大脑中视觉运动的计算

Botond Roska和他在FMI的团队阐明了视网膜和视觉皮层是如何在视觉运动知觉中协同工作的。他们发现，对后向图像运动有优先反应的皮层细胞依赖于视网膜中方向选择细胞的输入，而其他皮层细胞则不那么依赖于这种输入。

检测方向在视觉场景中对运动物体是至关重要的。捕食者要抓住猎物，猎物要躲避攻击，两者都必须感知对方的运动方向。毫不奇怪，视觉系统由几个专门的组件组成来执行这个任务。

在眼睛中，有关运动方向的信息是由专门的视网膜电路提取的。这些是由星爆组成的细胞-一种高度保守的细胞类型和方向选择神经节细胞，它沿着四个基本方向之一对视觉输入作出反应。在大脑中，首要的视觉皮层也包含方向选择神经元。然而，这两个视觉系统的组成部分是如何协同工作的，以及视网膜的计算如何促进皮层的计算，还没有被很好地理解。

为了解决这个问题，弗里德里希·米歇尔生物医学研究所(Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research)博ond Roska团队的科学家们采用了两种不同的ob欧宝直播nba方法。在他们的第一个实验中，他们使用了先天性眼球震颤的小鼠模型，在这种模型中，星爆细胞的缺陷导致视网膜中沿水平轴方向选择性的丧失。在第二组实验中，他们通过基因消融星爆细胞来破坏视网膜的所有方向选择性。他们使用高密度微电极阵列(由Andreas Hierlemann在苏黎世联邦理工学院的实验室开发)和双光子显微镜(由匈牙利的Balazs Rozsa开发)，然后监测神经元的反应视觉运动在视网膜和视觉上皮质。

第一作者、罗斯卡实验室博士后丹尼尔·希利尔解释说:“我们在视觉皮层的上层发现了一种有趣的不对称。在快速视觉运动速度下，对后向视觉运动作出反应的细胞比例大于对其他方向有反应的细胞比例。如果你考虑到，在一只眼睛侧向的动物中，向前运动会导致向后运动的图像，你就会开始理解其背后的逻辑:你很少看到一只老鼠向后跑，向下坠落或向上飞行。向前运动是最常见的全身运动，所以大脑中检测向后视觉运动的运动传感器过多是有道理的。”

有趣的是，当视网膜的方向选择性被打乱时，偏好后向视觉运动的过度代表细胞消失了。根据希利尔的说法，这表明在视觉皮层中有两种不同形式的视觉运动计算:“一种形式，调整到向后的方向和更高的速度，依赖于视网膜中的星暴细胞计算出的信号。另一种形式，更广泛、更均匀地覆盖不同方向，独立于视网膜计算。”

这项研究为视觉运动的视网膜和皮质计算之间的相互作用提供了新的线索。Roska评论说:“视网膜方向选择性对皮质方向选择性的影响，对于眼睛位于侧视位置的物种，比如老鼠，很可能是一种视觉系统的适应。如何计算可视化运动在视网膜眼睛朝前的动物的视觉皮层在神经科学中提出了有趣的问题。”

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