《NeuroImage》：Common Phenomenal and Neural Substrate Geometry in Visual Motion Perception
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视觉运动（visual motion）在相反方向上比在对角线方向上感觉更为相似。成对相似性评分（pairwise similarity ratings）揭示了视觉运动经验的结构。人类的运动经验与小鼠的视觉皮层（visual cortex）共享共同的几何结构（c
视觉运动（visual motion）在相反方向上比在对角线方向上感觉更为相似。成对相似性评分（pairwise similarity ratings）揭示了视觉运动经验的结构。人类的运动经验与小鼠的视觉皮层（visual cortex）共享共同的几何结构（common geometry）。小鼠视觉皮层在清醒和轻度麻醉状态下对运动的编码方式相似。
感质（qualia）作为意识体验的定性方面，其内在结构及其与神经活动的关系一直是意识科学的核心难题。传统的意识神经相关物（neural correlates of consciousness, NCC）研究常将感质二值化，例如仅以“看见/未看见”报告来简化经验维度，这容易遮蔽感质本身的复杂结构。为突破这一局限，近年来研究者逐渐采用“结构方法”，将经验内容转化为数学结构，例如通过成对相似性评分构建相异度矩阵，以近似表征特定刺激域内的感质结构；神经数据亦可转化为表征相异度矩阵（representational dissimilarity matrix, RDM），从而在几何层面比较经验结构与神经结构。然而，此类跨域结构比较鲜有尝试。视觉运动感知虽已被广泛研究，但尚无研究利用大规模相似性评分刻画其感质结构，更未直接比较人类视觉运动经验结构与动物神经群体活动几何。研究人员因此选取漂移正弦光栅为刺激，系统测量了人类对8个运动方向和6个空间频率组合刺激的成对相似性判断，并将其与9只小鼠初级视觉皮层（primary visual cortex, V1）群体神经活动的距离结构进行比较。结果发现，人类视觉运动感质结构呈轴样组织：相反方向对（如0°/180°）比对角线方向对（如45°/135°）在经验上更为相似；小鼠V1神经活动在低空间频率下再现了这一相反方向相似性。这一跨物种结构对应提示，V1群体反应几何可能是视觉运动经验的候选神经底物，也表明通过结构方法建立人类经验与动物神经活动之间的联系是可行的。
研究人员在Prolific平台招募参与者，主实验共纳入171名健康成年人，另有三个时间频率（0.3、2.4、18 Hz）控制实验（有效样本N=16、17、17）和一个静态朝向控制实验（N=81）；所有心理物理任务均通过PsychoPy/Pavlovia在线实施，采用-4至+4的整数相似性评分并经过双通道相关性与方差离群筛查。小鼠数据来自Wu等人（2026）独立完成的实验：9只Vgat-Cre小鼠在清醒和0.6-0.8%异氟烷轻度麻醉下被动观看2 Hz时间频率的8方向×5空间频率漂移光栅，研究人员用两光子钙成像记录V1第2/3层共751个神经元（626个兴奋性、125个抑制性）的群体反应，以刺激窗口平均ΔF/F为响应量。数据处理方面，人类评分转化为相异度值，小鼠神经向量间以Spearman相关转换为距离（√(1-r)），并分别使用Kruskal非度量多维尺度分析（multidimensional scaling, MDS）和经典欧氏度量MDS进行可视化；随后以线性混合效应模型（linear mixed effects model, LME）比较方向、朝向与类别三种刺激编码模型对相异度结构的解释力。
3.1 相异度与距离矩阵分析：在人类相异度矩阵中，相同方向对相异度最低；相反方向对（如270°与90°）相异度显著低于45°、90°和135°等混合方向对，且相异度随空间频率差异增大而升高。在小鼠神经距离矩阵中，低空间频率（0.02-0.08 cpd）下相反方向对的距离较小，与人类对应；但高于0.08 cpd后该效应消失，这可能与小鼠对比敏感度在约0.20 cpd附近下降有关。
3.2 视觉运动在相异度和神经反应模式中的结构分析：人类MDS显示6个空间频率形成垂直分组，方向在每一空间频率组内形成3个水平簇，其中相反方向对彼此邻近，呈轴样组织；小鼠MDS中空间频率由低到高形成“U”形串，方向组织不明显。但分别按方向或空间频率折叠后，人与小鼠的结构均呈现四组相反方向配对，且空间频率的相对位置高度一致。
3.3 人类控制实验：在0.3、2.4和18 Hz三个时间频率控制实验中，相反方向对均显著比对非相反方向对更相似；但18 Hz时相异度剖面对90°对称，且0°与180°差异减小至与纯朝向加工一致，提示极快速度下方向信息减弱而朝向信息主导。静态朝向控制实验表明，去除运动后相反方向对几乎相同，而其他配对关系基本不变，说明运动在朝向基础上额外贡献了方向信息，轴样组织是方向与朝向信息的混合。
3.4 线性混合效应模型：LME显示，类别模型（Same、Opposite、90°、Other）的拟合优度（以AIC/BIC衡量）显著优于方向和朝向模型；空间频率主效应高度显著，且与方向模型的交互进一步改善拟合。小鼠数据中，清醒/麻醉固定效应显著，但其效应量远小于刺激属性（空间频率和运动类别）的作用。这些结果定量验证了人类经验结构和小鼠神经结构均以类别方式表征运动方向，且相反方向在两者中均具有特殊相似性。
讨论部分强调，相反方向相似性可能源于早期视觉皮层与MT/V5区的轴运动柱状结构：偏好相反方向的神经元在皮质柱内相邻排列，共享局部回路，使相反方向在同一轴上被绑定。麻醉状态未显著改变神经距离结构，研究人员提出两种可能解释：0.6-0.8%异氟烷可能未完全消除小鼠意识，或V1在这些刺激下的表征几何对意识丧失具有稳健性。局限性包括人类数据为在线报告、小鼠为被动观看，且刺激光栅本身耦合了方向与朝向；未来可结合人类神经影像、非人灵长类高密度记录、Gromov-Wasserstein最优传输等无监督结构对齐方法，以及小鼠相似性判断范式与因果扰动技术。研究结论可概括为：本研究将人类相似性判断估算的感质结构（qualia structure）与小鼠V1大规模单神经元记录所得神经结构进行比较，发现视觉运动感质结构呈轴样组织，即相反方向运动光栅比其它非同一方向对更为相似；静态朝向控制实验表明该模式不能完全还原为朝向加工。小鼠清醒与麻醉状态下的神经活动结构意外地高度相似。研究人员认为，这项研究为跨物种结构方法提供了概念验证，随着更强因果神经技术和类相似性判断范式的发展，以结构方式定量刻画主观经验有望成为连接经验与神经底层的有效途径。
