视觉皮层下通路与拓扑知觉

研究表明,视觉通路除了经典的视觉皮层通路外,还有一条“古老的”、快速的皮层下通路负责在有意识和无意识状态下快速处理与情绪相关的信息。皮层下视觉通路由上丘、枕核和杏仁核组成,而且不经过初级视觉皮层。我们前期研究表明,初级视觉皮层与拓扑知觉信息加工没有关系,而皮层下视觉通路负责处理视觉拓扑信息。基于这些发现,我们认为,在早期视觉中,大脑检测涉及生命攸关的信号,这些信号告诉大脑:环境中有物体出现或消失,使大脑进入警戒状态,这对物种的生存至关重要。因此,在早期视觉中,需要检测的要素只是物体的“出现”和“消失”,而不是“纹理”、“形状”等。“出现”和“消失”都是拓扑特征的变化。拓扑感知和皮层下视觉通路的存在可能是早期预警的神经基础。在灵长类动物中,视网膜外周区域主要由视杆细胞构成,该区域接收的视觉信息主要通过皮层下视觉通路进行处理;视网膜中心区域(即中央凹)主要由视锥细胞构成,视觉空间分辨率变得非常高,该区域视觉信息处理主要是由视觉皮层负责。研究表明,由视杆细胞构成的视网膜是个“古老”结构,在1亿多年前就出现了;而视锥细胞构成的视网膜类型较为“年轻”,在5000万年前才出现。所以,我们的视网膜从“古老”结构演化到“年轻”结构至少用了5000万年的时间,它是由一个古老结构和一个年轻结构共同组成的“嵌合体”。当我们讨论皮层下通路存在的意义时,我们也应该结合皮层通路的功能来统一考虑。

上丘-丘脑枕结节-杏仁核视觉皮层下通路及其生物学意义

上丘-丘脑枕结节-杏仁核通路是哺乳动物脑内的视觉皮层下通路之一。近来的研究提示这条通路和情绪相关的视觉信息处理有关。本综述提出这条通路可能更多地涉及到个体的警戒而不是简单的早期视觉信息处理,并且讨论了其生物学意义。在早期视觉过程中,大脑检测的不是"空间位置",也不是"是什么物体",而是警告大脑的信号:"有情况出现!",使大脑进入一种警戒状态。这种警戒状态对物种生存至关重要。因此,我们认为在视觉早期,对物体"出现"和"消失"的检测较之"质地"和"形状"等特征信息收集等更为重要。拓扑知觉和皮层下通路的存在可能就是机体视觉警戒的神经基础。"警戒"可能正是皮层下通路存在的生物学意义之一。

视觉恐惧加工的神经通路

对危险信号的快速警觉具有生物学意义,研究发现视觉恐惧信号可以经过两条不同的通路传达杏仁核:一条直接的皮层下通路,另一条是间接的视觉皮层通路。最近三年(2004—2006)一批脑成像和电生理研究对此进行了深入探讨。本文以此为基础对两条通路的主要神经结构,神经传递的先后过程以及它们间的关系进行了详细的综述。

空间频率影响恐惧面孔表情加工的神经通路

恐惧情绪由于其具有威胁性而优先得到有效的加工。其中空间频率作为处理面孔信息的基础成分,通过不同的神经通路影响恐惧面孔表情的加工。双通路观点认为在皮层下通路上,低空间频率的恐惧面孔表情存在优先传递性,高空间频率则主要通过皮层通路对恐惧面孔表情进行精细化加工;而多通路则能够更加灵活地处理空间频率对情绪加工的影响。未来研究应明确脑区及其子区域在多条通路上的作用,从而进一步验证视觉信息是如何影响情绪加工的。

人脑视觉意识的神经机制

意识的存在决定了人类生命的意义.意识问题被认为是21世纪科学要回答的一个最重要问题.意识科学正在成为认知和心理科学的皇冠,成为基础科学的顶峰.近20年来,随着认知科学、心理科学、神经科学和脑成像技术的发展,人们开始通过实验科学地研究意识问题,特别是与视觉意识相关的研究工作取得了很多重要进展.在这篇综述中,我们对以往的视觉意识研究工作进行了总结,并对未来的研究方向进行了展望.

情绪自动化加工的证据与争议

情绪信息对人类的生存非常重要,研究者一直在探讨情绪产生的本质问题:情绪的产生是"自动"的吗?已有的大量实验证据表明,情绪可以被快速识别,甚至在非注意条件下或者无意识条件下,情绪信息也可以被大脑(尤其是杏仁核)识别。大量实验结果分析了情绪自动化加工的表现,并探讨了情绪自动化加工的大脑机制:皮层下通路。视觉信息在视网膜接受后,经上丘脑与枕核传递至杏仁核,这条通路被称为皮层下通路,负责情绪信息的快速化加工。但是新的研究对已有的实验范式与技术手段进行了质疑,反驳情绪的自动化加工,并质疑皮层下通路存在的可能性。为了进一步理清情绪加工的本质与大脑机制,今后的研究应当采用更为严格地控制意识、注意资源的实验范式,以及采用更精确、更高时间与空间分辨率的技术手段。

威胁性信息检测的脑机制

快速而准确地检测威胁性信息是进化过程中形成的一种重要能力,是有效应对危险的前提条件,对有机体的生存具有重要价值。威胁性信息的检测由不同的神经通路合作完成。在视觉通道中,皮层通路的精确检测和皮层下通路的快速检测在杏仁核得到整合。杏仁核能接受多感觉通道的信息输入,并接受额叶的调节,是威胁性信息加工中连通自上而下加工和自下而上加工的枢纽。将来的研究需要进一步关注杏仁核的功能以及不同的神经通路如何合作完成威胁性信息的检测。