LS区存在对光流敏感细胞

猫视皮层LS（Lateral supersylvian）区细胞的感受野面积远大于初级视皮层细胞,对运动光棒有良好的反应,约有80％的细胞对方向敏感,主要处理运动信息。有人认为它相当于猴子的MT（Middle temporal）区。MT区的作用是将来自初级视区的信息输入进行加工,进而输出给MST（Middle superior temporal等高级视区,最终形成对旋转、收缩/扩张、平移、形变等由本体运动引入的大范围较复杂的光流信息的反应。尚不清楚猫视皮层是否存在能对较复杂光流信息反应的高级脑区,对光流信息加工方式是否与猴相同。基于猫LS区细胞感受野网膜位置与最佳运动方向关系的研究,Sherk等认为,LS区细胞可能参与对光流刺激的信息加工。然而,直接用光流刺激进行的研究,在猫中尚未见报道。我们采用旋转、收缩/扩张、平动等刺激模式研究,结果显示LS区一些细胞对旋转、收缩/扩张等光流刺激敏感。     

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.     

切除大白鼠一侧视皮层对另一侧皮层内视觉诱发电位的影响

大白鼠的视神经纤维有95％交叉到对侧,尽管如此,它们的视皮层上却仍有相当大的双眼反应区,在双眼区有60％的细胞为双眼细胞,而且在17-18a边界一带这个比例还要高(在整理中),可能的解释是17-18a边界有大量来自对侧相应区域的胼胝体纤维末梢,本文报道切除一侧视皮层对另一侧皮层内诱发电位(VEPs)的影响,以说明胼胝体纤维对VEP的作用。     

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。     

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.     

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]...................     

为盲人再造视觉

为已经完全丧失视觉的盲人再造视觉,在本世纪中叶已经有人进行探索。专家们注意到:绝大多数盲人,虽然不能接受外界景物的光刺激,但产生视觉的大脑视皮层仍是健康的。因此,他们便萌发了直接刺激大脑视觉中枢,让盲人(皮质盲人除外)产生视觉的设想。 40多年前,德国神经外科专家福斯特在病人局麻下施行枕骨板手术时,有意识地刺激了视皮层,结果病人感到有光点出现。当重复刺激同一区域的视皮层时,病人感到在他的视野中心有固定光点存在。后来,神经生理学家彼蒂尔德等的观     

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.     

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％。     

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     

刺激调制下的低频自发振荡信号时空分析

利用光学功能成像技术研究了刺激条件下SD大鼠体感区低频自发振荡信号的时空规律, 发现了左、右脑体感区的低频振荡信号在刺激后具有幅度增强、相位发生改变、趋于同步的现象, 并据此讨论了低频自发振荡的产生机理, 认为细小动脉的舒缩对绿光((546±10) nm)下皮层中的自发振荡贡献很大. 此外, 还研究了动脉、静脉与皮层三处的低频振荡信号的相对相位关系, 发现红光((605±10) nm)下静脉和皮层的低频振荡信号有明显的相位差别, 皮层领先静脉0.6~1.0 s; 绿光下, 动脉、静脉和皮层三处的相位差别不明显, 三者基本同步. 分析认为, 绿光下在血管处采集的振荡信号与皮层处采集的振荡信号的形成机理可能不同.     

无意识的情绪面孔加工及其潜在神经机制

随着探索无意识信息加工实验技术的日渐精湛,越来越多的研究表明,无意识的视觉信息能够对人类的认知和行为产生影响.本文综述了由自下而上的视觉输入强度不足而非注意资源不足而导致的无意识情况下人们对恐惧面孔加工的实验研究.采用视觉掩蔽、双眼竞争、眼间抑制等范式的研究和对脑损伤病人的研究均互为印证发现,一些皮层下结构(如上丘、丘脑和杏仁核)以及它们之间的功能连接对无意识的恐惧面孔加工起到重要作用,从而可以推测人类对情绪面孔(尤其是带有威胁性的恐惧面孔)的加工可能得益于一条绕过初级视觉皮层的皮层下快速通路.但这条通路对无意识恐惧面孔加工的贡献还需要更多来自于揭示因果关系而非相关关系的实验研究的证据,并且这条高效的通路在意识上又会发挥何种作用亦有待于今后的研究考察.     

