颞下皮层是区分物体的关键
当视觉信息通过视网膜流入大脑时，视觉皮层将感官输入转化为连贯的感知。神经科学家长期以来一直假设，视觉皮层中被称为颞下皮层的部分对于识别单个物体的关键任务是必要的，但证据一直没有定论。
在一项新的研究中，麻省理工学院的神经科学家发现了IT皮质物体识别确实需要;他们还发现，该区域的子集负责区分不同的物体。
此外，研究人员还开发了计算模型，描述这些神经元如何将视觉输入转换为物体的心理表征。他们希望这样的模型最终能帮助指导脑机接口(BMIs)的发展，这种接口可以用于诸如在盲人的大脑中生成图像等应用。
麻省理工学院大脑与认知科学系主任、麦戈文大脑研究所成员、这项新研究的资深作者詹姆斯·迪卡洛说:“我们还不知道这是否可行，但这是朝着我们正在考虑的那种应用迈出的一步。”
麦戈文研究所的博士后瑞希·拉贾林厄姆是这篇论文的主要作者，该论文发表在3月13日的《美国科学》杂志上神经元．
区分对象
除了在物体识别方面的假设作用外，IT皮层还包含优先对面孔做出反应的神经元“斑块”。从20世纪60年代开始，神经科学家发现，信息技术皮层的损伤可能会导致识别非面部物体的障碍，但一直难以准确确定信息技术皮层在这项任务中有多重要。
麻省理工学院的研究小组开始通过选择性关闭大脑皮层来寻找IT皮层在物体识别中的作用的更明确的证据神经活动大脑皮层非常小的区域然后测量这种干扰如何影响物体辨别任务。在经过训练能够区分大象、熊和椅子等物体的动物身上，他们使用一种名为muscimol的药物，暂时关闭直径约2毫米的子区域。这些子区域中的每一个都占整个IT皮层的5%。
这些实验代表了研究人员第一次能够让IT皮层如此小的区域沉默，同时测量许多物体辨别的行为，揭示了IT皮层不仅是区分物体所必需的，而且它也被划分为处理不同元素的区域对象识别．
研究人员发现，让这些小斑块保持沉默会对动物区分特定物体的能力产生明显的损害。例如，一个子区域可能涉及区分椅子和汽车，但不涉及区分椅子和狗。每个区域都参与了研究人员测试的25%到30%的任务，彼此靠近的区域在功能上往往有更多的重叠，而彼此远离的区域几乎没有重叠。
我们可能会认为它是一个完全混合在一起的神经元海洋，除了这些“脸补丁”孤岛。但我们发现，正如许多其他研究指出的那样，整个地区存在着大规模的组织，”拉贾林厄姆说。
研究人员说，这些区域的反应特征很难分类。这些区域并不是特定于像狗这样的物体，也不是容易描述的视觉特征，比如曲线。
拉贾林厄姆说:“如果我们观察到某一神经元在被抑制时出现了辨别汽车的缺陷，就说它是‘汽车神经元’，这是不正确的。”“相反，细胞对一种我们无法解释的对汽车识别有用的特征做出了反应。这个实验室和其他实验室的工作表明，神经元会对输入图像的复杂非线性特征做出反应。你不能说它是一条曲线、一条直线或一张脸，但它是一种视觉特征，在支持特定任务时特别有帮助。”
美国国家眼科研究所的首席研究员比维尔·康威(Bevil Conway)表示，这项新研究在回答IT皮层的神经活动如何产生行为这一关键问题上取得了重大进展。
这篇论文在推进我们对这种联系的理解上迈出了重要的一步，它表明，在IT不同的局部小区域的阻塞活动在视觉辨别上有不同的选择性缺陷。这项工作不仅提高了我们对神经活动和行为之间因果关系的认识，而且提高了我们对IT的功能组织的认识:这一小块大脑是如何布置的，”没有参与这项研究的Conway说。
脑机接口
的实验结果与DiCarlo、Rajalingham和他们实验室的其他人创建的计算模型一致，这些模型试图解释IT皮层神经元活动如何产生特定行为。
DiCarlo说:“这很有趣，不仅因为它表明模型是好的，还因为它意味着我们可以干预这些神经元，打开和关闭它们。”“如果有更好的工具，我们可以获得非常大的感知效果，并在这个领域做真实的BMI。”
研究人员计划继续完善他们的模型，从更小的人群中吸收新的实验数据神经元他们希望通过激活特定的神经元活动序列，在人的大脑中产生视觉感知。将这类信息传输到大脑的技术可能会带来帮助盲人看清某些物体的新策略。
DiCarlo说:“这是朝着那个方向迈出的一步。“这仍然是一个梦想但这一梦想总有一天会得到这种工作所建立的模型的支持。”
进一步探索
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