研究发现，视觉错觉揭示了支配意识的关键大脑规则
研究发现，视觉错觉揭示了支配意识的关键大脑规则
视觉错觉不仅是一种有趣的视觉现象，更是研究大脑如何处理视觉信息的重要窗口。最近，科学家通过老鼠实验揭示了大脑视觉皮层在处理视觉错觉时的关键机制，这一发现为我们理解意识的本质提供了新的线索。
霓虹灯色彩扩散错觉示例：大脑将不同颜色的细线感知为具有明显边界的实心形状的一部分
这项研究的重点是霓虹灯色彩扩散错觉，这种错觉在坚实的背景上融合了细线的图案。这些线的一部分是不同的颜色（比如上面的例子中的石灰绿），大脑将这些线感知为具有明显边界的实心形状的一部分 —— 在这种情况下是圆形。闭合的形状看起来也比其周围的线条更亮。
众所周知，这种错觉会导致人类大脑错误地填充和感知不存在的轮廓和亮度 —— 但关于这种错觉发生时大脑中发生了什么一直存在争议。现在，科学家们第一次证明了这种错觉在老鼠身上也起作用，这使他们能够窥视啮齿动物的大脑，看看发生了什么。
具体来说，他们放大了大脑中被称为视觉皮层的部分。当光线照射到我们的眼睛时，电信号通过神经发送到视觉皮层。这个区域处理视觉数据并将其发送到大脑的其他区域，使我们能够感知周围的世界。
视觉皮层由六层神经元组成，依次编号为V1、V2、V3等等。每一层负责处理进入眼睛的图像的不同特征，V1神经元处理第一层也是最基本的数据层，而其他层属于“高级视觉区域”。这些神经元负责比V1神经元更复杂的视觉处理。
到目前为止，科学家们一直在争论V1神经元对错觉亮度的反应程度，比如人们在看霓虹灯颜色扩散错觉时感受到的亮度。在对小鼠进行的一系列实验室实验中，研究人员现在已经证明，这些神经元在这一过程中起着基本作用，它们的活动也受到V2神经元反馈的调节。所以在这些视觉皮层的不同层之间有一个来回的循环。
研究人员在近期发表在《自然通讯》杂志上的一篇论文中说，这一知识可能会加强我们对意识的理解。
东京大学系统创新系副教授Masataka Watanabe在一封电子邮件中指出：“观察到的V1和V2在处理幻觉过程中的关系表明，意识是一个自上而下的过程，而不是自下而上的过程。”
自上而下的处理指的是，我们的大脑通过考虑之前的经验来解释周围环境的方式，而不是仅仅依赖于视觉刺激。相比之下，纯粹的自下而上的处理方法会把图像的不同特征像拼图一样拼凑在一起，在没有人的记忆输入的情况下，形成一幅连贯的图片。
Masataka Watanabe说，其他研究暗示意识是一个自上而下的过程，但对老鼠的研究为它提供了直接的证据。然而，答案并不是非黑即白，因为一些人认为意识可能来自两者的混合。
新的证据是什么？在这项研究中，研究人员向老鼠展示了霓虹灯颜色扩散错觉和其他类似的图案，这些图案不会引发错觉。同时，Watanabe和他的同事们用植入的电极测量了啮齿动物大脑中神经元的活动。
研究小组还通过评估小鼠瞳孔放大或缩小的程度，来测量小鼠是否认为这些错觉是明亮的。这种反应与人类感知光线水平变化时的反应相匹配。
V1神经元对虚幻和非虚幻图像都有反应，但它们对前者的反应时间更长。研究小组报告称，这支持了V1神经元需要来自高级视觉区域的反馈来处理这些错觉的理论。
研究人员随后尝试通过实验抑制高级视觉区神经元的活动，发现V1神经元对幻觉的反应不太可能。这进一步证明，需要更高层次的反馈回路来感知错觉。
Watanabe说，展望未来，研究小组计划进行进一步的研究，他们将干扰小鼠高级视觉区域神经元的活动。他们希望这一发现能进一步揭示老鼠意识的神经机制，进而揭示人类意识的神经机制。
本文原文来自腾讯新闻