基于群感受野的早期视觉皮层注意调节机制研究

发布时间：2020-07-24 02:41

【摘要】：目的:注意是人脑对外界信息选择性处理的认知过程,能够调节视觉认知,但注意缺陷存在于许多临床精神和神经类疾病患者中,因此,明确视觉注意的脑机制对于相关疾病的早期诊断及阐明机理有重要意义。方法:对视觉皮层群感受野(population recetive field,pRF)的研究能够从视觉信息处理的基本功能单位探讨大脑视觉认知。本研究将基于pRF实验的视觉刺激设计两种空间注意任务(注意中心和注意全视野),结合功能磁共振成像(fMRI)技术和pRF分析方法,对被试者早期视觉皮层(V1-V3)进行定位,并采用配对样本t检验分析不同注意任务下感兴趣区pRF大小变化。结果:(1)pRF方法获得的视网膜脑图比行波法获得的视网膜脑图更加精准;(2)在所有的被试中,pRF大小随着离心率的增大而增大,并且从V1-V3 pRF大小也逐渐增大;(3)基于离心率将视野分为中心视野(离心率为0-5°)和外周视野(离心率为5-10°)两部分,发现在注意全视野任务下,V3外周视野pRF明显小于注意中心任务下pRF(t(9)=4.7133,P=0.003),在V1、V2以及V3中心视野在两注意任务下pRF大小无统计学差异。结论:(1)早期视觉皮层可以通过改变V3外周视野pRF大小参与注意调节。(2)视觉皮层的注意调节作用基于离心率具有层次性。
【学位授予单位】：山西医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R445.2;R338
【图文】：

示意图,视皮层,拓扑映射,功能区

粗略地将0-5°看作中心视野，5-10°看作外周视野来进行研究。A B图1 视野(A)与视皮层功能区(B)拓扑映射关系示意图1.1.2 视觉皮层人类的视觉系统主要由视网膜、外侧膝状体、视皮层以及更高级的大脑皮层组成。人类视觉皮层包括整个枕叶，并延长至颞叶和顶叶，涵盖整个大脑皮层的20%左右。视觉皮层包含许多功能区，各功能区在视觉信息通路中处于不同地位，并承担不同功能。每个功能区均代表一个完整的视野投射。目前，基于这种投射关系的功能磁共振的视网膜脑图技术已实现了无创地对人类视觉皮层进行更加精细地分区，如近枕内侧（V1，V2，V3），枕骨侧（LO-1

模式图,视皮层,功能网络,模式图

AB图2 视皮层区模式图（A）与视皮层的功能网络（B）1.2 视觉皮层的感受野及群感受野视觉感受野（RF）(图3A)是指视野（视网膜）中可以引起或调制神经细胞响应的范围[17]。几十年来，国内外研究者利用微电极记录的电生理技术对猫和猴子的视觉RF进行了大量研究，并取得很多突破性成果[18-20]。比如，李朝义院士发现了在神经元的RF外面存在着一个比RF大几十倍的“整合野”，提出了RF“三重结构”的新理论[21]。但是，电生理方法仍存在某些不足，比如只可测量一个局部的视觉范围，很难做到从整个视觉皮层角度研究pRF特性。单个神经元的RF一般只能通过动物电生理实验测得，很难在人类中获得，即使是在在目前空间分辨率最高的神经影像设备—fMRI中。一个MRI体素中也包含成千上万个相邻的神经元，所以体素接收到的外界刺激就不能简单地用单个神经元的感受野来进行推理

感受野,视觉注意

用于视觉认知的研究中。A B图3 感受野（A）与群感受野（B）1.3 视觉注意对人类视觉皮层的调节作用1.3.1 注意调节理论注意是指留意一些东西的时候忽视另外一些东西的能力。它被认为是认知神经科学中最有趣的研究领域之一。1980年，Posner将注意分为内源性注意（endogenous）和外源性注意（exogenous）两种，内源性注意是指根据观察者的行为目的或意图和分配注意，由目标驱动，属于注意的自上而下加工；外源性注意是指被外界信息的某些特征所引发的注意，由刺激驱动，属于注意的自下而上的加工。本课题实验设计分离了注意和任务，属于内源性注意的范畴。1.3.2 视觉注意对人类视觉皮层的调节作用视觉注意对大脑视觉认知的调节作用主要体现在视皮层神经活动的改变[1]。视觉注意能增强猴子视皮层区（V1、V2、V4、MT）的放电水平[6,7,23]。利用fMRI，研究者也发现视觉注意使相同的视觉刺激在V1和MT+区域产生BOLD信号变化和空间映射不同[24,25]。空间注意还能引起视觉注意相关的视皮层区（如IPS+）明显的神经活动，而且皮层的激活表现出视网膜拓扑映射的特性。视觉注意还能改变 RF 特性。Womelsdorf 发现猴子的 MT+神经元 RF 受注意的调节而改变

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