當(dāng)熟悉的物體變得模糊時大腦如何感知它們

NIPS 的研究人員探索了大腦神經(jīng)元機(jī)制，即使它們模糊不清，也可以感知熟悉的圖像。他們發(fā)現(xiàn)，在重復(fù)經(jīng)歷后執(zhí)行視覺方向辨別任務(wù)的大鼠中，對低對比度而不是高對比度視覺刺激做出反應(yīng)的神經(jīng)元數(shù)量有所增加。這些神經(jīng)元在正確選擇中表現(xiàn)出比錯誤選擇試驗更強(qiáng)的活動。這些神經(jīng)元有效地代表了低對比度刺激。因此，V1 活動中的低對比度偏好可能有助于改善低對比度視覺辨別力。

對象的外觀經(jīng)常會發(fā)生變化。例如，在昏暗的夜晚或霧中，物體的對比度降低，難以區(qū)分。然而，在反復(fù)遇到特定物體后，即使它們變得模糊不清，大腦也能識別它們。導(dǎo)致感知低對比度熟悉物體的確切機(jī)制仍然未知。

在初級視覺皮層(V1)，大腦皮層專門處理基本視覺信息的區(qū)域，視覺反應(yīng)被認(rèn)為直接反映了外部輸入的強(qiáng)度。因此，高對比度的視覺刺激會引起強(qiáng)烈的反應(yīng)，反之亦然。

在這項研究中，Rie Kimura 和 Yumiko Yoshimura 發(fā)現(xiàn)，在大鼠中，重復(fù)經(jīng)歷后優(yōu)先響應(yīng)低對比度刺激的 V1 神經(jīng)元數(shù)量增加。在這些神經(jīng)元中，低對比度的視覺刺激引起更強(qiáng)的反應(yīng)，而高對比度的刺激引起更弱的反應(yīng)。當(dāng)大鼠正確感知低對比度熟悉的物體時，這些低對比度偏好神經(jīng)元表現(xiàn)出更明顯的活動。Science Advances中首次報道了V1 中的低對比度偏好以一種依賴于經(jīng)驗的方式得到加強(qiáng)，以很好地表示低對比度視覺信息。這種機(jī)制可能有助于對熟悉的物體的感知，即使它們是模糊的。

“這種靈活的信息表示可以實現(xiàn)對具有任何對比度的熟悉物體的一致感知，”木村說。“我們大腦的靈活性使我們的感覺有效，盡管您可能沒有意識到這一點(diǎn)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以通過不僅結(jié)合高對比度(迄今為止普遍認(rèn)為的首選神經(jīng)元)，而且還結(jié)合低對比度來重現(xiàn)人類感覺。更喜歡神經(jīng)元，這是這項研究的主要重點(diǎn)。”

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