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大脑如何毫秒级消除视觉歧义?《Nature Neuroscience》揭示神经协作新机制

2026-09-22 12:47 泉水 Cold Spring Harbor Laboratory 阅读 0
核心摘要: 冷泉港实验室研究人员发现,初级视觉皮层(V1)与高级视觉区(LM)通过双向反馈回路构建“动态共识”。研究表明,当视觉信号一致时,大脑会通过“近似线吸引子”机制维持活动;而当信

大脑如何毫秒级消除视觉歧义?《Nature Neuroscience》揭示神经协作新机制

每当我们身处暗处,衣架可能被瞬间误认为闯入者,但大脑总能迅速修正这类错觉,将模糊的感官信号整合为连贯的知觉。近日发表在《Nature Neuroscience》上的一项研究,揭示了大脑如何通过神经协作,在毫秒级时间内消解感官歧义,实现知觉统一。

该研究由冷泉港实验室(CSHL)的Mitra Javadzadeh博士领导,联合剑桥大学与伦敦大学学院的科研团队共同完成。研究指出,大脑皮层并非单纯的层级处理管道,而是通过持续的“动态共识构建”(consensus building)机制来处理信息。

双向对话:V1与LM的深度互动
哺乳动物大脑的初级视觉皮层(V1)主要接收来自丘脑的原始感官流,而邻近的更高层级区域——后内侧视觉区(LM)则负责处理上下文和场景模式。研究团队通过训练小鼠执行视觉判别任务,并利用多通道电生理技术同时记录了V1区的194个神经元和LM区的228个神经元。为了验证因果关系,研究人员通过光遗传学手段,选择性地抑制了表达小清蛋白(parvalbumin-positive)的抑制性中间神经元,从而在约150毫秒内“敲除”特定脑区,精准捕捉到了神经元间的交互动态。

“近似线吸引子”:知觉稳定的物理基础
基于生物实验数据,科研团队构建了一个非线性人工神经网络模型。研究发现,V1与LM之间的双向兴奋性连接实现了一种数学上的“近似线吸引子”(approximate line attractor)。这种机制表现为:当V1与LM的活动模式一致时,神经信号会被延长维持,从而稳定知觉;反之,若两者产生冲突,不兼容的信号会迅速衰减,这一过程快到足以在信息进入意识前剔除感知错误。

从生物机制到人工智能
Javadzadeh博士认为,这种动态共识构建可能不仅限于视觉系统,而是整个新皮层通用的整合蓝图。这一研究对于理解精神分裂症等感官整合失调的疾病具有重要临床意义。此外,该原理还为人工智能领域提供了新启发:通过引入类生物的“共识构建”机制,多智能体AI网络有望在处理实时冲突数据时展现出更强的稳定性和鲁棒性。

“我们了解大脑的各个功能模块,但究竟是什么将它们粘合在一起?”Javadzadeh问道,“通过理解这种协作机制,我们正逐步揭开大脑作为一个整体运作的奥秘。”


Journal Reference: Javadzadeh, M., et al. (2024). Dynamic consensus building between visual areas via reciprocal connectivity. Nature Neuroscience. DOI: 10.1038/s41593-024-01777-6

  • Media Contact: Samuel Diamon
  • Source: CSHL
  • Image Credit: Image credited to Cheadle lab/CSHL
  • Original Research is Open Access: Nature Neuroscience (September 18, 2026). “Reciprocal Connections Dynamically Build Consensus Between Neocortical Areas.” Authors: Mitra Javadzadeh, Marine Schimel, Sonja B. Hofer, Yashar Ahmadian & Guillaume Hennequin.
  • DOI: 10.1038/s41593-026-02437-3
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