组内光遗传学模型揭示人工视觉中的皮质时空重组

视觉假体能够通过动态模式化刺激诱发诸如字母形状等简单知觉，然而，尽管硬件已完全具备高时间分辨率控制能力，自然化的动态视觉仍然遥不可及。这一持续存在的差距表明，瓶颈在于人工输入如何被皮层自身表征。一个根本性问题仍未得到解决：当人工视觉绕过自然视网膜编码时，皮层表征中究竟丢失了什么？在本文中，我们利用一种视网膜光遗传学小鼠模型来回答这一问题，该模型在保留下游通路的同时，分离出了绕过视网膜编码所带来的后果。通过在相同动态刺激条件下进行被试内V1皮层电生理记录和基于CNN的解码分析，我们揭示了可分离的、维度特异性的差异。就时间维度而言，人工视觉绕过了自然视觉所施加的频率依赖性压缩，从而扩展了刺激锁定的同步带宽。就空间维度而言，方向选择性表征发生了系统性重映射，表现为相位组织受扰以及编码规则性降低。这些发现表明，绕过自然视网膜编码会沿着可分离的时空维度重组皮层表征，并建立了一个被试内分析框架，使此类结构性差异易于定位且可被量化。

视觉假体可以通过动态模式化刺激诱发诸如字母形状之类的简单知觉，但尽管其硬件已完全具备高时间分辨率控制能力，逼真的自然动态视觉仍然难以实现。这一持续存在的鸿沟表明，瓶颈在于大脑皮层本身如何表征人工输入。一个根本性问题仍未得到解决：当人工视觉绕过自然视网膜编码时，皮层表征中究竟丢失了什么？在本文中，我们利用一种视网膜光遗传学小鼠模型来探讨这一问题，该模型在保留下游通路的同时，分离出绕过视网膜编码所带来的后果。通过在相同动态刺激条件下进行被试内V1皮层电生理记录和基于卷积神经网络（CNN）的解码，我们揭示了可分离的、维度特异性的差异。就时间维度而言，人工视觉绕过了自然视觉所施加的频率依赖性压缩，从而扩展了刺激锁定的同步带宽。就空间维度而言，方向选择性表征发生了系统性重映射，并伴随着相位组织的破坏以及编码规律性的降低。这些发现表明，绕过自然视网膜编码会沿着可分离的时空维度重组皮层表征，并建立了一个被试内研究框架，使此类结构性偏差易于定位且可以量化。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.19.745677v1?rss=1

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