科學(xué)家揭示復(fù)雜光流運(yùn)動(dòng)視覺錯(cuò)覺產(chǎn)生的腦神經(jīng)機(jī)制

Pinna旋轉(zhuǎn)視覺錯(cuò)覺圖（王偉研究團(tuán)隊(duì)供圖）

　　當(dāng)人注視圖片中心黑點(diǎn)，頭部靠近（或遠(yuǎn)離）屏幕時(shí)，會(huì)很明顯地感受到兩個(gè)圓環(huán)在分別以逆時(shí)針和順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，但事實(shí)上圓環(huán)并沒有任何物理旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)。

　　眼見為實(shí)，這是我們觀察世界和事實(shí)判斷的重要標(biāo)準(zhǔn)。然而，“看見”并非如此簡(jiǎn)單，這個(gè)過程實(shí)際上蘊(yùn)含了極其復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及海量的神經(jīng)運(yùn)算過程，在這個(gè)過程中大腦真的會(huì)“欺騙”我們。

　　中科院神經(jīng)科學(xué)研究所王偉、顧勇團(tuán)隊(duì)首次揭示了復(fù)雜光流運(yùn)動(dòng)視覺錯(cuò)覺在靈長(zhǎng)類背側(cè)視覺通路中兩個(gè)重要運(yùn)動(dòng)信息處理腦區(qū)（MT和MSTd腦區(qū)）中的神經(jīng)信息整合編碼機(jī)制。2月19日,該成果以《隨著光流：真實(shí)光流運(yùn)動(dòng)向錯(cuò)覺光流運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的腦神經(jīng)機(jī)制》為題在線發(fā)表于《神經(jīng)科學(xué)雜志》。

　　人類在自然生活中，由于視覺刺激和場(chǎng)景的不同，以及生理上和心理上的差異，會(huì)自覺和不自覺地感知到運(yùn)動(dòng)、形狀、顏色、大小位置等各種各樣的視覺錯(cuò)覺， Pinna 旋轉(zhuǎn)視覺錯(cuò)覺就是著名的復(fù)雜光流運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)錯(cuò)覺。（圖）。

　　一直以來，視覺錯(cuò)覺令人著迷的特殊性和豐富性激發(fā)了科學(xué)家們強(qiáng)烈的好奇心和持之以恒研究熱情。王偉研究員告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，“視覺錯(cuò)覺是一種真實(shí)的感知覺，它反映的是人視網(wǎng)膜物理（光）輸入和大腦視皮層感知之間的不一致，是人類大腦通過復(fù)雜的腦區(qū)之間的相互作用和海量神經(jīng)計(jì)算而產(chǎn)生的。但是視覺錯(cuò)覺在大腦中的神經(jīng)編碼機(jī)制，尚不清楚。”

　　該研究揭示了復(fù)雜光流運(yùn)動(dòng)視覺錯(cuò)覺在背側(cè)視覺通路MT和MSTd腦區(qū)中的神經(jīng)整合編碼機(jī)制。王偉表示，這項(xiàng)研究的意義就在于“探索真實(shí)和錯(cuò)覺之間的關(guān)系以及錯(cuò)覺在大腦中產(chǎn)生的腦機(jī)制，為人們深入解讀大腦奧秘提供了一個(gè)重要窗口。”

　　那什么是“光流運(yùn)動(dòng)”呢？論文第一作者羅俊翔博士生解釋說，當(dāng)人或動(dòng)物在自然環(huán)境中運(yùn)動(dòng)時(shí)，周邊的事物相對(duì)于人和動(dòng)物會(huì)產(chǎn)生一系列擴(kuò)張、收縮、或者旋轉(zhuǎn)等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)形式，這類運(yùn)動(dòng)形式被稱為“光流運(yùn)動(dòng)”。人和動(dòng)物視覺系統(tǒng)對(duì)光流運(yùn)動(dòng)的編碼和感知，能夠幫助其判斷自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并協(xié)助其定位和導(dǎo)航。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，MSTd腦區(qū)中編碼特異性真實(shí)光流運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)元也能夠編碼相對(duì)應(yīng)的視覺錯(cuò)覺光流運(yùn)動(dòng)，包括旋轉(zhuǎn)，收縮，擴(kuò)張等運(yùn)動(dòng)。和真實(shí)運(yùn)動(dòng)一樣，光流運(yùn)動(dòng)視覺錯(cuò)覺也是通過整合相應(yīng)的前級(jí)輸入神經(jīng)元所編碼的局部視覺運(yùn)動(dòng)信號(hào)而產(chǎn)生的。而光流運(yùn)動(dòng)視覺錯(cuò)覺需要通過更長(zhǎng)的神經(jīng)整合時(shí)間來完成從局部到整體的視覺表征。

　　著名的捷克神經(jīng)生理學(xué)家浦肯野在150年前曾經(jīng)指出“視覺錯(cuò)覺包含視覺真相（illusions contain visual truth）”。專家表示，該研究成果或許是以最直接的神經(jīng)生理學(xué)證據(jù)，揭開了這一論斷的“視覺真相”。

　　談及此研究的應(yīng)用價(jià)值，羅俊翔說：“在人工智能領(lǐng)域，尤其是當(dāng)前的無人駕駛的交通工具對(duì)視覺識(shí)別技術(shù)的精度要求會(huì)越來越高，該研究或許能為此提供相關(guān)的研究思路和啟發(fā)?！?/p>