视错觉揭示了控制意识的关键大脑规则

一项针对小鼠的研究开始揭示大脑如何被这种视错觉所欺骗，并提供了有关视觉感知如何运作的线索。

视错觉会影响大脑的偏见，欺骗大脑对图像的感知与实际情况不同。现在，在老鼠身上，科学家们利用视错觉来揭示大脑如何处理视觉信息的隐藏见解。  

该研究的重点是霓虹色扩散错觉，它在纯色背景上融合了细线图案。这些线条的某些部分具有不同的颜色（例如上例中的柠檬绿），并且大脑将这些线条视为具有明显边界的实体形状的一部分（在本例中为圆形）。封闭的形状也比它周围的线条显得更亮。  

众所周知，这种错觉会导致人类大脑错误地填充并感知不存在的轮廓和亮度，但关于这种错觉发生时大脑中发生的情况一直存在争议。现在，科学家首次证明这种错觉对老鼠有效，这使他们能够窥视啮齿类动物的大脑，看看发生了什么。

具体来说，他们放大了大脑的一部分，称为视觉皮层。当光线照射到我们的眼睛时，电信号通过神经发送到视觉皮层。该区域处理视觉数据并将其发送到大脑的其他区域，使我们能够感知周围的世界。 

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视觉皮层由六层神经元组成，依次编号为 V1、V2、V3 等。每层负责处理进入眼睛的图像的不同特征，其中 V1 神经元处理第一层也是最基本的数据层，而其他层则属于“更高视觉区域”。这些神经元负责比 V1 神经元更复杂的视觉处理。 

到目前为止，科学家们一直在争论 V1 神经元对幻觉亮度的反应程度，例如人们在观看霓虹灯色彩传播幻觉时感受到的亮度。在一系列小鼠实验室实验中，研究人员现已证明这些神经元在此过程中发挥着重要作用，并且它们的活动也会受到 V2 神经元反馈的调节。因此，视觉皮层的这些不同层之间存在着来回的齐射。 

研究人员在 4 月 23 日发表在《自然通讯》杂志上的一篇论文中表示，这些知识可能会增强我们对意识的理解。 

“在处理幻觉时观察到的 V1 和 V2 之间的关系意味着意识是一个自上而下的过程”，而不是自下而上的过程，合著者Masataka Watanabe，一位该大学的副教授。东京大学系统创新系在一封电子邮件中告诉《生活科学》。 

自上而下的处理是指我们的大脑通过考虑先前的经验来解释周围环境的方式，而不是仅仅依靠视觉刺激。相比之下，纯粹的自下而上处理会获取图像的不同特征，并将它们像拼图一样拼凑在一起，从而在无需人的记忆输入的情况下形成连贯的图片。 

渡边说，其他研究暗示意识是一个自上而下的过程，但这项小鼠研究为此提供了直接证据。但答案并不是非黑即白，因为有些人认为意识可能是两者的混合。 

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新的证据是什么？在这项研究中，向小鼠展示了霓虹灯色彩传播错觉和其他不会引发错觉的相似图案的组合。与此同时，渡边和同事用植入的电极测量了啮齿类动物大脑中神经元的活动。 

研究小组还通过评估老鼠眼睛中的瞳孔扩张或收缩的程度来测量老鼠看到的幻觉是否明亮。这种反应与人类感知光照水平变化时的反应一致。 

V1 神经元对虚幻图像和非虚幻图像都有反应，但它们对前者的反应需要更长的时间。研究小组报告说，这支持了这样的理论：V1 神经元需要来自更高视觉区域的反馈来处理这些类型的错觉。 

然后，研究人员尝试通过实验抑制高级视觉区域神经元的活动，发现 V1 神经元不太可能对幻觉做出反应。这进一步证明需要更高级别的反馈循环来感知幻觉。 

渡边说，展望未来，该团队计划进行进一步的研究，他们将干扰小鼠高级视觉区域神经元的活动。他们希望这将更多地揭示小鼠乃至人类意识背后的神经机制。