编辑推荐：
视觉感知分静态和动态两种模式，与上丘（SC）神经活动相关，但相关机制不明。研究人员用功能磁共振成像（fMRI）结合大鼠脑损伤实验，发现单眼动态视觉模式下 SC 间存在 “推 - 拉” 机制，挑战了传统认知，为深入理解视觉处理提供新视角。
在动物的生存之战中，快速了解周围环境并做出恰当反应至关重要。视觉感知作为关键一环，有着静态和动态两种模式。当我们观察闪烁灯光时，频率较低时，能清晰分辨每一次闪烁，此时处于静态视觉模式；而当频率高于闪烁融合频率（FFF）阈值，灯光就会被感知为连续的，进入动态视觉模式。
上丘（Superior Colliculus，SC）在感觉通路中占据重要地位，它是视觉、听觉和躯体感觉等信息的重要中继站，还对多模态整合和快速的感觉运动转换起着关键作用。以往研究发现，SC 的活动与闪烁刺激频率密切相关，在编码响应习惯化（RH）现象时，其活动会随着刺激频率的变化而改变。然而，尽管已知皮质顶盖（corticotectal）和顶盖顶盖（tectotectal）存在反馈连接，但在动态视觉模式下，它们在整个通路中的具体作用机制却一直是个谜，这就像一座神秘的城堡，等待着科研人员去探索。
为了揭开这座城堡的神秘面纱，来自 Champalimaud Research, Champalimaud Foundation（里斯本，葡萄牙）的研究人员 Rita Gil、Mafalda Valente、Francisca F. Fernandes 和 Noam Shemesh 展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Communications Biology》上，为我们理解视觉处理机制带来了新的曙光。
在研究过程中，研究人员运用了多种技术方法。其中，功能磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）是关键技术之一，它能让研究人员从整体通路的角度观察系统中群体水平的活动。同时，研究人员对大鼠大脑关键视觉通路结构进行脑损伤实验，通过在双侧皮质和单侧 SC 区域制造损伤，来消除特定输入对 SC 的影响，进而探究皮质顶盖和顶盖顶盖反馈的作用。此外，研究人员采用单眼刺激方式，以便单独研究每个 SC 的作用。
研究结果令人眼前一亮。在单眼动态视觉模式下，研究人员发现了上丘间的 “推 - 拉” 相互作用。当以 1Hz 频率进行单眼刺激时，在皮质和皮质下视觉结构中都能观察到正的血氧水平依赖（Blood Oxygenation Level Dependent，BOLD）反应；而当刺激频率提升到 25Hz 时，情况发生了变化，双侧皮质和对侧上丘（contralateral Superior Colliculus，cSC）出现负反应，同侧上丘（ipsilateral Superior Colliculus，iSC）和丘脑则呈现正反应。进一步分析发现，cSC 的反应可分为三个明显时期：刺激开始和结束后的两个正 “峰值”，以及中间的强负 fMRI 信号期。iSC 则呈现正 fMRI 反应，且各时期区分不明显。
为了探究皮质顶盖反馈的作用，研究人员对 V1 进行双侧损伤后重复实验。结果发现，cSC 在起始峰值和 ON 期的反应幅度均下降，这表明 V1 反馈的减少会降低 cSC 在动态视觉模式下的起始激活和 ON 抑制反应。
接着，研究人员为了解开顶盖顶盖连接在 “推 - 拉” 相互作用中的角色，对 V1 和 iSC 同时进行损伤。结果显示，iSC 损伤后，cSC 的反应变得更加负向，这说明进一步损伤 iSC 会增强 cSC 在动态视觉模式下的抑制作用。
综合这些研究结果，研究人员提出了动态视觉模式下不同相互作用的初步机制。当系统进入动态视觉模式时，SC 的活动会受到强烈抑制，而皮质反馈会进一步增强这种抑制作用。在双眼刺激时，两个 SC 都会被抑制到最大程度；但在单眼刺激时，iSC 会通过顶盖顶盖反馈被激活，对 cSC 产生 “拉” 的作用，使其处于抑制程度较低的状态。这一机制不仅解释了单眼和双眼刺激下 SC 反应的差异，还为后续研究提供了重要线索。
在讨论部分，研究人员指出，他们的研究揭示了动态视觉模式下上丘间复杂的相互作用，这种相互作用比以往认为的简单的相互抑制更加复杂。同时，研究还发现，iSC 的反应似乎与皮质顶盖反馈关系不大，而主要受顶盖顶盖水平的影响。此外，研究人员还对研究结果的适用性进行了探讨，虽然目前尚不清楚这些发现是否适用于高阶物种，但他们认为，未来的研究可以进一步探索这一问题。
总的来说，这项研究意义重大。它首次揭示了单眼动态视觉模式下上丘间的 “推 - 拉” 相互作用，为理解视觉通路在不同视觉模式下的工作机制提供了新的视角。同时，研究结果也挑战了传统观念，即顶盖间连接仅作为避免扫视时视觉模糊的相互抑制机制。这一发现为后续研究指明了方向，未来研究可以通过更精细的瞬态脑调制方法，如光遗传学或药理学研究，进一步探究皮质对 SC 反应调节的作用，以及 SC 在感知极限中的角色。此外，结合行为学研究，将有助于更深入地理解视觉处理过程中的神经机制，为相关领域的发展提供重要的理论支持。
