研究首次表明,一种视觉错觉——霓虹色扩散——对老鼠有效。这项研究也是首次结合使用电生理学和光遗传学两种研究技术来研究这种错觉。老鼠实验的结果解决了神经科学领域一个长期存在的争论:大脑中哪些神经元水平负责亮度感知。
我们都熟悉视觉错觉;有些是新奇事物,而有些则无处不在。即使当你看着眼前的屏幕时,你也会被愚弄,以为自己看到的是白色。你真正看到的是许多、绿色和蓝色元素紧密地挤在一起,给人一种白色的印象。另一个例子是快速旋转的轮子或螺旋桨,在加速到全速时,可能会短暂地看起来像是在反转方向。无论如何,你可能会惊讶地发现,视觉错觉不仅看起来有趣,而且还是了解眼睛、神经、思维和大脑的有用工具。
东京大学系统创新系副教授渡边昌隆正在致力于进一步了解意识的本质。这是一个庞大的课题,因此自然有很多方法可以探索它,其中之一就是他使用视错觉。他最近的研究是研究一种对人类有效的错觉是否也对老鼠有效。结果发现,它确实有效。但这有什么意义呢?
“了解这种幻觉,即所谓的霓虹色扩散幻觉,对老鼠和人类都有效,对我这样的神经科学家来说很有用,因为这意味着老鼠可以作为人类无法做到的有用测试对象,”渡边说。“要真正了解感知体验过程中大脑内部发生了什么,我们需要使用某些我们无法用在人身上的方法。这些方法包括电生理学,用电极记录神经活动,以及光遗传学,其中光脉冲可以启用或禁用活体大脑中特定神经元的放电。”
渡边的实验是同类实验中第一个同时使用电生理学和光遗传学的实验,实验对象是暴露于霓虹色扩散错觉的动物测试对象,这使他的团队能够准确地看到大脑中哪些结构负责处理这种错觉。
“视觉刺激进入眼睛后,会通过神经传送到大脑,然后由一系列神经元层接收,这些神经元层被称为 V1、V2 等,其中 V1 是第一层也是最基本的层,V2 及以上层被视为更高层,”渡边说。“神经科学界长期以来一直争论更高层在亮度感知中的作用,研究起来并不容易。我们在老鼠身上进行的实验表明,V1 中的神经元不仅对幻觉有反应,而且对所展示的同种图案的非幻觉版本也有反应。但只有当向老鼠展示幻觉版本时,V2 中的神经元才会发挥关键作用:调节 V1 中神经元的活动,从而证明 V2 神经元确实在亮度感知中发挥作用。”
这项实验表明,小鼠模型在神经科学领域是有效的。渡边希望这只是一个开始,希望这样的实验能够帮助他实现阐明意识神经机制的宏伟目标。