻性和形状相似性)形成整体图形时, 加工复合刺激整体和局部性质的神经机制. 复合刺激分别呈现于黑背景(实验一)或由“+”字图形组成的背景(实验二)中, 要求被试判断整体图形或局部图形的封闭性, 同时使用fMRI测量与复合形状的整体/局部性质加工相关的神经活动. 在实验一中, 整体性质加工激活中央枕区皮层; 而在实验二中, 整体性质加工激活右侧下颞叶、上顶叶、下额叶以及左侧顶下回的皮层. 在实验一中与局部性质加工相关的神经活动主要在右侧颞上回, 在实验二中则观察到左侧后部顶下回的显著激活. fMRI结果提示, 局部元素按照不同方式进行知觉组织时, 整体知觉由不同的神经机制完成.     

去视皮层和视剥夺不影响猫外膝体神经元的两类方向敏感特性

方向选择性是视皮层细胞重要的感受野特性。最近的工作表明,视觉系统皮层下的部分外膝体细胞(约占32％)和视网膜神经节细胞(约占25％)亦存在着方向敏感性。这种方向敏感性在去视皮层猫和视觉剥夺猫(dark--reared cat)外膝体神经元也存在。周逸峰等依反应特性将外膝体的方向敏感性细胞分为两类,其中一类只在以刺激后时间直方图(PSTH)的富里叶变换(FFC)基频幅度为反应指标的情况下才呈现方向敏感性。另一类细胞则以FFC基频幅度和细胞平均发放等为反应指标的情况下均呈现方向敏感性,其中一些细胞对移动光棒和移动光点刺激亦呈现方向敏感性。两类方向敏感性细胞约各占50％。     

空间低频滤波对人类整体和局部知觉的影响

利用功能磁共振(fMRI)测量血液动力学反应, 研究空间低频滤波对周边视觉加工刺激整体和局部性质的神经机制的影响. 实验中使用的复合字母具有宽带空间频率成分(宽带刺激)或通过反差平衡技术滤除其空间低频成分(CB刺激), 随机呈现在左或右视野. 被试分别辨别复合字母的整体和局部形状. 实验发现, 与注意局部性质相比, 注意宽带或CB刺激的整体性质在中央枕区皮层引起更强的激活. 注意整体性质还在右侧颞顶联合区(宽带刺激)和右侧梭状回(CB刺激)引起更强的激活. 注意CB刺激的局部性质激活中央额区、双侧额下回和双侧颞上回. 根据这些结果讨论了整体和局部性质加工的相互竞争对参与整体和局部加工的脑区的影响.     

视觉和听觉通道情绪知觉加工的神经机制及其异同

通过功能核磁共振(functional magnetic resonance imaging, fMRI)技术,采用情绪知觉的判断任务,探究了视觉与听觉情绪知觉加工的神经机制及其异同,进一步揭示跨通道情绪知觉加工的多重感觉皮层的脑区定位.我们选用含有恐惧、高兴或悲伤情绪的面孔和声音刺激作为实验材料,使用事件相关设计考察每种刺激诱发的激活.激活强度分析的结果显示:情绪类型主效应显著的区域主要体现在左侧额下回岛盖部,表明其作为视-听跨通道情绪知觉的皮层,是视觉和听觉情绪知觉的共同通路,且对于负性情绪,尤其是恐惧情绪刺激最为敏感.基于多体素模式分析(multi-voxel pattern analysis, MVPA)的结果发现:右侧颞上沟的激活模式能区分高兴、悲伤、恐惧的面孔,表明其对不同情绪效价的面孔知觉有重要作用;右侧梭状回面孔区的激活模式能够区分高兴和悲伤的面孔,表明其对于积极-消极情绪面孔知觉具有重要意义.本研究为深入理解人类不同通道情绪知觉的加工过程及跨通道情绪知觉的多感觉皮层提供了重要的证据和支持.     

