解读大脑如何编码颜色和形状——研究揭示了大脑如何使用重叠的视觉电路处理外部世界
人们可以在视觉上区分出数十万种不同的颜色和形状，但大脑如何处理所有这些信息？科学家此前认为，视觉系统最初使用不同的神经元对形状和颜色进行编码，然后将它们组合起来。但是，2019年6月27日发表在“ 科学”杂志上的Salk研究人员的一项新研究表明，有些神经元可以选择性地响应颜色和形状的特定组合。
“新的遗传传感器和成像技术使我们能够更彻底地测试处理颜色和形状的视觉电路之间的联系，”Salk系统神经生物学实验室的资深作者和教授Edward Callaway说。“这些发现提供了有关视觉电路如何在大脑中连接和组织的宝贵见解。”
与数码相机传感器类似，眼睛中的光敏细胞（光感受器）检测特定范围内和特定位置的光波长。然后，该信息通过视神经传播到视觉皮层中的神经元，其解释信息并开始破译图片的内容。科学家们长期以来认为颜色和形状是分开提取的，然后仅在最高的脑中心进行组合，但新的Salk研究显示它们的组合要早得多。
“我们研究的目标是更好地了解视觉系统如何处理视觉刺激的颜色和形状，”共同第一作者Anupam Garg说，他是加州大学圣地亚哥分校医学博士/卡尔维实验室博士生。“我们希望应用新的成像技术来回答这些关于视觉处理的长期问题。”
研究人员将成像技术与遗传表达的传感器结合起来，研究了在初级视觉皮层中处理颜色和形状的数千个神经元的功能。在长记录期间，测试了大约500种可能的颜色和形状组合，以找到最能激活每个视觉响应神经元的刺激。
研究小组发现，视觉神经元沿着连续体选择性地响应颜色和形状 - 而一些神经元仅由特定颜色或形状激活，许多其他神经元同时对特定颜色和形状有反应，这与长期观念相反。关于视觉处理的工作原理。
“我们的大脑使用设计巧妙的电路有效地编码视觉信息。与课堂教学相反 - 颜色和形式在早期视觉皮层中单独处理，然后通过未知机制进行集成 - 大脑编码颜色和系统地形成一起，“卡拉威实验室的共同第一作者和博士后研究员Peichao Li说。
“在过去的20年里，我一直想知道视觉系统如何处理色彩，所以这一发现对我来说真的很令人兴奋，”卡拉威说道，他是Vincent J. Coates分子神经生物学主席。“这一发现为理解神经回路如何进行导致色觉的计算奠定了基础。我们期待在这些发现的基础上确定视觉皮层中的神经元如何协同工作以提取颜色和形状。”