對人類和動物而言，在復雜的視覺環(huán)境中迅速檢測其他生物體的運動是重要的視覺加工能力。這種能力有助于捕獵、躲避天敵和社會交互等生存行為。通常，實驗研究采用被稱為生物運動的簡單光點動畫來刻畫人或動物的運動信息，從而有針對性地開展相關視覺加工機制的研究。大部分脊椎動物均對生物運動信息有著較好的視覺加工能力，而研究發(fā)現(xiàn)這一能力在包括人類在內(nèi)的多個物種中均具有先天性。這意味著視覺加工能力應存在跨物種的神經(jīng)基礎。
上丘是直接接收視網(wǎng)膜傳入信號的腦核團，可進行早期視覺加工，位于哺乳動物中腦，而非哺乳動物則有其同源結(jié)構(gòu)視頂蓋。中國科學院心理研究所蔣毅研究組聯(lián)合生物物理研究所劉寧研究組、張朋研究組，開展了跨物種研究。該團隊借助高場強和超高場強功能性磁共振成像技術，考察人類和獼猴的上丘在生物運動視覺加工中的作用。該團隊記錄了人和獼猴觀看局部生物運動信息時上丘的反應，發(fā)現(xiàn)了生物運動在人類和獼猴上丘均引起了比控制條件更強的神經(jīng)激活。
考慮到上丘由多層不同細胞構(gòu)成，其中接收視網(wǎng)膜傳入信號的是淺層細胞，該研究將人類上丘中采集的信號按照與表面的距離進行細分發(fā)現(xiàn)，生物運動信息引起的特異性神經(jīng)激活在上丘表層最強，卻隨著深度增加逐漸減弱直至消失。進一步，該研究采用動態(tài)因果建模方法考察人類上丘與大腦中其他加工生物運動信息的腦區(qū)之間的關系。分析結(jié)果揭示了一條生物運動信息視覺傳輸?shù)墓δ苓B接通路。該功能連接通路從上丘出發(fā)，經(jīng)過中顳葉視覺區(qū)，直至后顳上溝。
上述研究發(fā)現(xiàn)了上丘加工生物運動信息的跨物種神經(jīng)機制，表明在視覺加工早期階段便已進行生物運動加工。
近期，相關研究成果在線發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到科技創(chuàng)新2030-“腦科學與類腦研究”重大項目、國家自然科學基金、中國科學院創(chuàng)新交叉團隊項目等的支持。
論文鏈接
動態(tài)因果建模分析揭示生物運動視覺傳輸功能連接通路
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