为注意机制提供有效输入的模拟初级视皮层的编码模型

当前的研究普遍认为初级视皮层神经元编码了自底向上的显著图,从而为选择性注意机制从复杂的场景中迅速分辨出显著目标提供了有效的输入.然而,对初级视皮层编码方式如何影响注意模型的显著性检测能力仍不清楚.为此,探讨了有利于自底向上的注意机制的信息处理的编码方式.构造了满足神经生物学约束的模拟初级视皮层的编码模型,通过改变编码模型的约束条件,在认知心理学的实验图像和自然图像集上进行测试,比较不同编码方式对注意模型的显著性检测的影响.几类实验的统计结果表明:对不变特征的编码和超完备基的表征更有利于自底向上的注意机制的显著性检测.     

临床视觉电生理——破解眼科疾病秘密的金钥匙

视觉信息的传递与处理是通过生物电活动而实现的。当光或图像刺激通过眼内屈光间质投射到机网膜上，光感受器吸收光量子，经过从光能到化学能，再到电能的光电转换过程，神经冲动经过视网膜神经网络与视神经视路，最终将视觉信息传递到大脑枕叶皮层，形成一个完整而清晰的图像。临床视觉电生理作为眼科领域的一门新的分支学科，通过应用无损伤与客观的技术方法来检测人类的视觉功能状态，目前已能确切定位记录从脉络膜视网膜、视神经视路到中枢视皮质各级神经元的生物电表现，在眼底病变的诊断等方面具有特定的临床意义。 一、记录技术与生…     

同步化响应:视-脑信息处理的新进展

１９８９年猫的初级视皮层上,发现了刺激诱发的神经元群活动的γ同步振荡现象,在这之后,视－脑研究进入了一个新时期,如何理解视觉系统自然就成为一个至关重要的科学方法论问题,从信息处理,非线性动力学和神经网络的观点出发,对当前视觉研究中的由神经元群对外部世界客体的同步化响应所涉及到的几个主要方面进入深入评述,强调指出,神经表象是视觉系统作为智能信息处理的独有特点,是视觉计算理论的核心概念,子波变换是多尺     

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.     

猫视皮层神经元时间特性与空间特性的关系

视皮层神经元能精确地分析外部图象的时间和空间模式.它的时间调谐特性和空间调谐特性是相对稳定的.这一特点使我们有可能分别地研究视皮层神经元的时间特性和空间特性,并分析两者之间可能存在的关系.1 方法本文的方法细节与文献[2]相同.仅列举要点如下:1.1 动物准备、刺激和记录动物麻醉和麻痹后,将头部固定在立体定位仪上,在对应于17和18区的部位做颅骨钻孔手术.刺激图形采用正弦调制的移动光栅,刺激屏幕中心对准感受野中心,屏幕的视角范围为20×20°.用玻璃绝缘的钨丝微电极记录单个神经细胞放电;放电信号由计算机采集,作成刺激后时间直方图(post-stimulus-time-histogram,PSTH).对各种刺激条件下的PSTH进行Fourier(FFT)分析,计算反应的基频和直流分量的幅度,并根据基频与直流分量之比计算相对调制度(RM),RM大于1的划分为简单细胞;RM小于1的划分为复杂细胞.测定皮层细胞在不同空间频率和不同时间频率下的放电频率,分别作成空间频率调谐曲线和时间频率调谐曲线,并根据曲线的峰值确定每一个被记录细胞的最佳空间频率和最佳时间频率.1.2 整合时间的计算     

猫17区和18区神经元时间和速度特性的比较

关于视觉信息输入视皮层的方式,一直存在着串行输入和并行输入两种不同的观点。串行理论认为皮层17,18和19区分别代表信息加工的不同等级,每一级相继地从其前一级接受输入,经过逐级加工,使得神经元的特征选择性不断得到加强。后来形态学的研究发现,猫背外膝体的纤维不只是投射到17区,也投射到18区和19区,提示17,18和19区可能同属于初级视皮层,它们并行地接受皮层下输入。 关于这3个视皮层区的功能特性以及它们在视觉信息处理中的分工,目前仍处于探讨之中。本项研究将通过对17区和18区神经元以及对同一皮层区内简单细胞和复杂细胞时间和速度特性的比较,来进一步确定这两类神经元和这两个皮层区在视觉传入通路中的等级关系以及它们在视觉信息处理中的可能职能。     

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.     

