视知觉训练与初级视皮层神经元信息及其表征容量*刘赵凡王大辉†（北京师范大学系统科学学院，100875，北京）摘要通过分析猕猴初级视皮层（V1）神经元的群体活动在轮廓线检测训练过程中的变化发现：知觉训练可以降低V1神经元响应在不同试次之间的变异性，促使V1神经元对相同刺激的响应更加稳定；训练还可降低V1神经元群体中神经元活动之间的相关性，使V1神经元之间的活动更加独立；增加了神经活动的维度，提高了神经元表征信息的容量，减少了冗余的神经活动，进而提升了感知能力.关键词知觉学习；初级视觉皮层；神经元群；相关性中图分类号S152.7DOI：10.12202/j.0476-0301.20222040引言视知觉学习（visualperceptuallearning，VPL）可提高视觉的感知能力与行为表现，其神经机制一直是知觉学习研究的重点[1].单细胞记录表明：猕猴初级视皮层（V1）神经元朝向调谐曲线的腰部在辨别朝向训练后变得更加陡峭，对刺激朝向的变化更加敏感[2]；较高级视皮层（如V4）的神经元朝向调谐曲线也发生改变[3−5]，这些变化是行为提高的神经基础.单个神经元的活动并不能可靠地反映行为的提高[6−8]，即行为的提高往往需要神经元群体的活动变化，进而与单次试验行为建立可靠的联系.针对VPL神经元群体活动的变化，Yan等[9]在辨别有无轮廓线的知觉学习研究中发现，对图形和背景敏感的V1神经元群体响应强度的差别直接反映知觉学习的效果；有研究[10]认为，神经元之间的活动关联可反映神经元群体携带信息的能力，VPL通过改变神经元之间的活动关联，从而改变神经元群体编码信息的能力，但该研究目前还未就编码信息能力的变化对行为的影响达成一致.例如视觉皮层V4神经元调谐曲线变得更加尖锐，导致神经元之间的活动关联降低，费雪信息量提高，神经元活动的相关性和行为正确率负相关等[11].在决策脑区附近如后顶叶皮层，神经元活动的关联和行为呈正相关关系[12].此外，知觉训练使背侧内上颞区神经元群体的活动关联降低，但此活动关联降低对行为的改善影响小[13].为此，本文利用轮廓线检测了视知觉学习所记录的V1神经元群体放电活动和猕猴行为[9]，考察了V1神经元活动相关性与知觉学习任务的行为之间的关系.结果表明：反复呈现同一刺激可导致V1神经元活动的变异性降低，即V1神经元对相同刺激的神经表征越来越稳定；神经元之间的活动相关性随VPL过程降低，神经元群体活动的维度随训练过程升高，意味着行为改善的过程中伴随着神经反应中冗余信息的减少和编码信息的容量增加.1数...
