為弄清運(yùn)動(dòng)和視覺(jué)之間的關(guān)系，美國(guó)哈佛大學(xué)研究人員觀察了動(dòng)物自由漫游時(shí)，大腦中分析圖像的一個(gè)主要區(qū)域發(fā)生了什么。結(jié)果表明，當(dāng)動(dòng)物運(yùn)動(dòng)時(shí)，初級(jí)視覺(jué)皮層的圖像處理回路不僅更活躍，而且它們會(huì)從大腦的運(yùn)動(dòng)控制區(qū)域接收信號(hào)，這個(gè)區(qū)域與處理動(dòng)物正在看的東西的區(qū)域是獨(dú)立的。近日，該研究結(jié)果發(fā)表在《神經(jīng)元》上。

為了更好地觀察周?chē)氖澜?，?dòng)物在不斷運(yùn)動(dòng)。靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物和人類(lèi)使用復(fù)雜的眼球運(yùn)動(dòng)來(lái)集中視覺(jué)；鳥(niǎo)類(lèi)、昆蟲(chóng)和嚙齒類(lèi)動(dòng)物則通過(guò)移動(dòng)頭部來(lái)做同樣的事情，甚至可以通過(guò)這種方式估計(jì)距離。然而，這些運(yùn)動(dòng)是如何在大腦用來(lái)“觀察”的復(fù)雜神經(jīng)元回路中發(fā)揮作用的，在很大程度上仍是未知的。

過(guò)去視覺(jué)實(shí)驗(yàn)的典型設(shè)置是這樣的：動(dòng)物，比如老鼠或猴子，被注射鎮(zhèn)靜劑，并將其頭部固定在一個(gè)位置，然后給予視覺(jué)刺激，比如照片，這樣研究人員可以看到它們大腦中的哪些神經(jīng)元會(huì)做出反應(yīng)。但這并沒(méi)有闡明運(yùn)動(dòng)是如何影響用于分析的神經(jīng)元的。

在新實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家把每只大鼠放在一個(gè)籠子里，這個(gè)籠子兼作大鼠的家，并持續(xù)記錄它們的頭部運(yùn)動(dòng)。通過(guò)植入電極，科學(xué)家測(cè)量了大鼠運(yùn)動(dòng)時(shí)初級(jí)視覺(jué)皮層的大腦活動(dòng)。數(shù)據(jù)顯示，平均而言，即使在黑暗中，在運(yùn)動(dòng)時(shí)，大鼠視覺(jué)皮質(zhì)的神經(jīng)元也比休息時(shí)更活躍，因?yàn)樵谝粋€(gè)漆黑的房間里，并沒(méi)有需要處理的視覺(jué)數(shù)據(jù)。這意味著這種活動(dòng)來(lái)自于運(yùn)動(dòng)皮層，而不是外部圖像。

研究小組還注意到，運(yùn)動(dòng)時(shí)視覺(jué)皮層的神經(jīng)模式在黑暗和光明中是不同的。研究人員使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)兩種模式進(jìn)行了編碼。通過(guò)觀察大鼠視覺(jué)皮層的神經(jīng)活動(dòng)，科學(xué)家不僅能判斷出其頭部的移動(dòng)方向，還能在它們做出動(dòng)作前幾百毫秒預(yù)測(cè)出移動(dòng)方向。