Nat Rev Neurosci:猕猴脑中的面部识别系统| 脑科学顶刊导读77期

✎ 顶刊导读目录 

1,颅内记录揭示虚幻视觉事件中人类视觉皮层响应的独特形状和时间特性 

2,人脸图像重建的进展、缺陷和前景 

3,随机抽样为视觉工作记忆极限提供了统一的解释

4,小鼠的视觉皮层受行进的距离和Theta振荡的调制

5,猕猴脑中的面部识别系统:理解大脑的突破点 

1,颅内记录揭示虚幻视觉事件中人类视觉皮层响应的独特形状和时间特性

期刊:Current Biology

作者:Aleah-jing

双眼竞争下的虚幻变化刺激和物理变化刺激

双眼竞争中,在视觉刺激没有任何改变情况下,知觉也可以自发地改变。是什么神经事件引起这种静态刺激不断变化的虚幻视觉?我们记录了两名癫痫患者在两种条件下枕叶和颞叶后侧的颅内信号,两种条件分别为1)面孔-房屋双眼竞争刺激的虚幻变化过程,或者2)观看物理变化的对照刺激过程。
我们对宽频带的高频响应进行了被试内比较,主要关注单个时段内沿着腹侧加工通路的信号。我们发现瞬时的面部和房屋的选择性反应位于加工虚幻和物理变化的同一电极上,但这些反应的时间特性明显不同。与物理变化相比,神经响应对虚幻变化更持久,并表现出缓慢的特征性上升。此外,与物理变化相比,虚幻变化在视觉层级上的响应表现出相反的时间顺序:对于虚幻变化,较高层级的梭状回和海马旁回响应先于较低层级的枕叶的响应。
我们对这些发现的初步解释是,虚幻变化的开始有两个阶段:失稳阶段,在该阶段与即将发生的变化的相关活动在视觉层级上逐渐积累;最终参与到自上而下的层级活动从而可能使得对刺激的新的感知理解变得稳定。
https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.05.082

2,人脸图像重建的进展、缺陷和前景

期刊:Trends in Cognitive Science

作者:Freya
人脸图像重建提供了人脸表征的基本信息

最近的研究表明,在观看人脸图像时获得的神经和行为数据可以用来重建图像本身。然而,这一研究方向的理论含义、前景和挑战仍不清楚。本文评估了这项研究对于阐明人脸识别中的视觉表现的潜力。

具体来说,我们概述了研究对视觉内容、表征结构和人脸处理的神经动力学认识的补充和融合,并说明了这项研究如何解决正常和受损人脸识别研究中的基本问题,以及图像重建研究如何提供一个强有力的框架来揭示面部表情,统一多种类型的经验数据,并促进理论和方法的进步。

https://doi.org/10.1016/j.tics.2020.06.006

3,随机抽样为视觉工作记忆极限提供了统一的解释

期刊:PNAS

作者:Loren
工作记忆模型的抽样数学框架

当前对人类工作记忆极限的研究主要是几个不同形式的模型在相互竞争,而它们争论的焦点是内部表示的工作记忆到底是连续的还是离散的。本研究介绍了一种基于神经编码原理的抽样方法,帮助理解工作记忆极限。

研究用这些术语重新概念化了现有的模型,揭示了这些对立的观点之间的强烈共性,同时也更好地识别了这些模型的不同之处。研究表明,样本的离散性或者连续性并不是影响模型拟合的关键因素,样本计数的随机可变性才是在影响单个报告和整个报告任务中记忆表现的关键。对成功检索(回忆)的项目数量的概率限制是随机抽样的紧急性质,并不需要明确的机制来强制实施。这些发现解决了以前的理论之间的差异,并为工作记忆建立了一个符合神经原理的统一计算框架。

https://www.pnas.org/content/117/34/20959

4,小鼠的视觉皮层受行进的距离和Theta振荡的调制

期刊:Current Biology

作者:Aleah-jing

海马CA1位置细胞和V1细胞都受行进的距离的调节

初级视觉皮层(V1)中神经元的视觉反应受动物在环境中的位置的影响。V1响应编码的位置与海马区CA1中的位置细胞编码的位置共同波动。这种相关性可能反映了非视觉空间信号对这两个脑区的共同影响。实际上,CA1中的位置细胞并不仅仅依赖视觉。它们的位置偏好还取决于行进的物理距离和6–9 Hz theta振荡的相位。

V1响应是否同样受到这些非视觉因素的影响?当小鼠在虚拟走廊中执行空间任务时小鼠需要在轮子上跑以及舔奖励位置,我们同时记录该任务过程中V1和CA1神经元活动。通过改变将车轮运动耦合到虚拟环境的增益,我们发现大约20%的V1神经元受到行进的物理距离的影响,大约40%的CA1位置细胞也受到同样地影响。此外,大约24%的V1神经元的放电速率受CA1中记录的theta振荡相位的调节,约7%的V1神经元的响应曲线在整个theta周期上发生空间位移,这种现象类似于在大约37% CA1位置细胞中观察到的相位递进。

这些结果表明,在熟悉的环境中,V1中的感觉信息处理受到关键的非视觉信号的调节,该信号也同样影响海马中的空间编码。

https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.07.006

5,猕猴脑中的面部识别系统:理解大脑的突破点 

期刊:Nature Reviews Neuroscience

作者:Sniper

外部物体是构成我们意识的基本要素:我们感知、记忆并思考它们。对于灵长类动物而言,“面部”是最重要的外部物体之一。近年来,对猕猴面部识别相关脑区的研究为我们提供了一个深入了解物体识别详细过程的窗口。

在这篇文章中,作者回顾了猕猴面部识别系统的相关研究,包括其解剖结构、编码原理、行为作用以及与其他大脑区域的相互作用。作者不仅强调它如何构成对象识别原型系统,而且还强调它如何为理解更高认知功能的机制提供突破点。

https://www.nature.com/articles/s41583-020-00393-w

作者信息

 

校审:Freya(brainnews编辑部)

题图:Singularity Hub

前 文 阅 读 

1,Nature Reviews Neurosci:雌二醇--学习和记忆的神经调节因子| 脑科学顶刊导读76期

2,Trends Cogn Sci:通过人类的局限性理解人类的智慧| 脑科学顶刊导读75期


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