灵长类上丘神经元比初级视觉皮层神经元表现出强得多的由粗到细视觉加工能力

视觉系统会优化其信号处理特性，以高效编码自然场景。上丘（SC）和初级视觉皮层（V1）都在视觉—运动加工中发挥重要作用，并且二者都表现出定性上相似的视觉反应。然而，目前尚不清楚SC是否仅仅继承了V1在高效编码图像处理方面的优化，尤其考虑到SC接受了来自V1的大量直接解剖学输入。在这里，我们通过在这两个脑区中开展匹配实验，并使用相同的视觉刺激以及同一批实验动物，表明SC中由粗到细的视觉图像加工动态显著强于V1。在SC中，视觉反应潜伏期对粗略图案最快，其决定因素是图像空间频率，并且这一关系独立于神经元的空间频率调谐曲线。另一方面，V1的视觉反应潜伏期在很大程度上受视觉反应敏感性的主导，而这种敏感性本身相比SC具有更宽的频带特性。在主动视觉的注视转移情境中，这些观察结果在两个脑区内均可诱发视觉再传入反应，并且其基本特征保持不变。我们的结果表明，由粗到细的视觉加工动态在驱动中央凹注视眼动的视觉反应性神经元中最易被观察到，因此也最具相关性，例如SC中的此类神经元。除了能够解释与自然场景统计特性一致的图像对眼跳促进作用的行为学证据之外，这些结果还表明，由粗到细的视觉加工动态更多是一种上丘性而非皮层性的视觉现象。

视觉系统会优化其信号处理特性，以高效编码自然场景。上丘（SC）和初级视觉皮层（V1）在视觉—运动加工中都发挥重要作用，并且二者都表现出在性质上相似的视觉反应。然而，尚不清楚SC是否仅仅继承了V1在高效编码图像处理方面的优化特性，尤其是考虑到SC从V1接受了大量直接的解剖学输入。在此，我们通过在这两个脑区开展匹配实验，并使用相同的视觉刺激以及相同的实验动物，表明SC中由粗到细的视觉图像加工动态显著强于V1。在SC中，视觉反应潜伏期对粗略图案最快，这种潜伏期由图像空间频率所决定，并且独立于神经元的空间频率调谐曲线。另一方面，V1中的视觉反应潜伏期在很大程度上受视觉反应敏感性的主导，而这种敏感性本身又比SC中的表现出更宽的频带特性。

在主动视觉的注视转移情境中，当两处脑区均产生视觉再传入反应时，上述观察结果在本质上仍然保持不变。我们的结果提示，由粗到细的视觉加工动态在驱动中央凹注视眼动的视觉反应性神经元中最容易被观察到，因此也最具相关性，例如SC中的这类神经元。除了能够解释与自然场景统计特性一致的图像为何会促进眼跳这一行为学证据之外，这些结果还表明，由粗到细的视觉加工动态更多是一种上丘而非皮层的视觉现象。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.23.734056v1?rss=1

🏷️ 上丘 初级视觉皮层 粗到细加工 视觉反应潜伏期 空间频率 眼动控制