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前景-背景分割的神经机制

发表时间:2020-11-30 22:01:00  来源:野望文存  浏览:次   【】【】【
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来源 | 华南师大心理学院官网


近日,《美国科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS)在线刊发了我校心理学院张喜淋课题组的论文: A source for awareness-dependent figure-ground segregation in human prefrontal cortex (https://doi.org/10.1073/pnas.1922832117),该研究首次揭示了前额叶是依赖于意识的前景-背景分割(figure-ground segregation)的调控中枢。心理学院2018级硕士研究生黄玲同学为论文第一作者,张喜淋研究员为论文唯一通讯作者,我校为第一完成单位。该研究得到国家自然科学基金委和广州市重点领域研发计划等项目的支持。


前景-背景分割作为视知觉产生的第一步,直接决定了我们对复杂视觉场景中客体的检测、定位和识别,是视觉系统最重要的功能之一。例如,我们能正确定位和识别下图中有一只小鸟,则需要视觉系统把小鸟这一客体(前景)从其复杂视觉背景中分割出来。



研究表明,前景-背景分割可能包含边缘检测(boundary-detection)、区域填充(region-filling)和背景抑制(background-suppression)三个加工过程。边缘检测是由神经元间的水平连接导致的相同或相似特征间的抑制而对前景和背景间特征变化进行检测的过程;区域填充是相同或相似特征间的兴奋性而导致组成前景的特征产生知觉组织,从而使得整个前景信号增强的过程;背景抑制是已经从背景中分割出来的前景对其同一性背景特征进行抑制的过程。然而,目前关于此三个过程的神经调控机制并不清晰。张喜淋课题组利用心理物理学和功能性磁共振成像(fMRI)揭示了边缘检测过程独立于意识且主要发生在初级视皮层(V1);区域填充和背景抑制均依赖于意识且分别受到额眼区(FEF)和背外侧前额叶(DLPFC)的反馈调控:FEF反馈增强了前景中相同或相似特征的信号,DLPFC则反馈抑制了对背景特征的加工。前景增强和背景抑制从而使得前景-背景得以成功分割。该研究的创新和科学意义在于不仅首次发现了前景-背景分割中不同加工过程的意识依赖性差异,且揭示了前额叶是其意识依赖性的核心调控中枢,同时也促进学界重新认识前额叶脑区在图像理解、知觉组织及意识中的重要作用。


张喜淋博士于2018年加入我校心理学院。入职以来,已以我校作为第一单位、第一或通讯作者身份在PNAS(2020)、PLoS Biology(2018)、Neuroscience Bulletin(2020)和生理学报(2019)上发表论文4篇;荣获2019年度美国心理科学学会(APS)学术新星(Rising Star)(该年度唯一获得此项殊荣的中国大陆学者),且2018年获得国家自然科学基金面上项目1项、2020年获得国家自然科学基金优秀青年基金项目。张喜淋博士主要利用心理物理学、脑成像、眼动和计算模型研究视知觉、注意、意识、情绪及其神经机制。实验室长期面向海内外招收博士后并欢迎具有不同背景研究生的加入,包括(但不限于)心理学、计算机、数学、生物、物理等学科背景。



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责任编辑:蔡学森