Progress in Neurobiology：唐世明/李明等报道猕猴初级视皮层对知觉颜色的三维表征

2022年2月16日，北京大学生命科学学院、北京大学IDG麦戈文脑科学研究所、北大-清华生命科学联合中心唐世明课题组，与北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室李明课题组合作，在《Progress in Neurobiology》在线发表了题为“Perceptual hue, lightness, and chroma are represented in a multidimensional functional anatomical map in macaque V1”的研究论文，报道了猕猴初级视皮层（V1）对知觉颜色空间的三维表征。

具有三色视觉的人类和部分其他灵长类动物可以感知丰富多彩的颜色。颜色知觉非常神奇并且违反常人直觉的地方在于：颜色并非客观存在，而是人脑对处于可见光范围内的电磁波所创造出来的知觉。颜色知觉空间通常由三个正交的维度构成：色调（红、黄、绿、蓝等），明度（与颜色明暗类似）和色度（与颜色饱和度类似）。大脑如何形成这种知觉空间是一个非常有吸引力的问题，而找到颜色知觉空间表征的大脑部位是研究这个问题的第一步。以前的研究表明，初级视皮层V1存在色调表征，中级视皮层V4和高级视皮层PIT存在一定的多颜色维度表征，这些研究符合视皮层表征能力逐级复杂化的规律。在该研究中，课题组用最新的双光子成像技术研究发现，早在初级视皮层V1就形成了三个知觉颜色维度的完整表征，并且无论从皮层功能柱的排布，还是从神经元反应对应的高维空间中，这些表征都形成了近似正交的结构。

A. 色调和明度由不同的皮层位置表征。B-C. 色调和明度在皮层上形成的正交结构。

输

北大-清华生命科学联合中心已毕业博士生、北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室李明为第一作者。北京大学生命科学学院、北京大学IDG麦戈文脑科学研究所、北大-清华生命科学联合中心唐世明研究员和北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室李明为共同通讯作者。该研究项目得到了国家自然科学基金项目、北大-清华生命科学联合中心，北京师范大学青年教师基金的资助。

原文链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301008222000375?via%3Dihub

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课题组介绍

唐世明

北京大学生命科学学院研究员

北京大学IDG麦戈文脑科学研究所PI

北大-清华生命科学联合中心PI

研究领域

1960年代Hubel和Wiesel的发现或许已经解答了一条简单的线段是如何被识别出来的，即：对于可能出现在各个位置的、不同朝向的线段，大脑都预制了对应的检测细胞。这种简单策略在识别稍微复杂的图形的时候就会遇到困难，我们或许可以设想大脑预制了针对两条线段组合的细胞，那么三条线段或者更为复杂的图形又该怎么办呢？不幸的是，现实中的图形大多都比线段复杂，识别轮廓中局部线段的朝向，那只是个开始。真正的挑战在于，视觉系统是如何利用这些分散的朝向信息，识别出一个完整的图形。

我们研究那些比bar稍微复杂一点的图形，例如一条比bar长一点的线段，是如何被大脑识别出来的，进而了解视觉认知最基本的原理。为此，我们建立了先进的视觉认知行为和神经生理学实验平台，采用电极阵列、光学成像、分子生化、双光子等研究技术，探测视觉皮层复杂的神经线路，研究视觉系统如何同时产生形状识别的选择性和不变性。

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