基于经颅磁刺激的轮廓检测神经机制研究

摘要

大脑对物体轮廓的识别是高级动物视觉系统的一项基本任务。初期，人们普遍认为大脑对轮廓的处理是一个从低级到高级的前馈处理过程，后来电生理的研究表明，在轮廓整合的过程中存在自上而下的逆向流。本文采用经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation,TMS）的方法干扰皮层的神经元活动，分别从自下而上的刺激驱动以及自上而下的意识驱动来研究轮廓检测的神经机制。并进一步地研究了有练习自上而下的调制如何改变皮层对轮廓整合检测任务的处理。
　　在有练习的TMS实验中，给出了无轮廓（no contour,NC）、明显轮廓（obvious contours,OBC）以及不明显轮廓（unobvious contours,UOBC）三种刺激。记录了TMS分别刺激V1、V2、LOC和BA20这四个皮层时，被试对三种刺激的反应时间和正确率。另外在被试对有轮廓刺激判断错误时，将得到轮廓位置的提示，之后被试重新判断轮廓的朝向（unobvious contours after hint,UOBCAH任务）。Vertex作为实验的对照组。实验结果发现，正确率方面TMS刺激V2不会抑制轮廓的检测任务。但刺激V1会抑制NC任务、OBC任务和UOBC任务，并且刺激LOC和BA20都只会抑制NC任务。在反应时间方面，不同的刺激，各皮层的TMS效应各不相同。刺激V1会抑制NC、OBC和UOBCAH任务的反应时间。刺激V2仅会抑制NC任务。刺激LOC抑制的是NC任务、OBC任务和UOBC任务。而刺激更为高级的皮层BA20区时，四个任务都有显著的抑制。
　　在无练习的TMS实验中，实验刺激和实验流程都和有训练的经颅磁刺激实验相同，不同的是去除了练习过程。实验结果也因缺少自上而下的调制而存在一定差异。不同之处在于：正确率方面不仅抑制了NC任务，还会抑制OBC任务；反应时间方面，此时没有引起V1对UOBCAH任务的抑制。而且TMS刺激V2还会引起OBC任务的抑制。至于高级皮层LOC和BA20区，TMS抑制效应基本不变。
　　最终结果显示，大脑轮廓整合不仅包括自下而上的前馈过程，也有自上而下的反馈过程。并且高级皮层在轮廓检测任务中起到更为重要的作用。这与先前磁共振实验与电生理实验结果一致。我们的实验进一步发现，低级皮层对简单的轮廓任务有一定的加工能力，但也需要高级皮层的进一步处理。而难度较大的轮廓任务则依赖于高级皮层。此外，练习会加强大脑皮层间的功能连接，尤其会加强BA20对V1的反馈作用。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 轮廓检测研究进展

1.3 经颅磁刺激

1.4 本文理论基础

1.5 本文的研究内容

1.6 本文的结构安排

第二章 有练习的经颅磁刺激实验

2.1 实验目的

2.2 实验设计

2.3 实验数据分析与展示

2.4 本章小结

第三章 无练习的经颅磁刺激实验

3.1 实验目的

3.2 实验设计

3.3 实验数据分析与展示

3.4 本章小结

第四章 全文总结与展望

4.1 全文总结

4.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果