我们的大脑是如何产生连贯图像的?

当我们看东西的时候，不同的大脑区域会处理图像的不同属性。但是，我们的大脑是如何从这种碎片化的表象中形成连贯的图像的呢?Pieter Roelfsema的一篇新评论阐明了该领域的两个现有假设。

当我们睁开眼睛的时候，我们马上就能看到那里有什么。我们视觉的效率是进化的一项非凡成就。我们对视觉环境的内省轻松感知掩盖了我们大脑中支持视觉感知的复杂机制。我们看到的图像被大脑皮层和皮层下区域的复杂层次快速分析。

我们视觉系统的层次结构

低级脑区的神经元提取局部图像元素的基本特征，如直线方向、深度和颜色。他们将信息发送到大脑的几个中层区域。这些区域的神经元编码其他特征，如运动方向、颜色和形状碎片。中层区域的神经元将信息发送到更高的层次，对视觉场景进行更抽象的分析。这些更高层次的神经元为物体的类别甚至特定个体的身份编码。因此，每一个视觉对象都会激活一种复杂的表征，这种表征由横跨许多大脑区域的大量神经元传递。

一个重要的问题是，在视觉大脑的许多区域中，物体的分布和碎片化表征是如何在背景下导致对物体的统一感知的。本文主要讨论所谓的“约束问题”。如果有多个对象，绑定问题就会出现。每个物体都激活了横跨许多大脑区域的神经元模式，在这样的表征中，可能不清楚哪些特征属于其中一个物体，哪些属于其他物体。哪个过程将特征粘合成连贯的对象表示?

同步理论被证明是错误的

Pieter Roelfsema:“当我们处理视觉信息时，我们的细胞只看整体图像的一小部分。你会得到一组细胞，它们都专注于不同的片段。没有一个细胞能把这些信息聚集在一起。以前认为细胞的同步对解决结合问题很重要。人们认为，编码同一物体特征的细胞以一种节奏同步它们的活动。然后，为另一个物体的特征编码的细胞将以不同的节奏同步。许多科学家在这个理论上投入了时间和精力，但我们现在知道它的工作原理不同。”

“事实证明，我们一次只会把注意力集中在一个物体上。这些为被关注对象的特征编码的神经元不需要同步，但它们的活动会增加。同时观察几个对象是可能的，但是确定哪些属性属于其中一个对象需要注意。当表中有多个对象时，我们通常不会主动关注哪个属性属于哪个对象。然而，当我们想要抓住某样东西时，我们会把注意力集中在那个物体上，只有这样，图像属性的分组才变得相关。”

因此，结合问题不是通过同步来解决的，而是通过增加细胞的放电来解决的。许多科学家仍然相信同步理论，而我们多年来已经知道它是不正确的。这篇新的综述列出了支持和反对这两种束缚理论的证据。”

参考:解决绑定问题:当神经元增强它们的放电速率时，集合就形成了——它们不需要振荡或同步。神经元。2023, 111(7): 1003 - 1019。doi:10.1016 / j.neuron.2023.03.016

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