综述：整个视野范围内的视觉处理速度

《Current Opinion in Neurobiology》：Speed of visual processing across the visual field

　　

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  黄斑区的视觉处理速度最慢，而向视野边缘移动时速度逐渐加快。
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  时间差异很早就出现了，始于感光细胞，这部分反映了视网膜的机制。
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  这种从黄斑到视野边缘的时间梯度会沿着视觉通路传递，尤其是沿背侧视觉通路。
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  生理和行为层面的时间测量显示出类似的离心率效应，但可能依赖于不同的机制。

引言

通常情况下，整个视野范围内的视觉感知在空间和时间上都是均匀的。然而，这种现象学上的均匀性存在两个主要矛盾点。第一个原因与视觉信号的本质有关。场景的局部特性——如照明度、对比度以及空间和时间频率——会在不同空间和时间范围内发生显著变化。这些低级特征的变化会影响处理速度[1, 2, 3]。例如，高对比度刺激的处理速度比低对比度刺激更快[3]，这表明来自不同对比度梯度的刺激区域的信息是以不同的时间速率被编码的[4]。如果再考虑第二个因素，情况会更为复杂：视觉系统本身就具有高度的非均匀性，其解剖结构和生理特性会随着离心率而发生变化[5, 6, 7]。

人类视觉系统由不同类别的神经元组成，这些神经元可根据功能和形态进行区分。在视网膜神经节细胞层就已经出现了初步的分类：较大的伞状神经节细胞会投射到外侧膝状体（LGN）的巨细胞层，而较小的侏儒细胞则投射到其小细胞层。这两类细胞具有不同的调节特性——巨细胞对高时间频率和低空间频率更敏感，而小细胞则对低时间频率和高空间频率更敏感[8]。换句话说，巨细胞对快速、空间分辨率较低的输入反应最强烈，而小细胞则更适合处理缓慢、空间分辨率较高的细节。重要的是，从小细胞到巨细胞的细胞比例会随着视网膜离心率的增加而减少，也就是说，从视野中心（黄斑区）向视野边缘移动时，小细胞的数量会急剧减少，而巨细胞的数量则会增加[6,9,10]。这种时空特异性使得图像编码出现明显的非均匀性。例如，周边视觉的空间分辨率较低[11]，拥挤效应更强[12]，但相比中央视觉，其时间分辨率却更高[11,13]（详细综述可参见：Strasburger等人[14]）。除了这些感知差异之外，神经反应的时间动态也存在显著差别。例如，巨细胞传递信号并整合信息的速度比小细胞快约20毫秒[15]。此外，即使在同一类神经元中，其时间响应特性也会随着离心率的不同而有所变化，在黄斑区的响应速度大约是视野边缘的一半[16,17]。

虽然已知空间视觉的许多方面会随离心率而变化，但对于视觉的时间动态如何在视野范围内发生变化，以及这些不同的时间测量指标之间如何相互关联，目前了解还远远不够[18, 19, ••20]。在这篇非系统性综述中，我们总结了关于不同离心率下视觉处理速度的主要研究结果，旨在呈现既有共识也有分歧的证据，以及尚未解决的问题。我们的重点主要是对低级明视觉的心理学和神经生物学研究。

章节摘要

神经元的时间敏感性和响应延迟

在一项具有开创性的研究中，Schmolesky等人[15]记录了猕猴大脑不同区域的单细胞活动。他们分析了那些感受野位于3°到10°离心率范围内的神经元的响应。尽管这项研究并未直接比较不同离心率下的响应延迟，但有研究表明，LGN中的巨细胞响应速度比小细胞快约17毫秒[15]。即便巨细胞的响应速度确实更快，

测量视觉处理速度的方法

一旦视觉信号离开视网膜，它们会沿着多条路径传递。主要的路径是从LGN传送到初级视觉皮层（V1），在那里视觉信息会经历第一阶段的皮层处理。在这一阶段，我们可以提出与视网膜处理阶段类似的问题：（i）V1中的视觉响应是否也表现出随离心率变化的动态特性？（ii）如果是这样，这些差异是否会在感知层面转化为时间差异？

目前存在

结论

神经生理学和行为学证据表明，时间动态会随离心率而变化；不过仍有几个关键问题有待解答：（1）视觉系统是单纯忽略这些时间差异，还是会通过补偿机制来抵消它们？（2）神经生理学上的延迟与行为测量所得的延迟之间存在怎样的关系？（3）在视觉引导过程中，是否以及如何解释那些因离心率不同而产生的感知时间和处理速度的差异？

利益冲突声明

Martina Poletti表示她获得了美国国立卫生研究院的财政支持。Alessandro Benedetto则表示他获得了佛罗伦萨大学2025-2026年度竞争性项目的资助。其他作者则声明他们没有已知的可能会影响本文研究结果的利益冲突或个人关系。

致谢

本研究得到了美国国立卫生研究院的R01EY029788-01项目（资助给M.P.）、NIH的EY001319项目对该视觉科学中心（位于罗切斯特大学）的资助，以及佛罗伦萨大学2025–2026年度竞争性项目的支持（资助给A.B.）。我们感谢审稿人和编辑。尤其要感谢Hans Strasburger，他提出的富有建设性的意见极大地提升了手稿的质量。

Alessandro Benedetto|Martina Poletti