上海生科院张鸣沙组新文章解析空间感知

　　

生物通报道：来自中科院海生科院神经所，郑州大学附属第一医院等处的研究人员发表了题为“Asymmetric influence of egocentric representation onto allocentric perception”的文章，通过心理物理学的实验方法，发现了两种坐标系相互作用的机理。这首次报道了自我中心坐标系的空间信息对物体中心坐标系空间信息的处理速度的影响。相关成果公布在Journal of Neuroscience杂志上。

这项研究由张鸣沙研究组领衔完成，参与研究的包括张鸣沙研究员，研究助理刘一宁，以及博士生周阳。这项研究得到科技部“973”项目、中国科学院“****”，神经科学国家重点实验室以及上海浦江计划等资助。

空间定位是动物生存最重要的认知功能之一。为了定位物体在环境中的空间位置，我们不仅需要依赖于自我中心坐标系，同时也依赖于物体中心坐标系。尽管我们已经知道不同的神经环路参与了来源于不同空间坐标系的空间信息的编码，对于它们之间如何相互影响所知甚少。

在这项研究中，张鸣沙研究组设计了一项位置辨别的行为实验。试验要求健康被试者依赖于视觉刺激在物体中心坐标系中的空间位置做出反应，忽略其在自我中心坐标系位置。他们通过观察实验被试在两种实验条件（两种空间坐标系位置一致（compatible） 和不一致（incompatible）下的反应时间，发现自我中心坐标系空间信息以三种形式显著影响着物体中心坐标系空间信息的处理：

1，在同样的自我中心坐标系位置上，物体中心坐标系空间信息的处理在compatible条件下显著快于在incompatible条件下；2，随着物体的空间位置在自我中心坐标系上离视中心越远，物体中心坐标系空间位置的感知在incompatible 条件下越来越慢，而在compatible 条件下基本不变； 3，这种影响在左侧视野明显大于在右侧视野。

这篇论文首次报道了自我中心坐标系的空间信息对物体中心坐标系空间信息的处理速度的影响。此外，实验结果还首次在行为层面上证实了右半球比左半球接受更多来自于同侧的空间信息的输入，这也为对侧空间忽视多数发生在右脑损伤的病人提供了合理的解释。

简而言之，这项研究对大脑空间感知机制，特别是大脑如何整合来自两种不同坐标系的空间信息，提供新的见解，同时也为大脑损伤病人的对侧空间忽视的病症的探测提供了新的可能方式。

近期神经所还与复旦大学合作，发现了在癫痫条件下抑制性系统的新变化：快发放中间神经元（FS）的非同步化GABA释放在癫痫组织中被显著性增强。

他们发现了在癫痫条件下抑制性系统的新变化，即快发放中间神经元（FS）的非同步化GABA释放在癫痫组织中被显著性增强，并对其机制进行了探讨。

神经递质的释放一般都是和动作电位紧密偶联（即同步化释放）；然而，高频发放动作电位后，在同步化释放之后还会有长时间的非同步化释放。为了揭示癫痫发生的机制，以往的研究主要集中在同步化GABA释放的改变。由于癫痫条件下神经元的膜电位会强烈去极化并伴随高频动作电位的发放，因此研究神经元高频发放情况下非同步化GABA释放的变化及其机制非常重要。

研究人员在药物难治性癫痫患者和癫痫动物模型的离体脑薄片上采用膜片钳技术记录FS神经元和锥体细胞（PC），发现人类和大鼠皮层中非同步化释放广泛存在于FS神经元的所有突触中，其中FS神经元的自突触（支配自身的突触）比FS神经元到PC的突触具有更强的非同步化释放。

更重要的是，非同步化释放的强度在癫痫组织中被显著增强。非同步化GABA释放的增强可能是癫痫大脑中皮层中间神经元针对过度兴奋的一种应答，为癫痫条件下的神经网络提供更强的长时程抑制信号，进而改变网络的电活动。进一步的实验显示动作电位在癫痫情况下的幅度增加是非同步化释放增强的可能机制。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Asymmetric influence of egocentric representation onto allocentric perception

Objects in the visual world can be represented in both egocentric and allocentric coordinates. Previous studies have found that allocentric representation can affect the accuracy of spatial judgment relative to an egocentric frame, but not vice versa. Here we asked whether egocentric representation influenced the processing speed of allocentric perception. We measured the manual reaction time of human subjects in a position discrimination task in which the behavioral response purely relied on the target's allocentric location, independent of its egocentric position. We used two conditions of stimulus location: the compatible condition—allocentric left and egocentric left or allocentric right and egocentric right; the incompatible condition—allocentric left and egocentric right or allocentric right and egocentric left. We found that egocentric representation markedly influenced allocentric perception in three ways. First, in a given egocentric location, allocentric perception was significantly faster in the compatible condition than in the incompatible condition. Second, as the target became more eccentric in the visual field, the speed of allocentric perception gradually slowed down in the incompatible condition but remained unchanged in the compatible condition. Third, egocentric-allocentric incompatibility slowed allocentric perception more in the left egocentric side than the right egocentric side. These results cannot be explained by interhemispheric visuomotor transformation and stimulus-response compatibility theory. Our findings indicate that each hemisphere preferentially processes and integrates the contralateral egocentric and allocentric spatial information, and the right hemisphere receives more ipsilateral egocentric inputs than left hemisphere does.