Cell Rep | 揭示灵长类背侧视觉通路处理快慢运动速度的简约机制|cell|皮层|神经元|脑区|视觉通路|速度

视觉运动信息是在灵长类背侧视觉通路中三个连续脑区（初级视觉皮层V1，中颞皮层MT，和内侧上颞皮层MST）中逐级处理的（图A），其中V1运动检测神经元的时空感受野最小，MT次之，而MST最大，与之对应，V1偏好编码低速运动，MT偏好中速，而MST负责处理高速运动（图B）。运动速度由运动方向和运动速率定义。基于灵长类视觉系统等级化的组织结构，过往视觉科学家们提出了一个主流经典理论，高级脑区MT/MST通过继承V1神经元的方向选择性，从而编码高速运动。但是马路上每小时20公里的机动车速度，就超过了V1甄别物体运动方向的能力，换句话说，每小时20公里几乎是V1的速度处理极限。因此，视觉科学一个长期未解的核心矛盾是，既然V1神经元编码速度的能力有限，那么高级脑区MT和MST又是如何完成中高速运动信息处理的呢？

近日，Cell Reports在线发表中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心王伟研究组的最新研究论文De novoFast Motion Computation in the Primate Visual Cortex。该研究回答了这一个基础问题，揭示了灵长类背侧视觉通路处理快慢运动速度的简约机制，为理解运动速度在大脑中的计算原理提供了创新理论框架。

王伟团队记录了清醒猕猴四个连续脑区，LGN、V1、MT和MST中的神经元对0到200°/s的运动速度的反应（图C），并通过建立多脑区级联时空能量整合计算模型（图D），成功模拟了四个脑区实验记录到的神经元速度调制反应。他们发现，如同机动车切换速度的换挡，高级脑区MT和MST神经元编码高速运动，是通过它们各自更大尺度的感受野时空整合机制独立完成的，而非从V1继承来的，这一创新发现直接推翻了主流的视觉特性继承理论假说。

该研究同时也揭示，对于所有视觉动物的运动检测神经元而言，视觉运动处理的本质都是对运动物体在视网膜或视皮层引起的拓扑空间位置随时间变化的检测与计算，验证了自然界简约法则——最简单的解决方案往往是最合理的。这一原则可以追溯到公元前300年亚里士多德的名言：“自然以最简约的方式运作”。这项研究也为其他物种的视觉运动处理和类脑视觉计算研究提供了重要启示和借鉴。