• 推荐阶段
  • 初评入围
  • 成果展现
  • 网络投票
  • 结果公布

项目名称:双眼匹配问题的群体神经元编码机制研究

申报单位:求是高等研究院系统神经与认知科学研究所   人:陈岗

  •  

项目简介

字体:大一号   小一号

 立体视觉取决于双眼之间相应特征的正确匹配。目前视觉深度知觉中长期存在的问题是两只眼睛之间的相应特征是如何匹配的(“双眼通信问题”),此外,我们仍不清楚大脑中的哪个区域用于解决双目对应问题。尽管我们的视觉系统能够进行正确的全局匹配,但是对于任意两幅图像之间的匹配仍有很多错误的可能。通过分析清醒猴和麻醉猴的视觉皮层中双目视差响应的光学成像数据来证明第二视觉皮层区域(V2)是准确丢弃错误匹配并且鲁棒地编码正确匹配的第一皮质阶段。研究结果表明,深度知觉的关键转变在于外纹状视觉皮层的早期阶段,并通过群体编码来实现。

11
转发

科学解读

字体:大一号   小一号

 在某些哺乳动物如牛、马、羊等,它们的两眼长在头的两侧,因此两眼的视野完全不重叠,左眼和右眼各自感受不同侧面的光刺激,这些动物仅有单眼视觉(monocular vision)。人和灵长类动物的双眼都在头部的前方,两眼的鼻侧视野相互重叠,因此凡落在此范围内的任何物体都能同时被两眼所见,两眼同时看某一物体时产生的视觉称为双眼视觉(binocular vision)。双眼视物时,两眼视网膜上各形成一个完整的物像,由于眼外肌的精细协调运动,可使来自物体同一部分的光线成像于两眼视网膜的对称点上,并在主观上产生单一物体的视觉,称为单视。眼外肌瘫痪或眼球内肿瘤压迫等都可使物像落在两眼视网膜的非对称点上,因而在主观上产生有一定程度互相重叠的两个物体的感觉,称为复视(diplopia)。双眼视觉的优点是可以弥补单眼视野中的盲区缺损,扩大视野,并产生立体视觉。

双眼视物时,主观上可产生被视物体的厚度以及空间的深度或距离等感觉,称为立体视觉(stereopsis)。其主要原因是同一被视物体在两眼视网膜上的像并不完全相同,左眼从左方看到物体的左侧面较多,而右眼则从右方看到物体的右侧面较多。来自两眼的图像信息经过视觉高级中枢处理后,产生一个有立体感的物体的形象。然而,在单眼视物时,有时也能产生一定程度的立体感觉,这主要是通过调节和单眼运动而获得的。另外,这种立体感觉的产生与生活经验、物体表面的阴影等也有关。但是,良好的立体视觉只有在双眼观察时才有可能。

立体视觉取决于双眼之间相应特征的正确匹配。目前我们仍不清楚大脑中的哪个区域用于解决双目对应问题。尽管我们的视觉系统能够进行正确的全局匹配,但是对于任意两幅图像之间的匹配仍有很多错误的可能。本项目通过来自清醒猴和麻醉猴的直接实验证据表明,整个群体的神经元信号的整合可能有助于实现双眼对应。同时证明V2区可能是解决双眼对应问题的关键阶段。

转发

项目团队

字体:大一号   小一号

 陈岗教授于2005年在中国科学院神经科学研究所获得博士学位。2005年至2011年,他担任范德比尔特大学心理学系的研究助理。2011年3月,担任范德比尔特大学成像科学研究所成员。2014年3月加入浙江大学神经科学与技术跨学科研究所(ZIINT),担任视觉实验室的教授和主要研究员,同时兼任范德比尔特大学教师。他是国际光学和光子学会(SPIE),人类大脑测绘组织(OHBM),神经科学学会(SFN),视觉科学学会(VSS)等多个科学和专业学会的成员。他还是许多专业期刊的临时审稿人,包括脑研究公报,神经影像,神经科学文献,眼科和生理光学,磁共振成像。陈岗教授的研究主要集中在视觉,更具体地说,是视觉皮层机制,涉及视觉系统如何解释视觉信息并产生视觉感知。他采用各种记录和成像技术来监测和理解跨多个尺度的视觉皮层的功能,从单个神经元到全局皮层间神经网络。这包括高密度电极阵列记录,多模式光学成像和超高场磁共振成像。同时致力于开发未来世代的假肢神经植入物,以帮助盲目恢复视力。

Roe博士于哈佛大学(1984年)获得了她的B.A.,于MIT(1991)获得博士学位。她的博士论文是研究大脑发育和可塑性的范例。1991年,她加入洛克菲勒大学Torsten Wiesel小组,在Daniel Ts'o博士的指导下,使用内源信号光学成像方法来检查灵长类动物的第一和第二视觉皮层区域的功能组织(1991-1993),并在贝勒医学院(Baylor College of Medicine)继续进行此方面的研究(1993- 1995年)。1996年,她在耶鲁大学医学院神经生物学系第一次进行教职工作。2003年,她加入田纳西州纳什维尔范德比尔特大学的心理学系,现任教授,并且同时任教于放射科和生物医学工程系。2014年,她担任浙江大学神经科学与技术跨学科研究所所长(ZIINT)。她以灵长类大脑皮层的视觉和体感处理研究而闻名。

Tanigawa博士于2001年在日本大阪大学医学院获得博士学位,其利用神经元示踪剂研究了猕猴下颞叶皮层组织的内部水平连接。他于2002年至2006年在日本RIKEN脑科学研究所担任博士后助理,并于2007年至2011年在美国范德比尔特大学心理学系担任研究助理。其利用内源信号光学成像揭示猕猴高级视区的功能结构,包括V4视区。之后,他于2011年至2013年在日本新潟大学医学院任助理教授,并于2013年至2017年在新潟大学跨学科研究中心担任副教授。他使用脑电图(ECoG)在猕猴下颞叶和前额叶皮质中研究场电位同步振荡。Tanigawa博士于2017年5月加入浙江大学神经科学与技术跨学科研究所(ZIINT)担任副教授。

转发

互动评论

点击通过统一身份认证登录。

字体:大一号   小一号