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心理所揭示单眼剥夺傅立叶相位规则性信息可增强剥夺眼的主导性

2017-5-3 12:03| 发布者:

摘要:   神经可塑性被认为是生长关键期的一个重要特性。迄今有大量工作通过测量眼优势的改变来学习神经可塑性。值得注意的是,最近单眼剥夺学习发现成年人视皮层中仍残留视觉可塑性。例如,通过遮盖的方式剥夺单眼视觉信 ...

  神经可塑性被认为是生长关键期的一个重要特性。迄今有大量工作通过测量眼优势的改变来学习神经可塑性。值得注意的是,最近单眼剥夺学习发现成年人视皮层中仍残留视觉可塑性。例如,通过遮盖的方式剥夺单眼视觉信息输入后,遮盖眼会变得更加主导。这类学习中,遮盖既剥夺了进入剥夺眼的傅立叶能量信息,也剥夺了其傅立叶相位规则性信息。前者与输入图像的能量(对比度)有关,后者则与输入图像中的轮廓等高阶信息有关。简单的遮盖去除了输入的能量,也去除了图案,因此人们并不清楚是否只剥夺傅立叶相位规则性信息而不改变输入的能量足以引发眼优势的改变。
  中国科学院心理学习所行为科学重点实验室鲍敏学习组设计了一种更改现实系统(图1),分别用双眼竞争和双眼相位整合两种不同任务(图2A、图3)在剥夺前后进行测试,学习单眼剥夺傅立叶相位规则性信息是否能改变剥夺眼主导性的问题。目前知觉眼优势的测量方法主要包括双眼竞争和双眼相位整合任务,本次学习综合利用这两种测量方法学习3小时单眼剥夺后的眼优势改变。
  实验1的结果表明改变傅立叶相位规则性信息,被试适应3小时后,双眼竞争任务测出剥夺眼的主导性明显增强,这与模拟前人学习的mean color条件(图2B)的结果相似(图4A)。实验2的结果表明不同程度地改变傅立叶相位规则性信息(改变100%或50%,图2C、2D),会不同程度地增强剥夺眼的主导性(图4B)。实验3的结果表明改变傅立叶相位规则性信息,被试适应3小时后,用双眼相位整合任务不能测出剥夺眼主导性的变化,而mean color条件下可以测出剥夺眼主导性的变化(图5)。
  通过以上结果得出:1)遮盖和剥夺傅立叶相位规则性信息,在双眼竞争任务下都能测出剥夺眼的主导性有所增强。2)在双眼相位整合任务下,遮盖依然能测出剥夺眼主导性的增强,而非剥夺傅立叶相位规则性信息。这些发现不仅回答了只剥夺傅立叶相位规则性信息是否足以改变眼优势的问题,而且也提示双眼竞争和双眼相位整合这两种不同的测试任务背后的机制可能不同,以及眼优势可塑性存在于视觉加工的不同阶段。由于自然界的视觉输入信息在傅里叶能量谱上相近,视觉系统主要依赖傅里叶相位分辨世界上各种场景。该学习发现相位在单眼剥夺中的重要作用可能也反映了人脑面对加工处理大自然场景的需要而不断进化的结果。
  该学习受中科院重点部署项目(特支项目,KSZD-EW-TZ-003)和国家自然科学基金(31371030和31571112)资助。学习结果在线发表于神经科学(Neuroscience)。
  论文信息:Bai J, Dong X, He S, Bao M*. (2017). Monocular deprivation of Fourier phase boosts the deprived eye's dominance during interocular competition but not interocular phase combination. Neuroscience, 352:122-130.
  论文链接



  图1:更改现实系统及实验场景示意图。



  图2:双眼竞争任务及3小时适应的刺激图。A,双眼竞争任务的刺激图;B,模拟前人遮盖学习的适应刺激(Mean color条件),图示中被试的右眼输入正常图像的平均亮度的图像;C,完全改变正常图像傅立叶相位规则性信息的适应刺激(Pink noise条件),图示中被试的右眼输入完全改变正常图像傅立叶相位规则性信息后的图像;D,改变正常图像中一半的傅立叶相位规则性信息的适应刺激(Semi-Pink noise条件),图示中左眼输入改变一半傅立叶相位规则性信息后的图像。



  图3:双眼相位整合任务的单个试次的流程图。



  图4:实验1及实验2的结果图。



  图5:实验3的结果图。(小木虫 | 心理所揭示单眼剥夺傅立叶相位规则性信息可增强剥夺眼的主导性

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