2017-10-07 20:00

上海生科院发豁亮暗光斑视觉后像的差池称性及其皮层下发源的神经

 1月11日,,《神经科学杂志》在线颁发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题为《亮暗光斑视觉后像的差池称性与皮层下ON和OFF通路间的差池称性彼此关联》的研究论文。视觉后像(Afterimage)是指较长时刻凝望视觉刺激后,当刺激消散或把眼光及凝望点移开到单色均一配景下如白帆布或白墙,人们常看到短暂并逐渐削弱的、与原视觉刺激极性相反的视觉图像残留的征象,故而称为后像(图1)。视觉后像有正的或负的两种,是一种正常的视觉心理征象,也是试探视觉脑机制的一个重要窗口。

在皮层下视觉通路中,视网膜(retina)和丘脑外膝体(dLGN)存在由ON和OFF细胞构成的两个平行通路,它们别离编码亮度增进和镌汰的亮度变革信息。连年的研究发明人对视觉刺激的亮度变小比对视觉刺激的亮度变大更敏感,并且最近的电心理尝试显现视觉体系中ON和OFF通路对视觉刺激亮度变革信息的回响存在着差池称性。这些尝试功效为表明视觉感知层面上的差池称性提供了神经基本。实际糊口中,当我们盯着白色或玄色的视觉刺激一段时刻后,在视觉刺激撤消后的一个短暂且刻内可以感知到极性相反的视觉后像。因此我们的题目是:亮暗刺引发生的视觉后像之间是否也存在着差池称性?皮层下ON和OFF通路间对亮暗刺激撤消回响是否有差池称性呢?如都存在着差池称性,那么二者的差池称性是平行的吗?

王伟课题组的研究职员团结人的生理物理尝试和视觉尝试动物家猫丘脑外膝体(dLGN)单细胞记录尝试,对上述题目举办了深入研究(图2)。生理物理尝试功效表现,暗光斑刺激(撤消)发生的视觉后像比亮光斑刺激(撤消)发生的视觉后像更强并且一连时刻更久。在dLGN上的电心理尝试功效表现,ON细胞对暗光斑刺激撤消回响的发放率高于OFF细胞对亮光斑刺激撤消回响的发放率,而且ON细胞的回响比OFF细胞更耐久。视觉尝试动物外膝体电心理尝试功效和民气理物理尝试功效同等。通过对来自视网膜的S-potential的说明,研究职员发明上述的ON和OFF细胞对亮暗光斑刺激撤消回响强度的差池称性,着实在视网膜神经节细胞中就已经存在,可是在回响时程上的差池称性只在外膝体中存在。研究职员还发明ON和OFF细胞间回响强度的不同只存在于X型细胞中,而在Y型细胞中并不存在这种差池称性。另外,研究职员还发明ON和OFF细胞吸取到的克制性输入的差池称,也许导致了ON和OFF细胞对亮暗光斑刺激撤消回响的差池称性。

该研究初次显现了亮暗光斑刺引发生的视觉后像在感知强度和一连时刻上存在明明的差池称性,并且这种差池称性与皮层下ON和OFF细胞对亮暗光斑刺激撤消回响的差池称性相同等,支持简朴的亮暗视觉后像皮层下发生的神经机制。

这项事变在王伟指导下,首要由博士生李辉完成。该事变获得国度天然科学基金(31571078,81601628)、“973”项目以及神经科学国度重点尝试室支持。

图1:神经所大楼和神经所符号为例的视觉后像。盯着左侧图中的赤色十字凝望30秒,再把视线转移到右侧的红十字,这时尽量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回响,而且对暗光斑刺激的撤消有强的偏好回响。OFF细胞对暗光斑刺激有强的偏好回响,而且对亮光斑刺激的撤消有强的偏好回响。这种皮层下ON和OFF细胞对相反极性刺激撤消的回响也许是视觉后像发生的缘故起因。B.对亮斑刺激一段时刻后撤消,被试会看到黑的视觉后像,而对暗斑刺激一段时刻后撤消,被试会看到白的视觉后像。C.丈量视觉后像比拟度(亮暗感知强度)的尝试表示图。D.个别被试生理物理尝试功效。每一位被试都表现暗光斑刺引发生的视觉后像更强。E.生理物理尝试群体尝试功效。F.外膝体ON和OFF细胞对极性相反光斑刺激撤消后的群体回响。ON细胞的均匀回响强度大于OFF细胞的均匀回响强度。G.外膝体ON和OFF细胞对刺激撤消回响的相对强度漫衍和统计说明。