大细胞通路选择性适应对空间距离压缩的贡献及其在视觉神经科学中的意义

研究人员探讨了动态模式适应如何改变空间特征的感知分离，通过高时间频率不可见适配器诱导空间压缩，发现低空间频率适配器效果最强，且隔离亮度适配器可消除该效应，揭示了magnocellular pathway在空间度量视觉中的新作用，为理解视觉空间计算机制及发育性阅读障碍的视觉基础提供了新视角。

　　

在视觉神经科学领域，人类如何感知空间距离一直是个迷人而复杂的问题。虽然大脑中的拓扑地图能保留视觉刺激的空间关系，但这些视觉方向之间的度量关系却无法直接读取。就像我们使用地图时，虽然知道各个地点的相对位置，但难以准确判断它们之间的实际距离一样。这种空间度量计算机制至今仍是未解之谜。更令人困惑的是，几何错觉现象表明空间计算会受到多种因素影响，包括空间和时间邻近性。以往研究发现，特定空间形式的配置会导致明显的距离和方向感知错误，而图形适应也会改变表观几何或比例。这些现象暗示着视觉系统可能存在某种"空间度量尺"，而适应过程可能会改变这把"尺子"的刻度。

为了探索这个有趣的问题，来自诺丁汉大学视觉神经科学组的研究团队在《Vision Research》上发表了一项创新性研究。他们采用心理物理学实验方法，通过MATLAB R2019和Psychtoolbox-3创建实验，使用120Hz刷新率的CRT显示器呈现刺激。研究招募了12-8名不等的观察者参与系列实验，采用自适应心理物理程序(QUEST算法)和累积正态函数拟合来量化适应效应。关键实验技术包括：高时间频率(60Hz)不可见适配器设计、隔离亮度运动刺激、Gabor阵列空间频率调节，以及通过全局运动方向辨别任务确认隔离亮度点。

在"实验1：不可见闪烁适配器诱导空间压缩"中，研究人员发现暴露于60Hz闪烁圆盘阵列(主观不可见)会导致随后呈现的点对之间的感知距离系统性压缩。这种压缩在适配器优先调节低空间频率通道时最强，与调谐到低空间和高时间频率的瞬态通道特性一致。值得注意的是，这种压缩在3Hz条件下更为明显，表明适应强度可能存在时间频率调谐。

"实验2：低空间频率内容导致空间压缩"的结果显示，适配器Gabor斑块的漂移空间频率显著影响压缩幅度。当空间频率低于5cpd时出现强烈压缩，而15cpd时效应消失。这一发现与magnocellular神经元对低空间频率的偏好一致，进一步支持了大细胞通路的参与。

"实验3A：彩色适配器中的亮度信号调节空间压缩幅度"采用两个旋转的青色点阵作为适配器，发现当适配器接近隔离亮度时，压缩效应显著减弱。特别有趣的是，全局运动感知在接近隔离亮度时崩溃，与空间压缩效应的减弱同时发生，这直接将空间压缩效应与magnocellular信号强度联系起来。

"实验3B：隔离亮度测试点的空间压缩"证实了即使测试点与背景隔离亮度，适应诱导的空间距离压缩仍然存在，表明该效应取决于适配器而非测试刺激的视觉特性。

最后的"实验3C：隔离亮度红绿调制诱导空间压缩"显示，红绿颜色调制在3Hz而非60Hz时能诱导空间压缩，这与magnocellular神经元对高时间频率隔离亮度红绿调制不敏感但对慢调制有反应的特性相符。

研究结论部分强调了几项重要发现：首先，暴露于60Hz黑白闪烁的圆盘阵列会导致随后呈现的点对感知距离压缩，这种效应在适配器优先调节低空间频率通道时最强。其次，使用隔离亮度适配器时，空间压缩效应显著减弱，这与全局运动组织崩溃同时发生，强烈暗示magnocellular通路的参与。最后，隔离亮度红绿适配器在3Hz而非60Hz时能诱导压缩，这与已知的magnocellular神经元特性一致。

这些发现揭示了magnocellular通路在空间度量视觉中的新作用。从理论角度看，该研究提出了空间度量可能涉及局部尺度的显式神经表征，以及整合该度量信号的空间控制过程。从临床角度看，由于某些发育性阅读障碍被认为与magnocellular缺陷相关，而阅读障碍常表现为空间视觉问题(如字母位置感知错误)，该研究为理解这类疾病的视觉基础提供了新视角。此外，研究方法上的创新，如使用主观不可见的高频适配器诱导感知改变，为探索无意识视觉处理对空间感知的影响开辟了新途径。这项研究不仅深化了我们对视觉空间计算机制的理解，也为相关视觉障碍的病理机制研究提供了重要线索。