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2016年6月27日，国际著名学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）在线发表了中国科学院生物物理研究所何生与张朋研究员的最新研究成果，题为“Binocular rivalry from invisible patterns”。该研究揭示了人脑在无意识状态下处理冲突视觉信息的神经机制。论文第一作者为张朋课题组的研究生邹金佑，通讯作者为何生与张朋研究员。

人脑通过处理视网膜接收到的复杂图像信息来解读周围视觉环境。在许多情况下，大脑接收到的视觉信息是矛盾或不充分的，其对应的解释并不唯一，从而导致视知觉产生冲突或不确定性。人脑能够迅速解决视觉冲突，为视觉信息选择当前最可能的解释，从而产生清晰的视觉意识。例如，在双眼竞争现象中，当两幅不同的图像分别呈现在双眼视网膜的对应位置时，形成矛盾的视觉输入。大脑会对这种矛盾信息进行解读和选择，使得同一时间只能意识到来自一只眼的视觉刺激，并且视觉意识会在两眼刺激之间自发切换。研究大脑如何处理不确定或具有多种解释的视觉信息，对于理解大脑如何解读感知觉信息具有重要意义。

大脑解决视觉冲突的根本原因是什么？是否因为冲突的视觉信息会在意识层面产生多个相互矛盾的解释？当冲突信息变得不可见，即在意识层面没有矛盾的情况下，视觉系统是否还会尝试解读来自视网膜的有歧义的视觉图像？

实验采用快速闪烁的红绿光栅作为视觉输入。在30Hz的闪烁频率下，红绿颜色融合为黄色，光栅朝向变得不可见，观察者只能感知到均匀的黄色圆片。研究者通过一系列实验发现，不可见光栅的朝向信息会被早期视觉皮层处理，但无法到达顶叶和额叶的高级脑区。当一对朝向相互垂直的不可见光栅分别呈现在观察者左右眼对应的视网膜位置上时，双眼的视觉信息是矛盾的，但观察者的视觉意识是稳定唯一的，只能感知到黄色圆片。研究者发现，即使在冲突信息不可见的情况下，受试者的早期视觉皮层仍然通过神经竞争的方式解决视觉输入的矛盾：视皮层会选择性地处理来自一只眼的视觉信息，同时抑制来自另一只眼的输入信号，并随时间自发地在两眼之间切换。

这些结果表明，大脑早期视皮层能够在无意识状态下处理两眼间矛盾的不可见视觉信息，且不需要额叶和顶叶等高级认知区域的参与。因此，人脑解决视觉信息冲突并不需要矛盾信息在意识层面表达。该研究团队之前的工作发现，解决视觉冲突需要注意的参与（Zhang et al., Neuron, 2011），这与当前研究结果形成有趣对比，说明解决视觉冲突需要注意，但并不需要意识相关机制的参与。