灵长类视觉皮层V4区神经元群组信号揭示边界所有权计算机制

这篇突破性研究首次在猕猴V4区发现具有持续性向心偏好（PCO）的神经元群体，这些细胞通过快速（41.8ms）的群组信号（grouping）为V2区边界所有权（BOS）计算提供反馈基础。研究发现该信号具有跨眼跳重构（remapping）和边界中断持续性的特征，且对亮度对比极性特征不敏感，揭示了视觉场景分割中时空连续性与特征编码分离的神经机制。

　　

灵长类视觉系统中的边界所有权编码机制

视觉系统解析场景为有组织物体集合的能力，依赖于边界所有权（BOS）神经元对图形-背景关系的编码。约30%-50%的V2和V4区神经元具有BOS选择性，它们对相同边界会因所属图形位置不同而产生差异响应。这项研究揭示了支持BOS计算的潜在神经机制——V4区群组信号神经元的存在。

V4区存在持续性向心偏好神经元

通过设计类似V2研究的刺激序列（500ms呈现小方块后保留单一边界），在816个V4单元中发现23.1%的神经元表现出显著的位置依赖性偏好。这些持续性向心偏好（PCO）细胞在模糊边界呈现阶段，对曾经被中心侧（CP）图形拥有的边界反应更强（平均PCPI=+0.20）。这种模式与BOS神经元的位置不变性形成鲜明对比，后者偏好方向不随边界位置改变。

群组信号的动态特性符合预测

PCO细胞的响应具有三个关键特征：首先，其群组信号潜伏期（41.8ms）比V2区BOS信号（64.5ms）更短，满足反馈时间要求；其次，信号强度随边界与感受野中心距离增加而增强（r=0.22），符合模糊环状整合模型；第三，仅当模糊边界与原物体边界重合时才会持续激活，显示精确的空间对应关系。

跨层级的信号传递架构

电流源密度分析显示PCO细胞分布于所有皮层层次，包括提供主要反馈连接的深层。特别值得注意的是，输入层的群组信号最早出现，可能通过浅层和深层向V2传递。这种层级组织为快速反馈提供了结构基础，修正了原有模型中单层完成整合与反馈的假设。

眼跳后的新生群组信号

在眼跳任务中，PCO细胞群体表现出新生CP偏好（平均PCPI=+0.032），而该偏好不存在于眼跳前。这种重构信号（15.6ms潜伏期）早于V2区报道的BOS重构（105ms），支持其在跨眼跳场景稳定性中的作用。值得注意的是，非PCO细胞群体未显示此特性，表明这是特定神经通路的专属功能。

对边界中断的鲁棒性

当模糊边界被短暂中断500ms时，PCO细胞维持群组信号约1000ms，其衰减动态与V2区BOS持续性相似。这种短期记忆特性可能解释为何V2神经元能在边界重现时恢复BOS信号，提示记忆痕迹存储在V4而非V2。

特征编码的分离

与BOS细胞不同，PCO细胞对亮度对比极性的可靠性显著较低（0.74 vs 0.83）。这种分离符合"位置-特征"双通道处理模型：PCO细胞负责物体时空连续性，而BOS细胞链接位置与特征信息。该发现为解释表观运动中的特征不变性提供了神经基础。

这项研究不仅验证了群组计算模型的多个预测，更揭示了视觉层级系统中物体表征的新机制。V4区PCO细胞通过快速、持久的群组信号，为下游区域提供场景组织的空间框架，而特征细节则由其他通路并行处理。这种分工可能普遍存在于高阶认知的神经计算中。