《神经元》审稿人惊叹！近年最完美论文：姑娘睫毛忽闪，大脑这样让她拨动你的心弦
▲论文的三位共同第一作者在准备实验（曹发华摄）
樱花树下，佳人如画，桃花般的娇媚脸庞上，长长的睫毛忽闪着大眼睛——多么动人的画面！就在你心神荡漾之时，科学家却在思考一个非常严肃的问题：我们的大脑是如何让我们在感受整体画面的同时，又抓住动人细节的？
这个涉及灵长类大脑皮层高级视觉功能的问题，令全球神经科学家多年来一筹莫展。十年前，王伟研究员从英国曼彻斯特大学回国，来到中国科学院神经科学研究所，利用这里得天独厚的科研环境，发现了个中奥妙。今天，相关论文在线发表在国际顶级神经科学期刊《神经元》上。
这是神经所继一个多月前体细胞克隆猴“中中”“华华”之后的又一项重磅成果。杂志审稿人认为，该研究回答了视觉科学中的一个重要而关键的科学问题。
▲王伟研究组开展课题讨论（曹发华摄）
500微米尺度寻到“精细视觉小岛”
视觉是人类获取信息的最主要渠道，几乎大脑一半区域与视觉信息处理有关。我们的眼睛就好像一对摄像机，将各种可见光信号通过视神经转化成电信号，再传递到大脑皮层“司令部”。
大脑这个“司令部”分成很多功能区域，就好像一栋栋六层大楼连成片的大院，视觉信息就在这里被由低级向高级脑区传递。眼睛是一台分辨率极高的摄像机，在中央视野区域内有着超高的空间分辨率，而周边视野则如鱼眼镜头，不仅将环境中的余光信息收入其中，而且对运动信息极为敏感。
在大脑中，低级视觉皮层负责识别图像中的简单信息，如直线、位置；到了中级皮层，大脑才开始识别弯曲的线条和形状等信息，同时另有专门脑区负责识别物体的运动；最后才由高级的脑区才将所有信息整合在一起，形成总体的画面——我们能够看到一只鸟在蓝天白云间飞翔，需要多个脑区的协同与合作。
过去的研究认为，视觉信息在从低级视觉脑区向高级脑区传递的过程中，将很多精细的图像信息过滤掉了。可是，这并非是我们平时看世界的感受啊！我们最终感受到大脑呈现的图像，不仅有整体，更有丰富的细节——看到女子的风姿绰约，更被她的明眸善睐、秀发飘扬这样的细节吸引。
如何解开这个矛盾？王伟课题组开始了艰苦的探索。“我们仔细扫描实验猴大脑中不同的脑区，却始终没有发现异常。”他说，他的学生不死心，将扫描精度不断提高，而且每个小区域都用具有高、中、低多种空间细节的视觉图形进行刺激。终于，在微米级的尺度下，发现了在中级视觉皮层的诸多低空间分辨率神经元集群中， 点缀着不起眼的“小岛”——这些神经元细胞群对高精细细节的视觉刺激有很强的视觉偏好有反应！
原来，中间脑区继续保有了初级视皮层的高空间分辨能力！这样，高级视觉皮层就可以直接从中级视觉皮层读取精细细节信息，对图像进行编码和重现。
而且，科学家还继续发现，在大脑高级视觉的成像过程中，具有低空间分辨率的神经元开始编码整体图像的时间比那些具有高空间分辨率编码局部细节的时间，至少快了10毫秒——这与心理学上得出人的视觉“先见林，后见木”的测试结论相一致。
▲课题组学生在挑选脑神经元记录电极（刘晔摄）
放眼全球，只有在这里才能获得突破
“这十年，我头发几乎全白了！不过，能做出国际同行公认的漂亮工作，我觉得一切都值了！”王伟说，当他看到杂志审稿人称赞这篇论文是“完美无瑕的杰出工作”“是我近年来评审过乃至阅读过的最好的文章之一”的评论时，感觉自己十年的夜以继日、心无旁骛，获得了最好的回报。
2008年从英国归国建立实验室，神经所能够给王伟的工资，只有他当时英国大学的1/4。但王伟看到的是，蒲慕明所长营造了全球神经科学界独一无二的宁静科研港湾。他说，这里的科学家有稳定的运行经费支持，可以将大部分精力集中在科研上，同时科研支撑和保障服务也是国际一流的。
经费稳定，就能有稳定的科研队伍。他说，做如此高难度的实验，一个学生熟练掌握实验技术就要三到五年。让他们安心完成世界级难题的挑战，不急于毕业和出国，导师的科研热情，稳定的资源供给和陪伴指导，对留住他们十分重要——如果此时流失，将会是创新的重大损失。
而且，2009年起，蒲慕明利用中国优势和特色，开始打造国际一流的非人灵长类实验动物平台，这为他的研究插上了腾飞的翅膀——因为小鼠的视觉非常差，研究视觉认知及其神经活动和脑机制，必须用与人类最接近的猴来做实验，他完成该项研究先后用了八只实验用猕猴，这是在英国很难获得的实验资源。
“在神经所工作一年，相当于在其他高校的一年半、在英国的两年！”王伟觉得，当年回国做科研的决定做对了。现在，他的课题组里的一位副研究员，就是原先的英国同事。
蒲慕明说，他期望在未来，上海能够成为世界脑科学研究的高地，而王伟课题组这个最新的研究成果则是十年谱写的脑功能研究序曲中的第一个强音。
文：首席记者 许琦敏
图：曹发华、刘晔
编辑：顾军
责任编辑：许琦敏
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