猫初级视皮层立体视觉神经机制的研究

摘要

视觉是人类获得外部信息的重要手段。立体视觉是人类双眼视觉中的最高功能,是人感知三维场景的基础。初级视皮层是视觉信息处理的早期的视觉皮层。初级视皮层是否参与立体视觉的信息处理及其神经信息处理的机制对于更加深入而完整地理解立体视觉信息加工的神经机制具有重要意义。
　　目前,虽然有电生理结果证明初级视皮层存在视差敏感细胞,但这些细胞如何功能性地合成立体视觉的感知有很多疑问。针对这一问题,我们利用内源性光学成像手段从神经元功能柱的角度对于初级视皮层立体视觉的神经机制进行了研究,其结果进一步用单电极神经电生理记录的方法进行了验证。得出以下结论:
　　1、通过在猫的初级视皮层上进行内源性光学成像,我们发现了视差功能柱的存在,证明了在猫的初级视皮层存在对于立体信息处理的细胞的功能构筑。
　　2、视差功能柱呈现出明显的两类:“近”细胞(对负视差敏感)与“远”视差(对正视差敏感)。同时我们发现,不同的正视差功能柱的轮廓与位置非常相似,不同的负视差的功能柱的轮廓与位置也很相似,但是正负视差的功能柱的轮廓与位置之间有较大的差距。这些性质进一步说明,在猫的初级视皮层,近细胞与远细分布于不同的区域,但是编码不同大小视差的近细胞或者远细胞的分布没有区别。
　　3、同等条件的正负视差功能图之间存在着互补的性质,即对于正视差刺激敏感的区域对于负视差不敏感,对于负视差刺激敏感的区域对于正视差刺激不敏感。
　　4、通过单电极神经电生理记录的方法,我们发现,在同一位置上光学成像光信号反应与该位置平均细胞的神经响应基本一致。这说明,光学成像的光反应可以反映出其功能柱内单个神经元的功能性响应。同时我们发现:即使在视差功能区内,视差敏感细胞所占总的细胞的比重也是非常小。
　　综上所述,在猫的初级视皮层,存在着数目较少的视差敏感细胞,他们聚集成群功能性地对“近”与“远”反应(简称“近”细胞与“远”细胞)。近细胞与远细胞功能性地分布在不同的位置,但是无法明确编码不同视差的大小。因此,我们认为,在初级视皮层,立体视觉信息的处理处于非常基础的阶段,只能对正负两种视差的信息进行处理(即可分辨“近”与“远”),但对于视差大小信息并不处理。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 立体视觉与视差

1.2 立体视觉研究的历史以及现状

1.3 本文研究的内容与意义

1.4 本文的撰写安排

第二章 实验设计

2.1 引言

2.2 视觉刺激的设计

2.3 视觉刺激的呈现

2.4 实验范式

2.5 小结

第三章 实验方法与技术

3.1 内源性光学成像技术

3.2 电生理记录技术简介

3.3 动物准备以及设备的调试

3.4 小结

第四章 基于光学成像的视差功能柱的研究

4.1 光学成像实验数据预处理

4.2 对于单条件功能图的去噪及增强处理

4.3 单条件功能图的空间结构分析

4.4 视差功能柱的“互补性”分析

4.5 讨论与分析

4.6 小结

第五章 基于单电极记录的视差敏感细胞的研究

5.1 单电极记录实验

5.2 单细胞神经响应调谐曲线

5.3 光信号反应曲线

5.4 光成像与单细胞记录结果的对比分析

5.5 讨论与分析

5.6 小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献