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1月11日，《神经科学杂志》在线发表了中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所王伟研究组的研究论文，题为《亮暗光斑视觉后像的不对称性与皮层下ON和OFF通路间的不对称性相互关联》。该研究首次揭示了亮暗光斑刺激产生的视觉后像在感知强度和持续时间上存在明显的不对称性，并阐明了其皮层下神经机制。

视觉后像是指较长时间注视视觉刺激后，当刺激消失或注视点移开至单色均一背景时，人们常看到短暂且逐渐减弱的、与原视觉刺激极性相反的视觉图像残留现象。视觉后像有正负两种，是一种正常的视觉生理现象，也是探索视觉脑机制的重要窗口。

在皮层下视觉通路中，视网膜和丘脑外膝体存在由ON和OFF细胞组成的两个平行通路，分别编码亮度增加和减少的信息。近年研究发现，人对亮度变小的刺激比亮度变大的刺激更敏感，且电生理实验揭示ON和OFF通路对亮度变化信息的反应存在不对称性。本研究结合人的心理物理实验和家猫外膝体单细胞记录实验，深入探讨了亮暗刺激产生的视觉后像是否也存在不对称性，以及皮层下ON和OFF通路对刺激撤除反应的不对称性是否平行。

心理物理实验结果显示，暗光斑刺激撤除产生的视觉后像比亮光斑刺激撤除产生的视觉后像更强且持续时间更久。外膝体电生理实验显示，ON细胞对暗光斑刺激撤除反应的发放率高于OFF细胞对亮光斑刺激撤除反应的发放率，且ON细胞反应更持久。通过分析来自视网膜的S-potential，研究人员发现上述反应强度的不对称性在视网膜神经节细胞中就已存在，但反应时程的不对称性仅在外膝体中存在。此外，ON和OFF细胞间反应强度的差别仅存在于X型细胞中，Y型细胞中不存在这种不对称性。ON和OFF细胞接收到的抑制性输入的不对称，可能导致了这种反应不对称性。

该研究支持简单的亮暗视觉后像皮层下产生的神经机制，为理解视觉感知的神经基础提供了重要见解。

这项工作在王伟指导下，主要由博士生李辉完成。该工作得到国家自然科学基金（31571078，81601628）、“973”项目以及神经科学国家重点实验室支持。

图1：神经所大楼和神经所标志为例的视觉后像。盯着左侧图中的红色十字注视30秒，再把视线转移到右侧的红十字，这时尽管右侧的图像是没有颜色的灰色图像，你会感知到图片原先的颜色。

图2：A. ON细胞对亮光斑刺激有强的偏好反应，并且对暗光斑刺激的撤除有强的偏好反应。OFF细胞对暗光斑刺激有强的偏好反应，并且对亮光斑刺激的撤除有强的偏好反应。这种皮层下ON和OFF细胞对相反极性刺激撤除的反应可能是视觉后像产生的原因。B.对亮斑刺激一段时间后撤除，被试会看到黑的视觉后像，而对暗斑刺激一段时间后撤除，被试会看到白的视觉后像。C.测量视觉后像对比度（亮暗感知强度）的实验示意图。D.个体被试心理物理实验结果。每一位被试都显示暗光斑刺激产生的视觉后像更强。E.心理物理实验群体实验结果。F.外膝体ON和OFF细胞对极性相反光斑刺激撤除后的群体反应。ON细胞的平均反应强度大于OFF细胞的平均反应强度。G.外膝体ON和OFF细胞对刺激撤除反应的相对强度分布和统计分析。