大脑通路为视觉混乱建立秩序

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你所看到的周围世界似乎是完全静止的,尽管你的眼睛每秒钟会快速来回移动两到三次,这种快速移动被称为眼跳。一个多世纪以来,研究人员一直认为大脑必须追踪引起这些微小运动的神经冲动,以便消除这些运动对我们视觉感知的影响。现在,研究人员已经在猴子的大脑中识别出一个似乎发挥这种作用的回路。

美国国立卫生研究院(位于马里兰州贝塞斯达)的脑研究员罗伯特·沃茨说,忽略我们眼睛的运动使我们能够专注于环境的变化。另一种情况将是混乱。“这几乎就像你把一台电影摄像机放在一匹野马上,它不停地跳跃,”沃茨说。“如果你看这部电影,你会感到恶心。”研究人员认为,大脑通过一种称为并列放电的过程来解决这个问题。沃茨解释说,每次大脑向眼睛发送信号使其抽搐时,它都会向大脑的另一个位置发送一个副本,或并列信号,有点像你的电子邮件客户端将你的电子邮件副本发送到它们自己的文件夹一样。

沃茨和他的同事马克·索默(现就职于匹兹堡大学)在刺激活猴子大脑中控制眼球运动的区域时,偶然发现了推测的并列放电通路。沃茨回忆说,索默注意到,应用于称为上丘的这个区域的电流,会在与注意力和决策相关的额叶皮层中引起延迟反应。这种延迟表明神经元中继最终到达额叶皮层。


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研究人员已经观察到,该区域的脑细胞似乎可以预测眼睛的焦点在即将发生的眼跳后将移动到哪里,使其成为并列放电最终到达的合理位置。通过用电极探测动物的大脑,沃茨和索默发现,从上丘到额叶皮层的信号通过丘脑的一部分。“这真的给了我们一个可以打开和关闭的开关,”沃茨说。为了了解丘脑是否是并列放电的来源,他们将少量化合物注射到丘脑中,该化合物会阻止神经元放电。正如对并列通路所预期的那样,注射猴子的额叶皮层始终显示出较少的眼跳预测活动,该小组在11月8日在线发表在《自然》杂志上的一篇论文中报告了这一结果。

其他专家认为这一结果令人信服。“长期以来,我们都知道这种机制必须存在,他们已经展示了它是如何工作的,”安大略省皇后大学的神经生理学家道格拉斯·穆诺兹说。密西西比大学的詹姆斯·林奇补充说,除了解决这个难题之外,该小组“富有想象力且极其困难”的实验也标志着在精确定位大脑中信息流动的能力方面迈出了新的一步。索默说,未来的实验可能会使更多丘脑失活,以观察猴子是否更难区分它们自己的眼跳与环境变化。

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