大脑如何提取和加工“视觉的隐藏信息”

　　被忽视的香蕉（neglected banana）是一个典型的在日常生活中被我们认为理所当然的事物：当你走进超市，你看到一把把绿色、黄色和棕色的香蕉，你的大脑很自然地就会将它们分类为未成熟的、成熟的和变质的。大脑如何将简单的感觉输入，如“绿色”转变为有意义的“未成熟”信息？许多神经科学家预测，加工处理这些信息可能需要多个大脑皮层的配合。

　　麻省理工学院Picower学习和记忆研究所的一项研究打破了对这一过程的经典理论，他们发现，单独的皮层区域具有至少两个角色。实验室动物将所看到的事物定义为具体的行为相关理解，6个皮层区的大脑细胞连续地在感觉处理和分类之间轮番操作。但是，每个区域都有明显的“个人风格”，至于分类相关活动则被广泛地分享，这项研究发表在《PNAS》。

　　“皮质不是模块化的，”MIT大脑和认知科学系神经科学教授Earl Miller说。“皮质的不同部位强调不同事物、做不同类型的加工。更重要的是，它们不止术业有专攻，更多情况下都在做‘混合’，从一个过渡到另一个。这种处理方式使大脑扩展到了更高级的认知。”

　　这项研究不仅细化了神经科学家对核心认知能力的理解，也提高了精神科医生对患有分类判断非典型疾病（如精神分裂症和自闭症谱系障碍）的理解。

　　从“看”到“判断”

　　研究人员让动物玩一个简单的游戏，让动物学会根据提示物的性状判断红色或绿色的点可能下移还是上移。基于初始形状提醒，掌握关联的动物会向左看寻找绿色或上移光斑，向右看试图寻找红色或下移光斑。

　　同时，研究人员监视大脑皮层六个区域数百个神经元的活动：前额皮层（PFC）、后颞下皮层（PIT）、顶内沟外侧壁（LIP）、前额眼动区（FEF）和视觉MT和V4区。跟踪游戏中每个神经元的活动，确定它在感觉与分类之间参与了多少工作，从而解释许多神经元有没有可能身兼其他职责。他们先用计算机模拟精炼数据分析，然后再将它们应用到实际的神经数据。

　　尽管感觉处理的实际工作情况基本符合经典神经科学预测，例如MT和V4的处理方式。但是，分类处理令人意想不到的分布广泛。如预期所示PFC起领导作用，但是FEF、LIP和PIT也表现出明显的分类活动。

　　“我们的研究表明，尽管大脑区域是专业化的，但是它们依然共享许多相似的功能和信息，”文章共同一作Markus Siegel说。“因此，我们的结果表明，大脑应该是一个健谈的相关节点高度连接网络，而不是一些高度专门化的模块，彼此稀疏地互相传递信息。”

　　我们知道，V4细胞对颜色感觉特别活跃，MT细胞对运动感觉特别活跃，分类信号似乎传播的更远，甚至经典的特异性运动感知区域竟然也涉及颜色分类！

　　科学家们还注意到，感觉信息处理是高度多维的（即考虑到视觉输入的许多不同细节），而分类活动相对更专注（例如仅需判断“上”或“下”）。

　　皮层认知

　　Miller推测，分类活动的广度也许是大脑何时产生目标的信号。即使PFC可能是做决策的脑区，这有点像企业从CEO到车间员工，理解企业理念可以让所有人更好地工作。

　　下一次当你观察香蕉的成熟度时，你可以回忆一下今天我们讨论的这个话题“我的大脑正在从感知到的东西里提取有意义的信息”