眼睛是心靈的窗口,自古以來,視覺感知吸引著人類強烈的好奇心和經(jīng)久不衰的研究熱情。睜開眼睛看世界,這個看似毫不費力的動作實際上蘊含了極其復雜的神經(jīng)網(wǎng)絡和海量的神經(jīng)運算。視覺錯覺,是一種真實的感知覺,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,是人類大腦通過復雜的腦區(qū)之間的相互作用和神經(jīng)計算而產(chǎn)生的與視網(wǎng)膜物理輸入不匹配的視覺感知現(xiàn)象。人類在自然生活中,由于視覺刺激和場景的不同,再加上觀察者生理上和心理上的差異,可以自覺和不自覺地感知到各種各樣的視覺錯覺,如運動視覺錯覺,形狀視覺錯覺,顏色視覺錯覺,大小和位置視覺錯覺等等。由于視覺錯覺令人著迷的特殊性和豐富性,它激發(fā)了人類無窮的想象空間。研究真實和錯覺之間的關系以及錯覺在大腦中是如何產(chǎn)生的腦機制,為人類深入解讀大腦奧秘提供了一個重要窗口。
Pinna旋轉運動視覺錯覺是由意大利視覺科學藝術家BaingioPinna設計和發(fā)現(xiàn)的一種視覺錯覺,也是聞名于世的一種涉及旋轉運動的錯覺。當人注視圖片中心黑點,頭部靠近(或遠離)屏幕時,會很明顯地感受到兩個圓環(huán)在分別以逆時針和順時針方向旋轉,但事實上圓環(huán)并沒有任何物理移動。中國科學院上海生命科學研究院神經(jīng)科學研究所王偉研究組、王征研究組和顧勇研究組緊密合作,結合心理物理和功能磁共振成像手段,對比真實旋轉運動,探索人類大腦中那些相關視皮層區(qū)域可以編碼和表征Pinna旋轉運動錯覺。他們發(fā)現(xiàn)無論是真實旋轉運動還是擴張中無實際運動的Pinna圖形刺激,都激活了人類大腦V1、V2、V3、V4、MT和MST等腦區(qū)(圖2A-C)。然而,在去除了視網(wǎng)膜拓撲激活的共同成分后,通過對大腦中由真實旋轉和Pinna圖像刺激激活的腦功能圖譜的統(tǒng)計分析,在健康人群中首次發(fā)現(xiàn),與真實旋轉運動一樣,Pinna錯覺的皮層編碼區(qū)域主要集中在內側顳葉中顳上區(qū)(MST區(qū))(圖2D-F)。二者在反應幅度上沒有顯著差異。該工作于3月4日在線發(fā)表在HumanBrainMapping期刊上。
該工作是上海生科院神經(jīng)所腦影像中心成立以來,首次發(fā)表利用功能磁共振成像研究人類腦功能的探索性研究工作。三個實驗室將發(fā)揮團隊協(xié)作優(yōu)勢,繼續(xù)展開更深入的腦功能成像研究,以及在非人靈長類動物上開展神經(jīng)電生理記錄,從多個角度系統(tǒng)性地研究視覺錯覺形成的神經(jīng)機制。此項目得到國家自然科學基金、青年千人、中科院百人計劃以及神經(jīng)科學國家重點實驗室的支持。