本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
每隔几十年，就会出现一项重大的神经科学发现，从而改变一切。我不是在说你常见的普通发现。这些发现经常发生（毕竟现在是神经科学的黄金时代）。不，我指的是那些让人惊叹、恍然大悟、需要重写教科书、改变游戏规则的发现。好吧，上个月有两家独立实验室同时报告了一项发现，它重新定义了大脑皮层中视觉系统的主要组织原则。这听起来可能很专业，但它关系到我们如何看待光明与黑暗以及对比度的感知。由于所有感觉都依赖于对比度，这些新发现影响了整个神经科学和心理学。我将在下面解释一下。
过去关于视觉皮层是如何布线的观点是围绕视觉边缘方向的概念展开的。大卫·休伯尔（我的老导师）和托尔斯滕·威塞尔（我现在的布鲁克林邻居）——他们在1981年分享了诺贝尔生理学或医学奖——可以说是在皮层中的信息组织方式与视觉处理的早期阶段方面取得了第一个重大突破。在他们发现之前，人们认为视网膜（和整个视觉系统）是一种神经照相机，将图像传递到大脑中。视神经将眼睛的视网膜连接到大脑中心的丘脑——然后丘脑通过被称为视辐射的神经信息高速公路连接到大脑后部的视觉皮层。科学家们甚至在那时就知道，视觉场景中给定点的神经元在物理上与看到视觉场景相邻部分的神经元相邻。在初级视觉皮层中发现这种所谓的视网膜地形图（由塔尔博特和马歇尔发现）当然很重要，但因为它与视网膜和丘脑的视网膜地形图相匹配，所以它不构成一种新的思维方式。这不是一个改变游戏规则的发现。
休伯尔和威塞尔发现，皮层所做的事情与视网膜和丘脑根本不同。皮层解释了信息的含义，而不仅仅是继续将图像从一个级别传递到另一个级别。它将图像分解为对物体识别和生存至关重要的特征。他们惊人研究之旅的第一步是发现初级视觉皮层中的神经元不仅具有视网膜地形性，而且还具有方向特异性——它们偏好视觉场景中特定的边缘倾斜。这表明大脑的皮层——大脑中与高等哺乳动物尤其是人类智力关系最密切的部分——可以分析视觉场景并从眼睛传输的图像中提取特定特征。这引发了一场脑科学革命——持续了几十年，并激励了成千上万像我这样的年轻科学家——去搜索皮层的其他部分，以确定不同区域如何处理感觉和认知特征。此后发生了很多其他事情，但在我看来，没有什么能像现在这样改变我们看待皮层组织原则的方式。直到现在。
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现在，两个独立的实验室，分别是纽约州立大学验光学院的何塞·曼努埃尔·阿隆索实验室*和马克斯·普朗克佛罗里达神经科学研究所的大卫·菲茨帕特里克实验室，他们取得了一项我认为与休伯尔和威塞尔的根本发现同等重要的发现。他们发现，在皮层中处理明暗视觉特征的方式从根本上决定了边缘方向选择性的产生方式。他们本质上表明，休伯尔和威塞尔关于方向调谐的发现并不是皮层的主要工作。相反，皮层的主要组织原则是创建一个巨大的交换机，在视觉场景的每个位置都使明暗相互对抗。从这个新的组织原则出发，一切都随之而来：包括方向选择性和运动方向选择性。这一切都可以通过视网膜最终如何与皮层连接来预测。哇。其他感觉系统也可能以类似的方式连接，从而使声音、触觉、味觉和嗅觉的对比特征也通过其基本属性的对抗性推拉来组织。对吗？我不知道：没人知道。但现在我们有了一个新的概念之锤，可以用来找出答案。这是大脑绘图的激动人心的时刻，你可以肯定的是，我的同事们正排队开始敲钉子。
阅读文章：
https://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature17936.html
https://www.nature.com/nature/journal/v533/n7601/full/nature17941.html
*完全披露：我是纽约州立大学下州医学中心的一名教授——该机构是同一州立大学系统内的另一个机构。