当我们看东西时,不同的大脑区域会处理图像的不同属性。但是我们的大脑如何从这种支离破碎的表征中生成连贯的图像呢?Pieter Roelfsema 的一篇新评论揭示了该领域的两个现有假设。
当我们睁开眼睛时,我们立即看到那里有什么。我们愿景的效率是进化的非凡成就。我们感知视觉环境的内省轻松掩盖了我们大脑中支持视觉感知的复杂机制。我们看到的图像由皮质和皮质下大脑区域的复杂层次结构快速分析。
我们视觉系统的层次结构
低层脑区的神经元提取基本特征,例如线方向、深度和局部图像元素的颜色。他们将信息发送到几个中层大脑区域。这些区域的神经元编码其他特征,例如运动方向、颜色和形状片段。中层区域的神经元将信息发送到更高层,以对视觉场景进行更抽象的分析。这些更高层次的神经元编码物体的类别,甚至特定个体的身份。因此,每个视觉对象都会激活一个复杂的表示,该表示由跨越许多大脑区域的大量神经元携带。
一个重要的问题是,物体在视觉大脑的许多区域的分布式和碎片化表征如何导致对背景物体的统一感知。本综述重点关注这个所谓的“绑定问题”。如果有多个对象,绑定问题就会引诱。每个对象都会激活许多大脑区域的神经元模式,在这种表示中,可能无法明显看出哪些特征属于其中一个对象,哪些特征属于其他对象。哪个过程将特征粘合成连贯的对象表示?
同步理论被证明是错误的
Pieter Roelfsema:“当我们处理视觉信息时,我们的细胞只会关注整体画面的一小部分。你会得到一个单元格调色板,所有单元格都专注于不同的片段。没有一个单元格可以将这些信息汇集在一起。以前认为细胞的同步对于解决结合问题很重要。人们认为,编码同一物体特征的细胞以一种节奏同步它们的活动。编码另一个物体特征的细胞将以不同的节奏同步。许多科学家为这个理论投入了时间和精力,但我们现在知道它的工作原理不同。
“事实证明,我们一次只将注意力集中在一个物体上。这些为所关注对象的特征编码的神经元不需要同步,但它们的活动会增加。可以同时观察多个对象,但是确定哪些属性属于其中一个对象需要注意。当表上有多个对象时,我们往往不会主动关心哪些属性属于哪个对象。然而,当我们想要掌握其中一件事时,我们将注意力集中在那个对象上,然后图像属性的分组才变得相关。
“因此,结合问题不是通过同步来解决的,而是通过增加细胞的放电来解决的。许多科学家仍然相信同步理论,而我们多年来就知道它是不正确的。这篇新评论列出了支持和反对这两种具有约束力的理论的证据。”
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