去除视皮层的猫外膝体神经元方位、方向选择性的初步有序排列

自 Levick 等首次发现并定量研究猫视网膜神经节细胞的方位倾向性以来,视觉系统皮层下细胞的方位选择性正引起人们越来越大的兴趣.Shou 等人对猫外膝体细胞的方位选择性进行了详细的定量研究,他们发现相邻外膝体细胞具有相近的最优方位,故具有初步的有序排列.这种有序的排列对不同细胞类型(ON,OFF,X,Y)、感受野在视网膜上不同位置的细胞均存在,可能为视皮层细胞的方位功能柱提供一种预安排.近来的工作发现猫外膝     

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.     

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.     

皮层体感I区躯体伤害感受神经元与非伤害感受神经元的形态学特征

应用细胞内记录及标记技术,从神经元水平探讨大脑皮层在伤害感受及其调制中的作用．强电脉冲刺激隐神经模拟躯体痛,观察了猫皮层体感Ｉ区 ６５４个伤害感受神经元对刺激隐神经的诱发反应后,对３０个（伤害及非伤害）神经元电泳Ｎｅｕｒｏｂｉｏｔｉｎ进行胞内标记,以显示神经元在皮层内的分布及形态特点．Ｎｅｕｒｏｂｉｏｔｉｎ标记细胞图象三维重建表明,电生理机能不同的伤害感受神经元与非伤害感受神经元在形态特征方面也存在差异（Ｐ＜０．０１）．此结果在细胞水平为阐明皮层体感区在伤害感受性反应中的作用提供了实验资料,进一步从形态学方面为痛觉特异性学说提供了新的补充依据．     

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     

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.     

皮层体感Ⅰ区躯体伤害感受神经元与非伤害感受神经元的形态学特征

应用细胞内记录及标记技术,从神经元水平探讨大脑皮层在伤害感受及其调制中的作用。强电脉冲刺激隐神经模拟躯体痛,观察了猫皮层体感Ⅰ区６５４个伤害受神经元对刺激隐神经的诱发反应后,对３０个（伤害及非伤害）神经元电泳Ｎｅｕｒｏｂｉｏｔｉｎ进行胞内标记,以显示神经元在皮层内的分布及形态特点。Ｎｅｕｒｏｂｉｏｔｉｎ标记细胞图象三维重建表明,电生理机能不同的伤害感受神经元与非伤害感受神经元在形态特征方面也存在着     

短时程高眼压对猫外膝体细胞感受野特性的影响

为了研究猫外侧膝状体(LGN)细胞多种感受野特性在短时程眼内压升高前后的差异性变化, 采用前房穿刺直接施加眼压的方法, 保持眼内灌注压为30 mmHg(1 mmHg = 1.33322×10² Pa), 胞外记录了猫LGN细胞对同心圆光斑、光环刺激和对高、低空间频率移动光栅刺激的反应. 实验结果表明, 所记录不同类型LGN细胞及感受野不同组分的反应在眼内压升高后都明显下降. 采用同心圆光斑和光环刺激时, Y细胞比X细胞对眼内压升高有更强的耐受性, 细胞的周边反应比中心反应对眼内压升高更敏感, 眼内压升高对细胞的峰发放较平均发放影响小; X细胞对高空间频率移动光栅刺激的反应对眼内压升高更敏感. 上述实验结果提示, 短时程眼内压升高对LGN不同类型细胞和感受野特性的不同影响, 可能反映视网膜上不同结构的缺血影响了相关的神经通路.