中国科学院上海生命科学研究院 神经科学研究所 视觉神经生理学研究组

研究方向
本研究组研究哺乳动物视觉系统（着重于视皮层）神经元的生理特性、视觉系统的可塑性以及视觉神经元活动与视知觉的关系。实验技术包括整体动物的胞外或胞内电生理记录、清醒动物或人的心理物理、组织形态学以及计算机模拟。

自然视觉刺激下视皮层神经元的反应特性和可塑性
　　视觉系统神经环路的发育，视觉神经元感受野特性的形成，以及动物的视觉学习都受视觉经验（visual experience）的影响。长期以来，视觉科学家以光条、光栅和白噪声等作为视觉刺激来研究神经元的感受野特性和动物的视知觉。然而，视觉系统进化于大自然的视觉刺激环境，其结构和功能与自然视觉刺激的特性密切相关，视觉研究最终需要解释在自然刺激条件下的视觉信息处理。近几年来，国际上有不少实验室采用自然图形作为视觉刺激来研究视觉神经元的感受野特性和环路特性，但目前我们对自然刺激条件下视觉系统的可塑性还了解很少。姚海珊博士的近期工作以自然图形电影(natural scenes movie)为刺激研究成年动物初级视皮层(V1)的可塑性：多次播放一段自然电影，然后比较 V1 神经元对每一次电影播放的反应。结果表明，神经元对电影反应的可靠性随着电影播放次数的增多渐渐提高，提示反复自然视觉刺激快速地提高了视觉神经元对该刺激的信息处理效率。研究组目前的课题之一是研究在自然图形刺激下视觉系统的神经元反应特性、局部环路特性以及可塑性。

具体的研究内容包括：

• 不同时空模式的自然视觉刺激如何影响视皮层神经元之间的连接特性
• 反复的视觉刺激如何修饰视皮层神经元的突触反应特性、感受野特性以及环路连接特性
• 视皮层神经元的活动特性与视知觉的因果关系

形状信息和运动信息处理的相互影响
　　视觉系统的一个重要功能是检测物体的形状和物体的运动方向。在初级视皮层，神经元对视觉刺激的空间位置、方位、空间频率和运动方向等有选择。这些反应选择特性是形成形状和运动视知觉的神经基础。我们将通过以下实验来研究形状信息处理与运动信息处理的相互影响：

• 视觉刺激的形状如何影响视皮层神经元的运动方向选择特性；视觉系统对物体的运动知觉是否依赖于视觉刺激的形状
• 视皮层神经元如何处理形状随时间变化的运动信息；形状随时间变化的运动如何影响视觉系统对物体的形状知觉

视觉系统与其它感觉系统的跨模态相互作用
　　在自然条件下，动物往往从许多感觉系统接受信息。因此，视觉系统与其他感觉系统可能存在跨模态的相互作用。我们将研究跨模态的短期感觉经验（例如，视觉和触觉配对的条件刺激）如何影响视觉系统神经元的反应特性。这项工作有助于我们了解多模态信息整合的机制。