论文摘要
视觉在我们与环境相互作用的过程中,起着非常重要的作用。在视觉信息处理过程中,运动（Motion）和形态（Form）经常联系在一起,但传统的观点认为,视觉的运动信息主要由背侧通路独立处理,而形态信息主要由腹侧通路独立处理。因而这两种信息究竟在大脑的哪个部位汇聚,以及两者是如何相互作用,从而影响视觉认知行为的神经机制目前尚不清楚。本课题以自身运动朝向感知为实验范式,采用三种视觉刺激:仅有运动信息的光流刺激（motion only）;仅有形态线索的视觉刺激（form only）;运动-形态联合刺激（motion-form combined）,以对运动光流刺激敏感的典型脑区颞上沟脑区（Superior Temporal Sulcus,STS）为目标脑区,分别从以下几个方面探索运动和形态的相互作用:1)该区域是否存在对形态线索敏感的神经元;2)形态信息是否对该区域的运动信息处理有影响;3)如果有影响,具体作用方式是什么。通过对不同视觉刺激下神经元的放电活动进行分析,结果发现:在95个记录的颞上沟区神经元中,在form only条件下,没有发现对形态有显著方向调谐的神经元,而有54个（56.8%）神经元对运动有显著方向调谐（p<0.05,one-way ANOVA）;但在时程调控上,有14.7%（14/95）的神经元在form only刺激下的放电活动相对基线有显著提高（p<0.05,Wilcoxon test）。在combined刺激下,这54个在motion only条件下调谐显著的神经元,有13个（24.1%）对形态出现显著方向调谐（p<0.05,two-way ANOVA）,对运动有显著调谐的细胞也由原来的54个（56.8%）增至75个（79.0%）。这些结果说明,虽然该区域对形态刺激的反应较弱,但形态对运动信息的处理有一定的影响。为了进一步探索形态是如何影响运动信息处理的,我们分别从偏好方向的改变、放电幅度的调节、调谐波宽的变化等方面进行量化。结果发现:1)在形态刺激下,有44.4%（24/54）的神经元对运动的调谐偏好方向明显变大（偏移大于45°）;2)在放电幅度方面,有48.1%（26/54）的神经元放电频率有明显影响（调节指数MIabs大于0.05）,并且形态对运动信息的影响表现为增益调节（Gain Modulation）;3)在形态刺激下,神经元对运动的调谐波宽也发生了变化,其中有38.9%（21/54）的神经元的波宽在运动形态方向一致的combined刺激下比motion only刺激下显著变小了（波宽减小变化率大于10%）;而有16.7%（9/54）的神经元的波宽combined下比motion only下显著变大（波宽增大变化率大于10%）,提示形态信息可能影响了该区域神经元对运动信息编码的敏感性。为了进一步验证这一点,我们采取了精细角度下（即相对正前方变化范围为-15?15?）的形态和运动刺激,然后通过神经元功能曲线对神经元朝向判别敏感性进行量化,结果发现形态与运动线索朝向一致时,35.3%（6/17）的神经元阈值降低了,也就是说形态信息影响了该区域神经元对运动朝向的判别敏感性。除此之外,我们还发现,形态信息对运动的调节参数:如增益调节指数与细胞所在的解剖位置有关,具体表现为由后向前的指数的标准差增大。说明颞上沟解剖位置靠前的区处理运动和形态线索的神经元有相互作用的差异性更大。通过本课题的研究,我们对视觉信息处理有了更进一步的认识,视觉运动和形态信息在大脑中处理并不是相互独立的。同时,我们的研究也为计算机视觉中运动和形状相关的智能识别提供了一定的理论指导意义。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 蒋丹青
导师: 陈爱华
关键词: 颞上沟区,光流,运动线索,形态线索,相互作用,增益调节
来源: 华东师范大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 生物学
单位: 华东师范大学
分类号: Q429.2
总页数: 76
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