从Retina到皮质：意外的分工

我们脑中的神经元在我们世界的可靠代表中转化了意义信息，这使得能够有效引导行为至关重要。负责视力的大脑的部分长期以来一直是科学家们的努力，了解神经电路用于编码感官信息的规则。多年的研究导致了在视网膜中进行的这种视觉过程的初始步骤的相当详细的图片，以及从该阶段的信息如何传递到大脑皮质的视觉部分，这是一种形成的薄片神经元大脑的外表面。我们还有很多了解神经元代表视觉皮层中的视觉信息的方式，以及该表示如何来自视网膜最初提供的信息。科学家们现在正在努力了解规则 - 神经蓝图 - 解释了视觉皮质中的视觉信息的这些表示如何从视网膜提供的信息构成。使用最新的功能性成像技术，MPFI的科学家最近发现了一个令人惊讶的简单规则，解释了神经电路如何结合视网膜中不同类型的细胞所提供的信息，以构建视觉世界的相干，信息丰富的代表。

愿景从光线和黑暗的空间模式开始，落在视网膜表面上。由此执行的一个重要功能神经电路在里面视觉皮层是视网膜表面有秩序的光与暗的空间关系的保留。这些神经回路形成了一个有序的视觉空间地图，其中皮层表面的每个点都包含一列神经元每个都响应视觉空间和相邻列的小区域响应视觉空间的相邻区域。但这些皮质电路不仅仅是构建视觉空间的地图：这些列内的个体神经元各自每个响应特定的方向在视觉空间地区的边缘;一些神经元优先对垂直边缘响应，一些到水平边缘，以及其间的角度。该特性也以柱状方式映射，其中径向柱中的所有神经元具有相同的取向偏好，并且相邻的柱偏好略微不同。

如果所有的皮质都必须建立一个可视空间的地图，事情很容易：简单的一个到皮层中的视网膜表面上的点上的点的一个映射将是必要的。但建立一个与视觉空间地图共存的方向图是一个更大的挑战。这是因为视网膜的神经元在第一步的视觉中没有区分定位。相反，关于边缘方向的信息必须由视觉皮质中的神经电路构建。这是使用从两种不同类型的视网膜细胞提供的信息进行的：那些响应光（on细胞）和响应光（偏离细胞）的减少而增加的信息。添加到复杂性，取向选择性取决于具有来自视觉空间的非重叠区域的单个皮质神经元接收它们的接通和断开信号，并且这些区域的空间布置确定了小区的方向偏好。优选垂直边缘取向的皮质神经元在视觉空间中水平移位的响应区域上和关闭响应区域，较喜欢水平边缘取向的那些具有它们的垂直位于视觉空间中垂直移位的开关区域，并且这种系统关系适用于所有其他边缘方向。

因此，大脑皮层回路面临着一个悖论:它们如何从视网膜获取空间信息，并将其扭曲，以创建一个有序的定向选择性地图，同时保留视网膜的空间信息，以生成一个有序的视觉空间地图?大自然的解决方案最好被称为“分而治之”。通过使用成像技术，可以可视化数百个单独的皮质神经元的ON和OFF反应区域，David Fitzpatrick实验室的Lee和Sharon Huang发现，精细尺度的视网膜空间信息保存在皮质神经元的OFF反应区域，而ON响应区域表现出系统的空间位移，这是建立一个有序的边缘方向地图所必需的。将视网膜上的详细空间信息保留在OFF反应区，这与自然场景中的暗元素比光元素传递更多精细尺度信息的证据是一致的视网膜神经元具有允许更好地提取此信息的属性。此外，Lee等人表明，这种偏离锚定的皮质结构能够产生额外的绝对空间相的有序图——这一属性没有得到神经科学家的太多关注，但是计算机视觉研究已经表明，包含了大量关于视觉场景的信息，这些信息可以用来有效地编码空间模式、运动和深度。

这些都是关于视觉的重要新见解信息从Retina转换为皮质表示，它们对执行这种转变的突触连接网络构成了一系列新的问题，以及构建它的发展机制，Fitzpatrick实验室继续探索的问题。

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