57、躯体感觉和视觉系统如何编码空间信息

躯体感觉和视觉系统如何编码空间信息

1. 刺激定位的复杂性

在日常生活中，我们常常觉得定位刺激和物体是一件简单的事情。比如，眼睛的光学结构能让物体发出的光线投射到视网膜的特定区域，我们只需确定哪些视网膜神经元对刺激做出了反应，就能知道光源的位置。同理，当右大脚趾的传感器被激活时，我们很容易判断出那里有可触碰的东西。这是因为视网膜和皮肤作为感觉表面，能直接编码刺激的空间来源。

然而，深入探究后会发现，刺激定位的问题远比想象中复杂。以听觉系统为例，刺激位置并未直接映射到传感器阵列上，耳蜗内被激活的毛细胞位置反映的是声音频率模式，声音源的位置需要在大脑中进行计算。而且，当生物体移动时也会出现问题。比如，移动眼睛时，静止物体的光线会在视网膜上移动，但我们不会觉得物体在移动；转头时，声源也不会看起来在移动。当我们在城镇中行走时，周围世界看似稳定，但来自物体的刺激与我们和传感器阵列的空间关系却在不断变化。这表明大量的空间信息无法直接被神经系统获取，需要在大脑中进行构建。

2. 躯体感觉和视觉系统对空间的编码

2.1 空间感受野

所有的传感器都有自己“偏好”的刺激。例如，光感受器对不同波长的光敏感。许多传感器和感觉神经元在特定空间区域的刺激下，对其偏好刺激的反应会更好。比如，视网膜神经元在特定空间位置出现亮（或暗）点时反应最为强烈；触敏神经元则优先对身体表面特定区域的触摸做出反应。

神经科学家通过确定细胞的空间感受野来量化这种空间选择性，空间感受野是指能引发神经元强烈反应的物理空间区域。空间感受野有大小之分，有些相对固定，有些则依赖于具体情境。大多数感觉神经元，尤其是视觉和躯体感觉系统中的神经元，都有空间感受野，这种空间选择性