雖然有些事情可能“黑白一樣簡單”，但大腦中的回路卻不是，這讓你有可能分辨黑白。落在視網膜上的明暗圖案為我們周圍的世界提供了大量信息，但科學家們仍然不知道視覺皮層中的神經回路是如何編碼這些信息的，大腦皮層的一部分在建立負責視覺的神經表征中起著關鍵作用。然而，隨著視覺皮層中大多數神經元對光和暗的選擇性做出反應的發(fā)現，事情變得更加清晰。它們將這些信息與其他刺激特征的選擇性相結合，實現視覺場景的詳細表示。
長期以來，科學家們已經知道，視網膜中向大腦中、高級中樞提供信息的神經元會選擇性地對明亮和黑暗的刺激做出反應。對光刺激有選擇性反應的“開”細胞和對暗刺激有選擇性反應的“關”細胞形成了一個獨立的平行通道，將信息傳遞給視覺皮層的回路。然而，這就是畫面變得模糊的地方?；谟秒姌O記錄單個皮層神經元的反應，似乎一旦ON和OFF通道進入皮層，它們就會收斂到單個神經元上，這是產生新的皮層反應特征所必需的收斂：方向選擇性的邊緣。皮層處理的進一步階段被認為會導致越來越多的ON和OFF信號混合，因此單個神經元對黑暗和明亮刺激的反應是相似的。這些結果提出了一個顯而易見的問題：如果單個皮層神經元對黑暗和光明的反應是模糊的，那么大腦如何讓我們感知到這些差異呢？
佛羅里達州馬克斯普朗克神經科學研究所大衛(wèi)菲茨帕特里克實驗室的戈登史密斯和大衛(wèi)惠特尼認為是時候再次討論這個問題了。他們首次使用新的成像技術，同時可視化了活體大腦中數百個神經元的活動，從而量化了雪貂視覺皮層神經元對光和暗刺激的反應。
對研究小組來說，第一個驚喜發(fā)生在他們觀察大腦皮層對均勻的黑暗或明亮刺激的反應時。雖然在以前的研究中沒有觀察到對均勻亮度變化的反應，但史密斯等人不僅可以可視化對這些刺激做出反應的神經元，還可以發(fā)現優(yōu)先對暗刺激和光刺激做出反應的神經元斑塊。更令人驚訝的是，他們發(fā)現選擇性地對邊緣方向或刺激運動方向做出反應的皮層神經元也優(yōu)先對黑暗和明亮的刺激做出反應。簡而言之，佛羅里達科學家馬克斯普朗克發(fā)現，關于黑暗和光明的信息仍然存在于視覺皮層大多數神經元的反應中。
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