PNAS：昆士兰脑研究所发现感觉脑部疾病的新线索

作者：认知神经科学前沿 • 更新时间：2023-02-07 11:29 •阅读 634

感觉系统的一个典型特征是，它们适应长期或重复的输入。这表明大脑对刺激所处的时间背景进行编码。在许多动物的中枢神经系统中已经观察到了感觉适应。使用对广泛的神经时空尺度敏感的技术，在许多动物的中枢神经系统中观察到感官适应活动。人们提出了两种相互竞争的模型来解释这一现象。一种假设是，适应反映了神经元对感觉输入的敏感性随着时间的推移而降低（"疲劳"说）。另一种观点认为，适应是由于神经元选择性的增加（"锐化"说）。

2023年2月1日，昆士兰脑研究所的Reuben Rideaux和Jason B Mattingley团队在PNAS ( IF:12.779）上发表了题为“Distinct early and late neural mechanisms regulate feature-specific sensory adaptation in the human visual system ”的文章。该研究使用了著名的 "倾斜后效应"实验，并使用EEG记录了被试在适应前后观看定向光栅时的全脑活动，且通过倒置编码模型来描述特征性的神经反应。结果发现当暴露于长时间或重复的感觉输入时，人脑中会触发两个不同的过程。该研究更清楚地阐明了人类大脑如何适应外部刺激的重要机制。

Reuben Rideaux博士表明，当光线进入眼睛时，大脑视觉区域的神经元开始放电，科学家们长期以来一直在争论，大脑是否会因为神经元疲劳而适应这种长时间的输入，或者更有选择性地激发以增强感知能力。

该研究首次表明，这两个过程都发生了，但它们在不同的时间点变得活跃。

研究小组设计了一个实验来测量一种称为倾斜后效应的现象 (一种视觉错觉)，其中长时间暴露于视觉刺激会导致随后感知方向的变化。

倾斜后效应和感觉适应的理论示意图

Reuben Rideaux博士解释说，如果盯着一块从垂直方向稍微顺时针旋转的黑白条纹几秒钟，然后观察一个完美的垂直图案，这些垂直条纹看起来会稍微逆时针倾斜。

实验设计和知觉方向判断

研究者在实验开始时使用脑电图（EEG）测量被试大脑的电活动，并在查看模式后再次测量。将结果与工作大脑的复杂计算模型进行了比较。

Reuben Rideaux博士表明，他们模拟了适应如何改变大脑活动的不同假设，发现无论是'疲劳'还是'锐化'都无法解释正在发生的事情。他们发现视觉神经元最初在适应阶段表现出疲劳，但在几百毫秒后，它们的行为方式表明它们正在增强感知能力。

Jason B Mattingley教授表明，这个过程可以比作完成一个拼图游戏。通常我们对拼图完成后应该是什么样子有一些想法，但是当你把拼图放在一起时，你必须注意每个拼图的细节，大脑将有关最终图像可能是什么样子的信息与眼睛传达的传入感官信息相结合，使我们能够识别我们所看到的东西。

这些结果有助于解释大脑中最复杂的过程之一，并为进一步研究当脑损伤或疾病导致大脑系统崩溃时会发生什么提供了一个基础。

大多数人都可以毫不费力地识别熟悉的物体和声音，但大脑需要执行的计算非常复杂，而且没有得到很好的理解。

更好地了解感觉系统如何在健康的大脑中工作可以告诉我们更多关于系统故障时会发生什么，为将来更好地诊断和治疗感觉障碍铺平道路。

第一作者

Reuben Rideaux

ARC DECRA Fellow

Queensland Brain Institute

通讯作者

Jason B Mattingley

UQ Laureate Fellow, Queensland Brain Institute

参考文献

Rideaux R, West RK, Rangelov D, Mattingley JB. Distinct early and late neural mechanisms regulate feature-specific sensory adaptation in the human visual system. Proc Natl Acad Sci U S A. 2023 Feb 7;120(6):e2216192120. doi: 10.1073/pnas.2216192120<svg version="1.1" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" x="0px" y="0px" viewBox="0 0 1000 1000" enable-background="new 0 0 1000 1000" xml:space="preserve" height="1em"> </svg>. Epub 2023 Feb 1. PMID: 3672425<svg version="1.1" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" x="0px" y="0px" viewBox="0 0 1000 1000" enable-background="new 0 0 1000 1000" xml:space="preserve" height="1em"> </svg>

实验室链接

Reuben Rideau

https://qbi.uq.edu.au/profile/12939/reuben-rideaux

Jason B Mattingley

https://qbi.uq.edu.au/mattingleygroup

资讯来源

昆士兰大学

https://qbi.uq.edu.au/article/2023/01/uq-research-may-provide-clues-sensory-brain-disorders

欢迎加入文献分享学习交流群，入群方式：

添加小编微信13295818579

备注（姓名-工作单位/院校-研究方向）

（可扫描下方二维码）