Cell子刊：北大用自创双光子成像技术发现神经元的奥秘
北京大学生命科学学院及麦戈文脑科学研究所的研究人员发表了题为“Complex Pattern Selectivity in Macaque Primary Visual Cortex Revealed by Large-Scale Two-Photon Imaging”的文章，利用这一课题组最新发展的清醒猴双光子成像技术，发现初级视觉皮层V1神经元对复杂形状的选择性反应。
初级视皮层V1神经元对复杂形状的选择性
这一研究成果公布在Current Biology杂志上，由唐世明课题组完成。
视觉是高等动物最重要的感觉，超过80%的外界信息经由视觉获得，视觉识别也是机器学习及人工智能研究的核心问题。初级视皮层V1是大脑视觉信息处理的第一站，自Hubel & Wiesel上世纪60年代在V1的开创性研究工作以来，经过该领域科学家们几十年的努力，建立了经典的视觉信息处理等级学说，初级视皮层V1神经元被认为是主要处理视觉形状中的局部朝向信息，V1也被认为是理解得最为透彻的视觉区域。
唐世明研究组在前期研究工作中，成功建立了清醒猴双光子成像技术(Neuron，2017)，在此项研究中，利用该技术研究了多达1000个V1神经元对近万个视觉形状的反应。结果发现，近半数的V1神经元对圆弧、角等复杂形状选择性反应，这些神经元虽然对线段的朝向也有选择性，但反应幅度通常很弱。
这一发现表明，在视觉信息处理等级中，存在一个早期的复杂形状特征检测阶段，V1表层神经元作为形状检测器直接编码复杂的局部形状元素。这一研究成果可能改变以往人们对大脑视觉信息处理的认识，也对机器学习和人工智能研究有新的启发。
以往传统神经电生理研究主要利用微电极记录，对视皮层神经元采样很稀疏，使用的刺激数量也较为有限，可能只是看到了V1神经元反应的冰山一角。该项研究使用双光子成像，可以对视场内几乎所有神经元密集采样，在长期稳定的成像时间内，系统地研究V1神经元群对大量视觉形状的反应，因而能揭示视觉神经元反应的全貌。该项技术也能应用到其他脑区，研究选择性注意、工作记忆等脑认知功能的神经机制。
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