一項國際合作闡明了有助于準確識別運動圖像的機制。

想象一下在街上遇到一個朋友，想象他們每走一步，你的視覺系統必須從頭開始處理他們的圖像，以便識別他們?，F在想象一下，如果在我們周圍移動的每一個物體和生物都會發生同樣的事情。我們將生活在一個不斷的不確定和不一致的狀態中。幸運的是，事實并非如此。

我們的視覺系統能夠保留在運動中獲得的信息，從而為我們呈現更一致的周圍環境畫面。這些是 SISSA 與賓夕法尼亞大學和魯汶大學合作進行的一項研究的結果，該研究發表在Nature Communications上，解釋了這種現象的神經元基礎。

“所有感官系統的最大挑戰之一是保持對我們周圍環境的一致表示，盡管我們周圍不斷發生變化。視覺系統也是如此，”Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) 視覺神經科學實驗室主任 Davide Zoccolan 解釋道?！翱纯次覀冎車何矬w、動物、人，都在移動。我們自己也在移動。這會觸發視網膜獲取的信號的快速波動，直到現在還不清楚相同類型的變化是否適用于視覺皮層的更深層，在那里信息被整合和處理。如果是這樣的話，我們將生活在巨大的混亂中。”

一段時間以來，人們已經知道，在視覺刺激呈現后由視網膜產生的信號會到達視覺皮層內的一組連續處理階段，這些階段根據微調的層次結構排列。正是這種處理序列使我們能夠識別物體或面部，并且無論其角度或位置如何，都可以做到這一點。這已在靜態刺激的情況下得到證明，并且可以通過沿皮層層次逐漸建立的圖像編碼的不變性來解釋。

為了研究動態情況下是否存在類似過程，來自 SISSA、賓夕法尼亞大學 (Penn) 和魯汶大學 (KU Leuven) 的研究人員在 Zoccolan 的領導下，分析了嚙齒動物不同視覺皮層區域的神經元產生的信號：動態視覺刺激的呈現。該研究結果已發表在 《自然通訊》上。

“我們使用了三個不同的數據集：一個由 SISSA 的 Liviu Soltuzu 收集，一個由 KU Leuven 的 Kasper Vinken 在 Hans Op de Beeck 領導的小組中收集，另一個由西雅圖艾倫腦科學研究所免費提供，”科學家?！懊總€人使用的視覺刺激都是不同類型的。在 SISSA 中，我們制作了專門的視頻剪輯，展示了以不同速度移動的物體。其他數據集是使用各種剪輯獲得的，包括電影?！?/p>

接下來，研究人員通過結合由賓夕法尼亞大學的 Eugenio Piasini 和 Vijay Balasubramanian 與 SISSA 科學家（Liviu Soltuzu、Paolo Muratore 和 Riccardo Caramellino）合作開發的復雜算法和模型，分析了視覺皮層不同區域記錄的信號。研究人員開發了一個理論框架，以幫助將電影中的圖像與特定神經元的活動聯系起來，以確定神經信號如何在不同時間尺度上演變。

Balasubramanian 解釋說：“這門科學的藝術正在尋找一種分析方法，以表明隨著大腦越來越深入，視覺圖像的處理會變得越來越慢?！?“不同層次的大腦在不同的時間尺度上處理信息——有些事情可能更穩定，有些事情可能更快。很難判斷時間尺度是否在整個大腦中發生變化，因此我們的貢獻是設計一種方法來做到這一點。”

無論視覺刺激的性質如何，結果都保持一致：“我們觀察到在視覺系統的更深階段記錄的神經元反應的持久性增加，這是一種‘感知恒常性’，保證了視覺編碼的一定程度的穩定性。信息并消除在早期視覺區域觀察到的波動”Zoccolan 解釋道。“而且不僅如此。我們還注意到一種形式的“內在”持久性隨著視覺區域的層次而增加。在更深的區域，即使在刺激消失后，神經反應也會保持幾百毫秒，這保證了圖像編碼的最短持續時間，這反過來又確保了信息得到正確處理，并且對刺激是正確校準的?！?/p>

視覺系統似乎已經制定了一種理想的策略，可以為我們提供一個更一致、更安全的世界：一方面限制過快的波動，另一方面確保我們不會丟失潛在的有價值信息。