IT之家 9 月 15 日消息，錯(cuò)覺，指我們所看到和感知到的物體與眼睛接收到的感官輸入信息不相符的現(xiàn)象。以下方圖像為例，其感官輸入是四個(gè)類似“吃豆人”的黑色圖形，但我們實(shí)際看到或感知到的卻是一個(gè)白色正方形，這便是一種錯(cuò)覺。

在《自然?神經(jīng)科學(xué)》（Nature Neuroscience）期刊發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的研究人員與艾倫研究所（Allen Institute）的團(tuán)隊(duì)合作，確定了在檢測(cè)這些錯(cuò)覺（更具體地說(shuō)，是它們的外邊緣或“輪廓”）中起關(guān)鍵作用的核心神經(jīng)回路和細(xì)胞類型，以及該回路的工作原理。

Shin Hyeyoung 博士（現(xiàn)任職于首爾大學(xué)）、Hillel Adesnik 博士及其團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一組特殊細(xì)胞，名為 IC 編碼神經(jīng)元（IC–encoder neurons）。這類細(xì)胞能促使大腦“看見”實(shí)際不存在的事物，而這一過(guò)程屬于“循環(huán)模式補(bǔ)全”（recurrent pattern completion）的一部分。

Shin 表示：“由于 IC 編碼神經(jīng)元具備驅(qū)動(dòng)模式補(bǔ)全的獨(dú)特能力，我們認(rèn)為它們可能擁有特殊的突觸輸出連接，使其能高效重建這種模式。我們還發(fā)現(xiàn)，這些神經(jīng)元會(huì)接收來(lái)自更高層級(jí)視覺區(qū)域的‘自上而下’的輸入信號(hào)。錯(cuò)覺的表征首先在更高層級(jí)的視覺區(qū)域形成，隨后反饋至初級(jí)視覺皮層；而當(dāng)這些信息反饋時(shí)，初級(jí)視覺皮層中的 IC 編碼神經(jīng)元會(huì)接收該信號(hào)?！边@一過(guò)程類似管理者向基層員工下達(dá)任務(wù)指令：指令源于更高層級(jí)，再由基層人員執(zhí)行。在此情境下，“指令”即“看見或感知到實(shí)際不存在的事物”。

結(jié)合大腦視覺功能與上述圖形案例來(lái)看：大腦的更高層級(jí)將圖像解讀為正方形，隨后便指令較低層級(jí)的視覺皮層“看到正方形”，即便實(shí)際的視覺刺激僅由四個(gè)未完整閉合的黑色圓形構(gòu)成。

Shin、Adesnik 及其團(tuán)隊(duì)通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)得出這一發(fā)現(xiàn)：向小鼠展示類似“卡尼薩三角”（Kanizsa triangle）的錯(cuò)覺圖像，同時(shí)觀測(cè)其腦部電活動(dòng)模式；隨后，在無(wú)錯(cuò)覺圖像呈現(xiàn)的情況下，采用“雙光子全息光遺傳學(xué)”（two-photon holographic optogenetics）技術(shù)，向小鼠的 IC 編碼神經(jīng)元發(fā)射光束。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，即便不存在錯(cuò)覺刺激，IC 編碼神經(jīng)元仍能觸發(fā)與呈現(xiàn)錯(cuò)覺圖像時(shí)相同的腦部活動(dòng)模式。研究人員通過(guò)刺激這類特殊神經(jīng)元，成功模擬出了相同的大腦活動(dòng)。

據(jù)IT之家了解，該研究成果不僅闡明了大腦中視覺系統(tǒng)與感知功能的運(yùn)作機(jī)制，還為理解該系統(tǒng)功能異常相關(guān)疾病提供了重要啟示。艾倫研究所副研究員 Jerome Lecoq 博士指出：“在某些疾病中，大腦會(huì)出現(xiàn)異?；顒?dòng)模式。例如在精神分裂癥患者中，這種異常模式與隨機(jī)出現(xiàn)的物體表征有關(guān)。若無(wú)法理解這些物體表征的形成機(jī)制，以及大量細(xì)胞如何協(xié)同作用以產(chǎn)生這些表征，就難以對(duì)相關(guān)疾病進(jìn)行有效治療。因此，明確哪些細(xì)胞、在大腦的哪一層級(jí)參與這些活動(dòng)，具有重要的臨床參考價(jià)值?！?/p>

艾倫研究所“開放視野計(jì)劃”（OpenScope program）的研究人員也參與了該研究中的部分實(shí)驗(yàn)。該計(jì)劃允許外部科學(xué)家提出實(shí)驗(yàn)方案，并利用研究所的尖端工具與設(shè)備開展實(shí)驗(yàn)。他們的研究首次證實(shí)：在小鼠體內(nèi)存在大腦更高層級(jí)區(qū)域向較低層級(jí)視覺區(qū)域（即 IC 編碼神經(jīng)元所在區(qū)域）傳遞信號(hào)的腦部活動(dòng)“反饋回路”。

Lecoq 表示：“開放視野計(jì)劃為伯克利分校的研究團(tuán)隊(duì)提供了獲取全腦范圍電生理記錄數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)。借助在小鼠大腦中分布的六個(gè)神經(jīng)像素探針（Neuropixels probes），研究人員能夠以毫秒級(jí)分辨率實(shí)時(shí)觀測(cè)到反饋回路的動(dòng)態(tài)活動(dòng)過(guò)程?！?/p>

該研究成果顛覆了以往對(duì)視覺感知的認(rèn)知范式：過(guò)去認(rèn)為視覺感知是一個(gè)被動(dòng)過(guò)程，即我們僅被動(dòng)接收并“吸納”周圍世界的信息；而新研究表明，視覺感知實(shí)則是一個(gè)主動(dòng)過(guò)程，我們對(duì)現(xiàn)實(shí)的感知是由一系列復(fù)雜的大腦計(jì)算所解讀和構(gòu)建的，這些計(jì)算過(guò)程進(jìn)而影響我們實(shí)際“看到”的事物。換言之，我們的視覺系統(tǒng)并非像相機(jī)那樣“如實(shí)”捕捉世界，而更類似電腦顯示器：它會(huì)基于復(fù)雜的計(jì)算、對(duì)數(shù)據(jù)的解讀以及過(guò)往經(jīng)驗(yàn)，向我們呈現(xiàn)特定的場(chǎng)景或圖像。

這一發(fā)現(xiàn)意味著，我們實(shí)際“感知”到的事物存在更大的可干預(yù)或可操控空間。