高级视觉皮层动态视觉表征的拓扑组织结构模拟与计算框架

《Nature Communications》：A topographic video model predicts the spatio-functional organization of the human visual system

　　

摘要

人类大脑将视觉处理组织成具有空间结构的功能性集群。最近的拓扑神经网络模型能够模拟类别选择性集群，但仅限于静态图像和腹侧皮层。在这项研究中，我们模拟了高级视觉皮层中动态视觉表征的拓扑组织结构。我们提出了一种通用方法，该方法可以将神经网络中的单元在空间上排列并转换到模拟的皮层表面上。将该方法应用于预训练的视频基础模型后，可以在保持任务性能和大脑对齐的情况下产生具有空间结构的响应相关性。该方法能够捕捉到腹侧和背侧集群，包括面部、身体和运动选择性区域，并反映了系统层面对动态性、物体大小以及静态与动态内容的选择性分布。功能选择性在模型和人类组织中都表现出了平滑的变化，这表明主要存在通用性的皮层处理机制，并且这些处理机制会逐渐过渡为局部功能性集群。总之，我们提供了一个计算框架，用于理解高级视觉皮层的空间和功能组织结构。