视觉系统中的坐标变换:增益场的生成与应用
1. 引言
在研究神经元群体编码时,通常关注的是神经元群体活动对外部世界表征的准确性和可靠性。然而,神经回路的编码策略无疑受到编码信息使用方式的影响。编码感官信息的目的是为了产生和引导行为,因此,感官信息处理以产生运动反应的便捷性和效率,是决定神经元群体编码性质的重要因素。
增益调制是许多皮质区域中常见的现象,它指的是神经元响应幅度的变化,而不伴随响应选择性的改变。就像群体编码是一种普遍的信息表征形式一样,增益调制似乎是一种广泛存在的神经元计算机制。增益调制神经元能够在群体编码中同时表征多种形式的信息,其分布式、多模态的表征方式非常适合进行某些特定的计算,即坐标变换。从功能上讲,增益调制的群体编码为信息表征和处理提供了一个分布式的基础。
视觉信息处理的皮质区域在功能和解剖学上可分为两条通路:“where”通路从初级视觉皮质向背侧延伸至后顶叶皮质,主要参与运动规划和外部物体定位所需的空间分析;“what”通路从初级视觉皮质向腹侧延伸至颞下皮质,对物体识别起着重要作用。尽管这两条通路具有不同的功能,但它们的神经元群体都受到类似形式的增益调制。在背侧通路中,注视方向提供了强大的增益控制信号;在腹侧通路中,注意力则起到了类似的作用。这两种增益调制虽然主要作用于不同的处理流,并且在很大程度上相互独立,但它们似乎都服务于同一个目的,即坐标变换的计算。
2. 视网膜中心感受野
对感官刺激做出响应的神经元通常以其选择性为特征,这种选择性通过感受野来体现。在这里,我们对感受野的定义进行了一定的扩展。例如,视觉响应神经元的感受野不仅定义了触发响应所需图像在视野中的位置,还定义了在给定刺激强度下引发最大响应的特定图像
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