空间注意与微眼跳协同塑造视觉皮层刺激表征的神经机制

这篇研究揭示了微眼跳（MSs）在协调空间注意与视觉物体处理中的关键作用。通过猕猴V4区神经元记录发现，MSs朝向注意目标时能显著增强神经元响应、改善刺激解码并锐化调谐曲线，而单纯空间注意不影响V4神经元调谐。该研究首次阐明MSs通过"刷新"初始感觉响应和放大注意效应双重机制，动态优化物体表征，为主动视觉的神经机制提供了新见解。

　　

空间注意与微眼跳协同调控视觉处理的神经机制

研究背景

传统隐蔽注意范式要求受试者保持中央注视的同时将注意分配到外周刺激，这种范式长期用于分离眼动控制系统与注意调控系统的功能。然而近年研究发现，即使在严格 fixation 任务中，受试者仍会产生朝向注意目标的微眼跳（microsaccades, MSs），这些微小眼动与任务表现和神经元响应增益密切相关。这种关联性挑战了注意与眼动系统完全独立的传统观点，但MSs如何影响视觉皮层对物体的神经表征仍不明确。

核心发现

在猕猴进行的隐蔽注意任务中，当MSs朝向注意目标时，V4区神经元表现出三大特征：

1. 响应增强：与MSs远离目标相比，朝向目标的MSs使神经元 firing rate 提升13%（AMI=0.13±0.012，P=1.05^?22），这种增强在浅皮层（supragranular layers）尤为显著（AMI=0.145±0.018 vs 深层0.11±0.012）
2. 表征优化：线性解码器在MSs朝向目标时的物体分类准确率达67%，显著高于远离条件（35%）和基线水平（P=3.31^?7）
3. 调谐锐化：MSs朝向目标时，神经元对偏好刺激的选择性斜率增至0.355，接近刺激瞬态响应水平（0.347），而持续注意期斜率仅0.071

动态调控机制

首次MSs的方向决定注意效应的启动时机：

• 若首次MSs朝向目标，注意增强立即出现（300ms内AMI=0.13）
• 若首次MSs远离目标，增强延迟至第二次朝向目标的MSs（AMI=0.11±0.036）
  后续MSs中，注意效应持续存在但强度分化：朝向目标的MSs仍保持更强调制（AMI=0.14±0.015 vs 远离0.09±0.015）

跨脑区一致性

该模式在IT皮层和丘脑外侧核（pulvinar）中同样存在：

• IT神经元在MSs朝向目标时AMI达0.044±0.01（P=1.74^?08）
• Pulvinar虽调制较弱（AMI=0.02±0.007），但显示相同方向偏好

行为关联

MSs朝向目标时，颜色变化检测的反应时缩短20ms（200±52.7ms vs 220±56.45ms，P=0.0056），证实其行为相关性。

理论突破

研究提出"感觉刷新-注意放大"双机制模型：

1. 刷新机制：MSs重建类似刺激瞬态响应的神经表征（解码准确率从持续期的23%恢复至60%）
2. 放大机制：注意与MSs协同产生超加性效应，使调谐曲线锐化程度超过单纯感觉刷新

学术争议回应

针对"注意效应是否依赖MSs"的争论，研究发现：

• 无MSs区间仍可检测到注意调制（AMI=0.07±0.0234）
• 但该调制多紧随前序MSs，提示可能为残留效应

功能进化意义

MSs的θ节律（3.29±0.075Hz）与注意振荡理论契合，提示：

• 注意可能通过MSs实现离散采样
• MSs双向运动构成"注意-回扫"功能对：朝向目标优化表征，回扫维持空间校准

研究局限与展望

当前研究受限于静态刺激范式，未来需探讨：

• 动态场景中MSs-注意交互
• 其他感觉模态是否存在类似机制
• MSs频率与注意效率的量化关系

该研究为理解主动视觉提供了新框架，将传统认为独立的注意调控、感觉处理与眼动控制系统整合为协同工作的动态网络。