最新研究揭示视觉错觉背后的脑科学秘密

最新研究揭示视觉错觉背后的脑科学秘密

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腾讯

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https://new.qq.com/rain/a/20240504A0604Y00

视觉错觉不仅是一种有趣的视觉现象，更是揭示大脑工作原理的关键窗口。最近，一项发表在《自然通讯》杂志上的研究通过老鼠实验，首次揭示了视觉错觉背后的大脑处理机制，为理解意识的本质提供了新的线索。

什么是霓虹灯色彩扩散错觉？

霓虹灯色彩扩散错觉是一种视觉现象，在这种错觉中，当细线图案与背景形成鲜明对比时，大脑会将这些线条感知为具有明显边界的实心形状的一部分。例如，在一个坚实的背景上，如果一些线条呈现出不同的颜色（如图中的绿色），大脑会将这些线条感知为一个圆形的一部分，而且这个圆形看起来比周围的线条更亮。

这种错觉在人类中普遍存在，但关于大脑如何处理这种错觉的具体机制一直存在争议。为了更深入地理解这一过程，科学家们选择老鼠作为实验对象，因为老鼠的大脑结构与人类大脑有相似之处，这使得研究结果可以推广到人类身上。

视觉皮层的工作原理

视觉皮层是大脑中负责处理视觉信息的重要区域，由六层神经元组成，依次编号为V1、V2、V3等。每一层神经元负责处理不同层次的视觉信息：

• V1神经元：处理最基本的视觉信息，如线条的方向和边缘
• V2神经元：处理更复杂的视觉特征，如形状和颜色
• 高级视觉区域：负责更高级的视觉处理，如物体识别和场景理解

实验发现：V1与V2神经元的互动

研究人员通过向老鼠展示霓虹灯色彩扩散错觉和其他不会引发错觉的图案，同时使用植入电极记录神经元活动，发现了一些有趣的现象：

1. V1神经元的反应：V1神经元对虚幻和非虚幻图像都有反应，但对虚幻图像的反应时间更长。这表明V1神经元需要来自高级视觉区域的反馈来处理这些错觉。

2. V2神经元的作用：当研究人员抑制高级视觉区神经元的活动时，V1神经元对幻觉的反应显著减弱。这进一步证明了需要更高层次的反馈回路来感知错觉。

对意识本质的新认识

东京大学系统创新系副教授Masataka Watanabe指出，这些发现支持了“意识是一个自上而下的过程”的观点。这意味着，我们的大脑在解释周围环境时，不仅依赖于直接的视觉刺激，还会结合之前的经验和记忆。

虽然目前科学界对意识的本质仍存在争议，但这项研究为理解意识的神经机制提供了新的线索。未来，研究团队计划进一步干扰小鼠高级视觉区域神经元的活动，以更深入地揭示意识的神经基础。

这项研究不仅增进了我们对视觉错觉的理解，更为探索人类意识的奥秘开辟了新的研究方向。