當(dāng)觀察一只蒼蠅在房間里嗡嗡作響,我們應(yīng)該有印象:這不是蒼蠅,,而是在于它背后的空間在移動(dòng),。畢竟,在我們視野中央,,蒼蠅總是固定,。那么大腦是如何感知在一個(gè)靜止不動(dòng)的環(huán)境中蒼蠅的運(yùn)動(dòng)的呢?運(yùn)用磁共振成像(fMRI)技術(shù),,蒂賓根大學(xué)沃納賴卡特綜合神經(jīng)科學(xué)中心與馬普學(xué)會(huì)生物控制論研究所的科學(xué)家,,已確定了大腦兩個(gè)區(qū)域能比較眼球運(yùn)動(dòng)與投射在視網(wǎng)膜上的視覺運(yùn)動(dòng)(以便正確地感知運(yùn)動(dòng)中的對象)。
大腦的這兩個(gè)領(lǐng)域被稱為V3A和V6,,這兩區(qū)域非常善長在對外部動(dòng)作作出反應(yīng),,即使是在眼球運(yùn)動(dòng)中,。它們位于在大腦后部的上半部分。V3A區(qū)集成度高:無論我們用眼睛觀察運(yùn)動(dòng)物體與否,,V3A區(qū)集都對我們身邊的運(yùn)動(dòng)作出反應(yīng),,,我們按照我們的眼睛的運(yùn)動(dòng)物體,。但該區(qū)域?qū)ρ矍蜻\(yùn)動(dòng)視網(wǎng)膜上產(chǎn)生視覺運(yùn)動(dòng)時(shí)不反應(yīng),。V6區(qū)域也有類似特點(diǎn)。此外,,當(dāng)我們向前運(yùn)動(dòng)時(shí),,它也可以執(zhí)行這些功能。大腦執(zhí)行的計(jì)算較為復(fù)雜,,在這種情況下:由眼球運(yùn)動(dòng)所造成的三維向前移動(dòng)superimposed二維橫向運(yùn)動(dòng),。
科學(xué)家埃爾維拉菲舍爾和沃納賴卡特綜合神經(jīng)科學(xué)中心和馬克斯·普朗克生物控制論研究所的安德烈亞斯·巴特爾斯用功能磁共振成像(fMRI)研究這些區(qū)域。功能磁共振成像基于局部血流量和氧消耗變化可以測量大腦的活動(dòng),。參與研究者在不同的視覺場景下進(jìn)行磁共振成像掃描,。例如,他們必須用眼睛盯住一個(gè)小圓點(diǎn),,當(dāng)小點(diǎn)從一個(gè)側(cè)面向另一面跨屏幕運(yùn)動(dòng)時(shí),。圖案的背景要么固定,要么以不同的速度移動(dòng),,有時(shí)慢,,有時(shí)候快,有時(shí)候速度移動(dòng)保持一致,。有時(shí)點(diǎn)是固定的,,只有背景移動(dòng)。六個(gè)實(shí)驗(yàn)中,,科學(xué)家在十多個(gè)不同的場景下測量大腦活動(dòng),。由此看來,他們已經(jīng)能夠發(fā)現(xiàn)V3A和V6不像大腦中的其他視覺區(qū)域,,有比較眼球運(yùn)動(dòng)與視網(wǎng)膜上的視覺信號的能力,。 我特別著迷V3A,因?yàn)樗姆磻?yīng)如此強(qiáng)烈,,并有選擇性地對我們周圍環(huán)境的運(yùn)動(dòng)其反應(yīng),。項(xiàng)目研究的領(lǐng)導(dǎo)者Andreas Bartels解釋說:這聽起來微不足道,但大腦的能力是驚人的,。
是自己還是我們周圍別的東西在移動(dòng),,這個(gè)問題我們很少思考,因?yàn)槲覀兇竽X在潛意識的層面上不斷計(jì)算并糾正了我們的視覺印象。事實(shí)上,,誰失去了這種能力,,他們將不再能辨識是什么在移動(dòng),是自己還是周圍物體,。每當(dāng)他們移動(dòng)眼睛,,這些患者就會(huì)感到頭暈。這研究帶讓我們一步步理解認(rèn)識到這種疾病的起因,。
這項(xiàng)研究由沃納賴卡特綜合神經(jīng)科學(xué)中心,、Heinrich Bülthoff人類感知、認(rèn)知研究部門以及馬克斯·普朗克生物控制論研究所的Nikos Logothetis認(rèn)知過程生理學(xué)部部門協(xié)作完成,。(生物谷:Bionn)
doi:10.1016/j.neuron.2012.01.022
PMC:
PMID:
Human areas V3A and V6 compensate for self-induced planar visual motion
Elvira Fischer, Heinrich H. Bülthoff, Nikos K. Logothetis, Andreas Bartels
Little is known about mechanisms mediating a stable perception of the world during pursuit eye movements. Here, we used fMRI to determine to what extent human motion-responsive areas integrate planar retinal motion with nonretinal eye movement signals in order to discard self-induced planar retinal motion and to respond to objective (real) motion. In contrast to other areas, V3A lacked responses to self-induced planar retinal motion but responded strongly to head-centered motion, even when retinally canceled by pursuit. This indicates a near-complete multimodal integration of visual with nonvisual planar motion signals in V3A. V3A could be mapped selectively and robustly in every single subject on this basis. V6 also reported head-centered planar motion, even when 3D flow was added to it, but was suppressed by retinal planar motion. These findings suggest a dominant contribution of human areas V3A and V6 to head-centered motion perception and to perceptual stability during eye movements.