大脑如何在人群中找到友好的脸

当你在人群中寻找一个朋友时,想想他可能通过电话给你的线索,以帮助他找到他。“我穿着一件红衬衫,”他可能会说。“我在栏杆背后,还是”我站起身来挥舞着我的手“,它有助于专注于这些细节来缩小搜索范围。你无法一次处理你所看到的一切,而且一次一个人一个人地扫描一大群人就需要永远。神经科学家称这种注意力 - 参与您的视野中的特定特征或位置,使大脑更快地注意到它们。

在大脑中,视觉皮质的一些区域专注于捕捉非空间特征,如颜色,形状或取向; 其他人专门提取空间提示,如移动方向或项目的位置。大脑必须组装这些各种投入来做出我们视野中对象的决策,根据芝加哥大学神经科学家的研究,基于空间和特征的注意力都会相互影响,以帮助我们找到我们正在寻找的内容因为,无论是红灯还是朋友在人群中挥舞着手。

2014年,Freedman实验室的博士后,David Freedman博士,神经生物学博士,Guilhem Ibos博士,确定了一个称为侧脑室内区域(LIP)的大脑区域,其基于特征注意力组装和处理视觉信息,像颜色和运动的东西。在这项研究中,他们阐明了LIP中神经元的独特特征以及它们对视觉刺激的反应。

单个神经元根据手头的任务将选择性转移到颜色和方向。在猴子的实验中,如果受试者正在寻找向上移动的红点,则神经元将对类似于向上运动和接近红色的运动产生强烈反应。如果任务在几秒钟之后切换到另一种颜色和方向,那么相同的神经元将对新的组合更加敏感。

在新研究中,2016年8月17日发布的神经元, Ibos和Freedman在空间上引起了关注。再次训练猴子,以寻找一定颜色在某一方向上移动的点,但这次他们也必须在显示器的特定区域。所以,而不是仅仅寻找向上移动的红点,他们不得不在屏幕的右上角寻找红点向上移动,忽略位于其他地方的刺激。

单个神经元被调整到视觉空间的不同区域(称为接收场)。如果给定的图像被划分成正方形,每个神经元将响应不同的正方形。在实验中,Ibos和Freedman记录了猴子执行任务时个体神经元的活动,并且看到刺激的空间位置的注意力强烈地影响了LIP神经元的特征选择性。如果受试者正在寻找在记录的神经元的接受区域向上移动的红点,则基于特征的注意力对LIP神经元的影响大于如果受试者参加位于其接受场外的相同刺激物。

Freedman说:“这是两次关注的第一次。“这个特定的大脑部分(LIP)似乎非常灵活,根据你当时正在寻找的内容来改变它所响应的内容。”

结果似乎表明,LIP整合了大脑视觉处理系统中早期注意力的输入。例如,称为V4的视觉皮层中的区域对颜色和其他特征产生强烈反应,并且称为MT的区域响应于移动方向。LIP将它们放在一起,帮助大脑根据颜色,运动方向和空间位置找到所需的内容。

“更像LIP读出视觉皮层的活动,并用它来做出决定,”Ibos说。“这不是创造注意力的地方,更重要的是注意力神经元信号被处理的地方。”

Ibos说,下一步是了解LIP如何组装这些信息,以及它适合更大的决策过程。

“为什么LIP整合这些信号?它如何与其他皮层区域合作?我们认为,它在检测刺激是目标还是不是目标方面起着重要的作用。“他说。“研究的下一部分是了解LIP如何整合,组合和计算这种信息以做出决策。”

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