2020年4月8日

现在或永远不会:视觉事件有100毫秒的时间达到大脑目标或未被注意

美国国立眼科研究所(NEI)的研究人员已经定义了小鼠在视觉事件上键入所需的关键时间窗口。当大脑处理视觉信息时,称为上丘的进化上保守的区域会通知大脑其他区域已发生事件。在特定的100毫秒窗口内抑制此大脑区域可抑制小鼠的事件感知。了解这些早期的视觉处理步骤可能会对影响知觉和视觉注意的疾病产生影响,例如精神分裂症和注意缺陷多动障碍(ADHD)。该研究已在线发布在 神经科学杂志.

“视觉最重要的方面之一就是快速发现重要事件,例如发现威胁或获得奖励的机会。我们的结果表明,这取决于中脑的视觉处理,不仅取决于 “,NEI眼动与视觉选择部门负责人,该研究的高级作者Richard Krauzlis博士说。

视觉感知(一个人知道自己已经看过某件事的能力)取决于眼睛和大脑的共同协作。视网膜中产生的信号通过视网膜神经节细胞神经纤维到达大脑。在小鼠中,85%的视网膜神经节细胞与 。上丘提供了这些动物的大部分早期视觉处理。在灵长类动物中,高度复杂的视觉皮层承担了更多的视觉处理负荷,但其中的10% 仍然连接到上丘,它管理基本但必要的感知任务。

这些任务之一是检测发生了视觉事件。上丘吸收来自视网膜和皮质的信息,并且当有足够的证据表明视野中发生了事件时,上丘神经元会发射光。进行感知决策的经典实验包括让一个对象(如人或猴子)查看垂直光栅(一系列模糊的垂直黑白线)的图像,并确定光栅是否或何时旋转。 2018年,Krauzlis和Wang修改了这些经典的小鼠实验,为研究开辟了新途径。

“尽管我们必须谨慎地将小鼠的数据转换为人类的数据,但由于视觉系统的差异,小鼠具有与人类相同的事件检测和视觉注意的许多基本机制。小鼠的遗传工具使我们能够研究如何特定的基因和神经元参与控制知觉。”该研究的第一作者Lupeng Wang博士说。

在这项研究中,Wang及其同事使用了一种称为光遗传学的技术来随着时间的流逝严格控制上丘的活动。他们使用转基因小鼠,使他们可以使用光束打开或关闭上丘神经元。该开-关开关可以精确计时,使研究人员能够准确确定何时需要上丘神经元来检测视觉事件。研究人员训练他们的老鼠在看到视觉事件(垂直光栅旋转)时舔嘴,并避免舔嘴。

抑制上丘胶质细胞,使小鼠报告自己见过事件的可能性降低,而一旦这样做,它们的决定就需要更长的时间。视觉事件发生后,抑制必须在100毫秒(十分之一秒)的间隔内发生。如果抑制时间超出了100毫秒的时间范围,则鼠标的决定大部分不会受到影响。这种抑制作用是侧面特异性的:因为视网膜细胞越过并连接到头部另一侧的上丘(左眼连接到右上丘,反之亦然),从而抑制了上丘的右边左侧对刺激的情绪低落,但右侧没有。

Wang说:“能够以如此精确的时间暂时阻断神经信号的传输能力,是在小鼠中使用光遗传学的一大优势,并且可以准确地揭示关键信号何时通过电路。”

有趣的是,研究人员发现,当老鼠被迫无视其视野中其他地方发生的事情时,具有抑制上丘的缺陷更为明显。本质上,如果没有上丘的活动, 不能忽略分散注意力的视觉事件。这种忽略视觉事件的能力称为 ,对于在现实世界中导航复杂的视觉环境至关重要。

“上丘是探究这些功能的一个很好的目标,因为它具有整齐有序的视觉世界地图。它与组织较不整齐的区域(如基底神经节)相连,这些区域直接牵涉到广泛的神经精神疾病人类”,克劳兹利斯说。 “这就像在走进未知世界时牵着朋友的手。”



更多信息: Lupeng Wang等人,小鼠上丘在视觉感知决策中的因果作用, 神经科学杂志 (2020)。 DOI:10.1523 / JNEUROSCI.2642-19.2020
期刊信息: 神经科学杂志

引文: 现在或永远不会:视觉事件有100毫秒可以击中大脑目标或未被注意(2020年4月8日) 2020年11月3日检索 from //xasqxhb.com/news/2020-04-visual-events-milliseconds-brain-unnoticed.html
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