我们的大脑如何能在熟悉的物体变得模糊时仍然感知它们?

来自NIPS的研究人员探索了大脑神经元机制，该机制允许人们感知熟悉的图像，即使它们是不清楚的。他们发现，在重复经历视觉方向辨别任务后，对低对比度而不是高对比度视觉刺激做出反应的神经元数量增加了。这些神经元在正确选择试验中表现出比错误选择试验更强的活动。这些神经元有效地代表低对比度刺激。因此，V1活动中的低对比度偏好可能有助于改善低对比度视觉识别。

　　

   

   

图像:我们可以感知熟悉的物体，即使它们变得模糊(A)。在反复遇到这些物体后，初级视觉皮层中的一个神经元子集对低对比度的视觉刺激表现出强烈的反应。这些低对比度偏好神经元在很大程度上有助于低对比度视觉信息的表示，以确保对熟悉物体的一致感知与对比度变化(B)。

物体的外观经常会改变。例如，在昏暗的夜晚或雾中，物体的对比度降低，使其难以区分。然而，在反复遇到特定物体后，即使它们变得模糊，大脑也能识别它们。导致人们感知低对比度熟悉物体的确切机制仍然未知。

初级视觉皮层(primary visual cortex, V1)是大脑皮层处理基本视觉信息的区域，视觉反应被认为直接反映了外部输入的强度。因此，高对比度的视觉刺激引起强烈的反应，反之亦然。

在本研究中，Rie Kimura和Yumiko Yoshimura发现，在大鼠中，在重复经历后，优先响应低对比度刺激的V1神经元数量增加。在这些神经元中，低对比度的视觉刺激诱发更强的反应，而高对比度的视觉刺激诱发更弱的反应。当老鼠正确地感知低对比度熟悉物体时，这些偏好低对比度的神经元表现出更明显的活动。《科学进展》(Science Advances)杂志首次报道，V1中的低对比度偏好以依赖经验的方式得到强化，能够很好地代表低对比度的视觉信息。这种机制可能有助于感知熟悉的物体，即使它们是模糊的。

木村说:“这种灵活的信息表达方式可以使人们对熟悉的物体产生一致的感知，不管它们之间有什么对比。”“我们大脑的灵活性使我们的感觉有效，尽管你可能没有意识到。人工神经网络模型可以复制人类的感觉，不仅包括目前普遍认为的高对比度偏好神经元，还包括这项研究的主要焦点低对比度偏好神经元。”

文章标题

The contribution of low contrast–preferring neurons to information representation in the primary visual cortex after learning