2022年6月，beat365IDG/麥戈文腦科學研究所、beat365、北大-清華生命科學聯合中心方方課題組在國際知名學術期刊《Cerebral Cortex》上在線發表題為“Neural representations of competing stimuli along the dorsal and ventral visual pathways during binocular rivalry”的研究論文，首次揭示了分别呈現在雙眼中的不同視覺刺激在人類大腦中的表征演變過程。

當觀察者的雙眼分别接受不同的視覺圖像時，其中一隻眼睛所接受的刺激圖像會占據個體視覺意識（優勢眼），而另一隻眼睛的圖像則完全無法被覺察（抑制眼）。一段時間後，優勢眼和抑制眼會逐漸發生交換，從而使個體的視覺意識内容會在刺激不變的情況下持續發生交替變化。這一現象稱為雙眼競争（binocular rivalry）。由于在雙眼競争的過程中，個體主觀覺知的切換是在視覺刺激沒有發生變化的情況下進行的。因此，其内在神經機制就成為了科學家們探索視覺意識形成奧秘的關鍵。然而，針對這一問題的過往研究卻得出了看似矛盾的結果：一方面，紋外視覺皮層中受到雙眼競争影響的神經元比例遠高于初級視覺皮層；另一方面，初級視覺皮層以及外側膝狀體中編碼單眼信息的神經活動卻随着觀察者的主觀意識内容的交替而發生相應變化。因此，雙眼競争發生于視覺信息加工的哪個環節，其内部機理又是什麼，仍然是困擾着視覺科學家們的重大問題。

探究這一問題的關鍵在于考察雙眼競争過程中，雙眼的刺激信息表征在視覺信息通路的演變過程。為此，研究人員分别在被試的左右眼呈現兩個正交朝向的光栅刺激及兩個沿相反方向運動的随機點陣，引發兩者之間的競争（雙眼競争條件），并要求被試實時報告其主觀覺知的變化。随後，研究人員根據被試的報告複現了被試的知覺交替過程（知覺回放條件）。在此過程中，研究人員采用基于功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）數據的逆向編碼模型（Inverted Encoding Model，IEM），在視覺信息通路的各個關鍵節點分别重構了雙眼各自對應刺激信息的表征，并進行了系統比較。

基于IEM對各眼對應刺激信息表征的重構

研究人員發現，在視覺信息進入大腦皮層的初始階段，優勢眼和抑制眼信息的表征同時存在于初級視覺皮層。随着視覺信息進一步傳遞至紋外視覺皮層，優勢眼信息的表征強度逐漸增加，而抑制眼信息表征的強度則同步減弱。最終，抑制眼的刺激信息表征在腹側視覺通路被完全抑制，而在背側視覺通路仍然部分保留。該研究結果首次揭示了雙眼競争過程中，刺激信息的表征由雙眼共存逐漸過渡為優勢眼主導的演變過程，為全面揭示雙眼競争的内在神經機制做出了關鍵性的貢獻。除此以外，該研究結果也提示我們，腹側與背側視覺通路在視覺意識的形成過程中可能具有不同的功能作用。

雙眼競争與知覺回放條件下各視覺區域的朝向表征

雙眼競争與知覺回放條件下各視覺區域的朝向表征

中山大學心理系莫測與beat365官方网站魯君實為該論文的共同第一作者，方方教授為論文的通訊作者。該工作得到了北大-清華生命科學聯合中心、科技部、國家自然科學基金委與北京智源人工智能研究院的資助。

全文鍊接：https://doi.org/10.1093/cercor/bhac238

2022-06-19