視丘向視覺皮質傳遞寬頻調諧訊號:慕尼黑工業大學發表於《科學》之研究支持休伯爾與維澤爾模型

编辑者: Elena HealthEnergy

視丘向視覺皮質傳遞寬頻調諧訊號:慕尼黑工業大學發表於《科學》之研究支持休伯爾與維澤爾模型-1

發現知覺的秘密。

在科學領域中,偶爾會出現過去與現在交匯於靜默共鳴點的時刻。多年前僅憑直覺萌生的想法,在數十年後以清晰知識的面貌回歸,並獲得了具體的形態與支撐。

視丘向視覺皮質傳遞寬頻調諧訊號:慕尼黑工業大學發表於《科學》之研究支持休伯爾與維澤爾模型-1

丘腦與皮層:視覺的進化

這正是 2026 年 3 月 26 日發表於《科學》(Science)期刊的一項研究所呈現的景象。慕尼黑工業大學的科學家們成功觸及了視覺感知中最細微的層次之一——在那裡,光線才剛轉化為訊號,而訊號正準備演變成具備意義的資訊。

他們追蹤了視覺資訊穿過視丘的路徑,視丘是負責將感官脈衝導向皮質的古老結構。他們觀察到一個簡潔而精確的規律:視丘負責傳遞素材。那是純粹、穩定且可靠的資訊。尚未被組織成具體的影像。

抵達皮質的訊號保留了這種原始形態。訊號中尚未區分垂直與水平,結構也尚未顯現。直到進入皮質網路後才產生定向選擇性——就在那一瞬間,線條獲得了方向,而視野開始拼湊成一個世界。

至此,大衛·休伯爾與托斯坦·維澤爾模型的核心理念得到了進一步證實:感知是從簡單到複雜循序漸進建構而成的。在 20 世紀聽起來像是大膽假說的理論,如今在單個突觸的層面上揭開了面紗,其精確度是過去只能夢想的。

為了達到這個層次,研究人員使用了直到最近仍被視為不可能實現的工具。雙光子顯微技術讓科學家得以觀察活體大腦中單個突觸的活動。螢光蛋白使訊號傳遞變得肉眼可見。光遺傳學則賦予了暫時改變皮質迴路活動的能力,進而將視丘的貢獻與皮質內部發生的過程區分開來。

這種對比正是解開謎團的關鍵。視丘至皮質的輸入展現了強度與穩定性,同時僅保留極低限度的定向調諧。相比之下,皮質內部的連接則展現出靈活性與可塑性:與學習和重組相關的鈣離子訊號正是在此處產生。這描繪出一個清晰的圖像:視丘提供原材料,皮質則學習將其轉化為感知。

由此構成了一幅簡單而深遠的圖景。視丘是流動。皮質是轉化。前者開啟了入口。後者則創造出影像生成的空間。

在此,神經生物學探討的範疇已超越了大腦。它關乎著科技的未來。現代人工智慧系統正朝著同樣的方向演進——從原始訊號轉向複雜的辨識。當感知逐步構建的原理揭示得越深,未來智慧系統的架構就越趨明朗。這裡已能感受到工程學的存在——精準、嚴謹,卻又充滿生機。

光以無形之姿進入體內。
唯有在生命連結的深處,方能幻化為世界。

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來源

  • Technical University of Munich (TUM)

  • Neuroscience News

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