是什麼樣的腦內神經機制讓我們可以迅速辨認出我們熟悉的影象，即使這些影象非常模糊？來自美國國家生理學研究所（National Institute for Physiological Sciences, NIPS）的研究者們正在研究這個課題。研究者們讓大鼠在經過反覆訓練後進行視覺定向辨別任務（visual orientation discrimination task）。他們發現，比起高對比度的視覺刺激，響應低對比度視覺刺激的神經元數量有所增多。而且比起大鼠做出錯誤選擇的時候，這些神經元的活動強度在大鼠做出正確選擇時更大。這些神經元可以高效地傳達低對比度的視覺刺激。因此，初級視皮層（V1）對低對比度影象的敏感性也許能夠幫助我們提高分辨低對比度影象的能力。
我們很容易感知到熟悉的影象，如緊急出口圖示，即使它被模糊處理（A）。（圖片來源：Rie Kimura）
不同環境下物體的樣子往往會發生一些變化，例如在昏暗的晚上或是大霧天氣中，不同物體間的對比度會下降，分辨它們就變得困難起來。然而，如果你多次看見同一種物體，即使它變得模糊不清，你的大腦也能快速認出它來。我們辨認有著低對比度的熟悉物體的確切機制尚未研究清楚。
初級視覺皮層（V1）是大腦皮層中專門處理基本視覺資訊的區域。在初級視覺皮層中，視覺反應的強弱能直接反映外部資訊輸入的強度。因此，理論上高對比度的視覺刺激會引起更強烈的反應，反之亦然。
在反覆見到同樣的影象後，一些神經元（用藍色圈表示）對低對比度的視覺刺激表現出強烈的反應（用紅色點表示）（B）。
（圖片來源：Rie Kimura）
在這項研究中，Rie Kimura和Yumiko Yoshimura兩人發現，大鼠在經過反覆訓練後，優先響應低對比度刺激的V1神經元的數量有所增加。對這些神經元而言，低對比度的視覺刺激會引起更強的反應，而高對比度的刺激則會引起較弱的反應。當大鼠正確地感知到一個低對比度的熟悉物體時，這些對低對比度刺激更敏感的神經元會表現出更明顯的活動。《科學進展》（Science Advances）雜誌中的文章首次提出，初級視覺皮層對低對比度刺激的敏感性以經驗依賴的方式得到加強，從而很好地傳達低對比度的視覺資訊。這一機制能夠幫助我們辨認出熟悉但模糊的物體。
（圖片來源：pixabay）
Kimura說：“這種靈活的資訊傳達機制使我們能夠辨別出任意對比度的熟悉物體。正是大腦的靈活性使得我們的感官如此敏銳，而你可能從未發覺這一點。人工神經網路模型不僅能像普遍認為的那樣透過模擬對高對比度刺激敏感的神經元來複刻人類的感官，也考慮到了對低對比度刺激敏感的神經元，而這正是我們研究的主要方向。”
翻譯：杜佳宇
審校：先雨
引進來源：美國國家生理科學研究所（National Institute for Physiological Sciences）
本文來自：中國數字科技館
