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视界丨什么决定了我们所看见的世界
2024/01/04

我们每天所体验的视觉世界,离不开大脑的枕叶。

枕叶包含大约2亿个神经元,是大脑中最大的区域之一,位于大脑半球的后部,负责处理来自双眼的视觉信息。

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当光线进入眼睛,它转化为电信号,经过视神经传导,最终到达枕叶,由这里的神经元进行处理,并将其转化为大脑可以理解的格式。


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枕叶涉及许多高级的视觉功能,由多个专门化的区域组成,例如初级视觉皮层和其他视觉相关区域,每个区域都有特定的功能,包括物体识别、颜色感知、运动感知以及视觉记忆等。

其中初级视皮层V1是位于枕叶上的一块区域,它是大脑皮层中最早接收到视觉信息的部分。V1有六层,其中第四层又分为四个亚层,每个亚层都接收来自LGN不同层次的投射。次级视皮层V2是位于V1周围的一块区域,它是大脑皮层中第二个接收到视觉信息的部分。V2也有六层,其中第四层又分为四个亚层,每个亚层都接收来自V1相应亚层的投射。此外还有高级视皮层V3-V5,是位于V2后方或侧方的一些区域,它们是大脑皮层中进一步接收和处理视觉信息的部分。这些区域间的互动使我们能够感知复杂且立体的世界。

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最新研究发现,枕叶不仅涉及基本的视觉处理,还与视觉记忆的形成密切相关。当我们在日常生活中看到某个物体或场景时,枕叶会将这些信息存储在大脑的其他区域,如海马体和杏仁核。这些区域进一步处理和巩固这些记忆,使我们能够在以后的时刻回想起它们。

如果枕叶受到损伤或发生病变,可能会影响个体的视觉感知能力。例如,有些患者可能无法准确识别物体,有些可能对光线敏感,还有一些可能出现幻觉。某些脑部疾病如脑梗塞或脑外伤可能导致视野缺陷、视力模糊或物体识别困难等症状。这些症状的严重程度和持续时间取决于损伤的部位和程度。因此,对于脑部疾病患者,及早诊断和治疗对恢复视觉功能至关重要。

近年来,科学家们对枕叶的研究取得了许多突破。在神经生理学层面,科学家们通过使用功能磁共振成像(fMRI)和脑电图(EEG)等技术,深入研究了枕叶神经元的活动模式。研究人员通过记录单个神经元的活动发现,枕叶神经元对不同类型的视觉刺激具有高度选择性,例如,有些神经元对特定的形状或颜色敏感,而其他神经元则对运动或深度信息有反应。这表明它们在处理视觉信息时具有特定的编码机制,这些神经元的活动共同构成了我们对世界的视觉感知,这有助于我们理解视觉信息的处理过程以及如何利用新技术来改善或恢复视觉功能。

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科学家们还关注枕叶在发育和老化过程中的变化,在儿童和青少年时期,枕叶的发育和成熟对视觉能力的提高至关重要;随着年龄的增长,枕叶的结构和功能会发生退化,这可能导致老年人出现视力问题或认知功能障碍。这有助于我们更好地理解视觉认知的发育过程以及预防和治疗老年相关视力障碍的方法。

根据最新的研究,我们发现枕叶中的神经元可以重新编程和再生,在此基础上,研究人员利用神经可塑性原理(指大脑在经历和学习过程中不断改变其结构和功能的能力),开发出一些视觉康复疗法,以帮助那些因神经系统疾病或损伤导致视力受损的患者。这些疗法通常包括使用特定的视觉刺激来激活枕叶的视觉神经网络,从而促进视觉功能的恢复。


随着人工智能技术的快速发展,研究人员开始尝试模拟枕叶的功能,以实现更高级别的视觉处理任务。通过构建神经网络模型,研究人员模拟了枕叶神经元的编码机制和相互作用方式,从而在计算机上实现类似于生物视觉的处理过程。这些模拟研究表明,人工智能有可能在未来应用于视觉障碍的辅助诊断和康复治疗。

此外,研究人员正在探索如何利用神经干细胞治疗枕叶损伤,以及如何通过训练和康复提高个体的视觉功能。此外,脑机接口技术的进步,我们有望开发出更加先进的设备,来改善或恢复视觉障碍者的生活质量。

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尽管我们已经取得了许多关于枕叶的知识,但仍然有许多未知领域等待我们去探索。未来的研究将继续探索枕叶的奥秘,以推动神经科学、人工智能和其他相关领域的发展。

随着对枕叶的深入研究,我们有望为视觉障碍患者提供更有效的治疗方法,并改善他们的生活质量;同时随着神经科学和其他相关领域的进步,我们有信心在未来更好地理解枕叶的工作原理,并为人类健康和生活质量的提高做出贡献。