地圖制作需要敏銳的眼光、數(shù)學的精確度和敏銳的審美感，是藝術(shù)和科學的獨特應(yīng)用。盡管規(guī)模可能不同，但研究視覺的神經(jīng)科學家就像大腦的制圖師一樣。調(diào)查和繪制我們的大腦如何表示和理解我們在世界上看到的東西。視覺皮層是負責視覺處理的專門區(qū)域，包含復(fù)雜的神經(jīng)回路，可評估來自我們眼睛的信息，并優(yōu)先響應(yīng)顏色、邊緣、運動和視覺空間中的位置等視覺特征。盡管這些信息非常復(fù)雜，但我們的大腦在有效地將神經(jīng)元組織在一起方面做得非常出色，幫助我們更好地理解我們的視覺景觀。
視覺皮層采用的一個主要組織特性稱為視網(wǎng)膜映射，其中的神經(jīng)元以有序的方式排列，以保留來自視網(wǎng)膜(眼睛的光感應(yīng)部??分)的空間信息。就像墨卡托投影之于制圖一樣，視覺皮層中的視網(wǎng)膜映射被認為遵循一種廣泛采用且特征明確的模式。流行的理論是，像初級視覺皮層 (V1) 這樣的大腦區(qū)域遵循一種平滑而簡單的映射方法。你所看到的就是你得到的;視覺空間中激活部分視網(wǎng)膜的物體會以相同的模式點亮大腦中的神經(jīng)元。
盡管在多個物種中有豐富的證據(jù)支持這種類型的線性映射，但在先前的研究中仍存在一些暗示和其他安排的可能性的小提示和差異。問題仍然存在，大腦中是否存在其他空間映射方法?
為了闡明這個問題并挑戰(zhàn)流行的理論，MPFI 菲茨帕特里克實驗室的研究人員首次發(fā)現(xiàn)了視覺皮層次級區(qū)域 (V2) 內(nèi)的一種新型空間映射。該團隊最近發(fā)表在Neuron 上，結(jié)合了單細胞功能成像、計算建模和連通性研究，揭示了樹鼩 V2 區(qū)域的正弦或波狀組織。他們令人驚訝的洞察力加深了我們對視覺空間神經(jīng)表征的理解，并強調(diào)了視覺皮層中精確視網(wǎng)膜映射的重要性。
Madineh Sedigh-Sarvestani 博士是 MPFI 的博士后研究員，也是該出版物的第一作者，他加入了 Fitzpatrick 實驗室，有興趣了解經(jīng)過充分研究的 V1 之外的視覺區(qū)域的組織、功能和行為聯(lián)系。她的研究始于 V1 的近親 V2，這是一個在靈長類動物中得到廣泛研究的視覺區(qū)域，但在適合最近在小鼠身上開發(fā)的遺傳工具的動物中研究較少。樹鼩完全符合這一標準，因為它是靈長類動物的近親，并且具有非常適合成像的光滑大腦。利用高分辨率鈣成像，Sedigh-Sarvestani 希望找到一張與 V1 的黃金標準非常相似的視覺空間圖。
向樹鼩展示視覺刺激，視覺刺激在視野內(nèi)位置不同，該團隊繪制了 V2 中相應(yīng)的神經(jīng)元，這些神經(jīng)元響應(yīng)視覺刺激在空間中的位置而點亮。他們在 V2 中發(fā)現(xiàn)了兩張截然不同的地圖。一個物體的高度圖，它是多高或多低，緊隨其后的是 V1 中的平滑線性圖，但繪制方位角、其中心左側(cè)或右側(cè)的水平位置，顯示出截然不同的正弦曲線或振蕩模式。但是為什么 V1 中存在簡單的空間圖而 V2 中存在更復(fù)雜的空間圖，區(qū)域形狀的差異會起作用嗎?為了回答這個問題，MPFI 研究人員轉(zhuǎn)向計算機建模來重建大腦中發(fā)現(xiàn)的條件，目標是生成優(yōu)化視野覆蓋范圍的空間圖。通過僅改變形狀，算法發(fā)現(xiàn)方形 V1 區(qū)域的最佳空間圖遵循平滑的線性排列，但對于細長的 V2，出現(xiàn)了正弦圖，證實了先前的結(jié)果。為鞏固這一想法，由實驗室組織學協(xié)調(diào)員 Nicole Shultz 領(lǐng)導(dǎo)的 MPFI 團隊使用彩色染料追蹤從 V1 到 V2 區(qū)域的連接，發(fā)現(xiàn)來自 V1 的神經(jīng)元投影與 V2 中的正弦圖完美對齊。
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