神经科学家发现“好视力”的新因素

神经科学家发现，他们可以根据一个人初级视觉皮层的独特结构来预测他的视力。

　　

视觉皮层的大小，脑组织可以预测我们的视力。

在很多方面，眼睛就像一个照相机，视网膜就像摄影胶片(或数码相机中的CCD)。然而，没有大脑，你实际上什么也看不见，大脑通过视神经接收来自眼睛的视觉信号。

一组神经科学家发现，我们初级视觉皮层的大小，以及在视觉空间的特定位置处理视觉信息的脑组织数量，可以预测我们的视觉能力。这项研究发表在今天(2022年6月13日)的《自然通讯》杂志上，揭示了大脑结构和行为之间的新联系。

“我们发现，我们可以根据一个人初级视觉皮层的独特结构来预测他的视觉能力，”该研究的主要作者、纽约大学神经科学中心和心理学系的博士后研究员Marc Himmelberg解释说。“通过展示人类视觉大脑结构的个体变化与视觉功能的变化有关，我们可以更好地理解人们在感知和与视觉环境互动方面的潜在差异。”

和指纹一样，每个人大脑表面的突起和沟槽也是独一无二的。然而，这些差异的重要性还没有被完全理解，尤其是当涉及到它们对行为的影响时，比如我们的视觉能力的差异。

在《自然通讯》上发表的这项研究中，Himmelberg和他的合著者，纽约大学神经科学中心和心理学系的教授Jonathan Winawer和Marisa Carrasco，试图阐明这些大脑特征与我们如何看待事物的相关性。

初级视觉皮层(V1)排列成从眼睛投射的图像地图。但和许多地图一样，它是失真的，图像的某些部分比其他部分放大了。

“想想纽约的地铁地图，它让斯塔顿岛看起来比曼哈顿还小，”Winawer解释道。“该地图保持了一定程度的准确性，但它扩大了可能引起更广泛兴趣的区域。类似地，V1相对于周围，可以放大我们看到的图像的中心，也就是我们眼睛注视的地方。”

这是因为V1的视野中心有更多的组织。同样地，相对于我们眼睛注视的位置的上方或下方，V1也会放大我们眼睛注视的位置的左右，这也是由于皮层组织排列的差异。

利用功能性磁共振成像(fMRI)，科学家绘制了20多个人类的初级视觉皮层(V1)的大小。研究人员还测量了这些个体用于处理视野中不同位置视觉信息的V1组织的数量，这些位置分别位于固定物的左边、右边、上面和下面。        

这些参与者还承担了一项任务，目的是评估他们视野中与V1测量相同位置的视觉质量。参与者区分电脑屏幕上显示的图案的方向，这是用来衡量“对比敏感度”，或区分图像的能力。

他们的结果表明，V1表面积的差异可以预测人们对比敏感度的测量结果。首先，V1大的人比V1小的人有更好的整体对比敏感度(最大的表面积为1776平方毫米，最小的为832毫米)。第二，那些V1的大脑皮层组织更多地处理视野中某个特定区域的视觉信息的人，在该区域的对比敏感度更高，而那些大脑皮层组织较少的人则专注于同一区域。第三，在被试中，一个特定位置(如左)的对比敏感度高于另一个距离固定物等距离的位置(如上)，分别对应有更多或更少皮层组织的区域。

“总而言之，用于编码特定位置的V1表面区域越多，该位置的视觉效果越好，”Carrasco总结道。“我们的研究结果表明，视觉感知的差异与大脑初级视觉皮层结构的差异有着不可分割的联系。”        

“Linking individual differences in human primary visual cortex to contrast sensitivity around the visual field” 13 June 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-31041-9