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.     

人类视觉与计算机视觉的比较

从视错觉等视觉生理现象以及知觉的特性出发 ,对人类视觉与计算机视觉进行比较 ,并根据目前对人类知觉活动 (特别是视知觉活动 )的认识程度讨论计算机视觉目前的状况和今后的发展     

非意识视觉运动知觉启动的脑机制

记录正常青年人在运动知觉实验中的事件相关电位（ERPs)与功能性磁共振成像（fMRI)。结果发现某一特定方向的视觉运动知觉可以无意识地诱导其后的运动知觉偏向于同一方向;ERP早期（100ms)与晚期（350ms)成分的波幅增大;fmRI显示该早期效应反映外纹状皮层的神经调节机制,内侧颞叶（MT／MST）和顶叶内皮质的高级视觉加工区域也被激活。该结果提供了运动知觉启动效应的机制,是运动知觉刺激的方向选择性神经响应相互作用观点的直接证据,支持基于计算模型的对立的运动知觉启动理论,不支持神经反应不应期假说。     

科学理论结构剖析

一个完整的科学理论是由其各个成分结合而成的有机整体。科学理论的结构就是这些成分之间相互关系的总和或整体表现。构成科学理论的主要成分有:概念、定律、对应规则、逻辑形式和模型。概念是科学理论的“细胞”。有两类基本概念:一类,与直接经验相联系、明确标示或对应某种客体     

视错觉中的“反常性误用效应”研究

实验测量Hering错觉图形中间两条平行线上某些点的显现深度和两平行线在相应点的视觉距离,发现显现深度越大处两平行线的视觉距离越小;而且,相对显现深度与两平行线之间距离的视错觉相对误差成反比.这恰好与常性误用说的推断相反.作者给出了可能的解释并认为存在“反常性误用效应”.常性误用效应和“反常性误用效应”得到的显现深度与错觉变形的关系相反,但两种错觉转化时,视知觉保持守恒.     

上下视野不对称性的事件相关电位

利用事件相关电位(ERP)研究上下视野在电生理反应上和注意上的不对称性. 实验采用目标检测任务. ERP早期成分的结果显示, 与上视野刺激相比, 下视野刺激在枕顶区诱发出较小的P1和较大的N1; 而ERP晚期成分(N2和P3)则没有表现出上下视野的差异. 此外, P1成分的注意增强效应在上视野表现的比在下视野更大. 这些结果提示, 上下视野的功能差异不仅体现在早期的视觉信息处理上, 还体现在对早期视诱发的注意调控上.     

衰老对猕猴视觉反应潜伏期及反应变异性的影响

在个体老化过程中, 视觉系统会表现出功能性衰退[1]. 与这一衰退相关的神经机制正逐渐被揭示出来. 研究结果表明, 与年轻猴相比, 老年猴视网膜神经节细胞和丘脑外侧膝状体(LGN)并没有显著的结构或功能性改变[1,2]. 但在视觉皮层, 我们发现了细胞功能受到衰老过程影响的证据, 比如老年猴[2,3]和老年猫[4]的初级视皮层(V1)细胞, 都出现了方位、方向选择性的显著降低, 老年猴纹状外皮层(V2)也显示出相似的功能性衰退1). 最近, 我们还报道了老年猴V1和V2区细胞对视觉刺激的反应潜伏期显著延长[5]...................     

采用Harris算法的场景还原

文章主要完成两方面的工作:将特征匹配和极线几何估计有机的结合起来,给出一种基于组合优化的特征点匹配方法;以往两视角关系的校正方法是根据图像的亮度信息,对相邻两幅图像对应的亮度误差最小化,而图像的亮度信息会受到拍摄时的角度、光线及噪声的影响.文章提出一种基于边缘信息的校正方案对RANSAC算法进行改进.实验结果表明,利用边缘信息完全脱离了拍摄光线的影响,该方法很好的降低了噪声的影响.     

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.