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        从我们睁开眼睛的第一刻起，我们的大脑就开始创造我们周围世界的内部表征。 由于视觉皮层中的神经元，我们在感知上将场景的组件组装成可识别的对象。

         这个过程沿着腹侧视觉皮层通路发生，该通路从大脑后部的初级视觉皮层延伸到颞叶。 长期以来，人们一直认为该通路上的特定神经元处理特定类型的信息取决于他们所在的位置，视觉信息的主要流动是前馈，在视觉皮层区域的层次结构中向上。 尽管皮层连接的反向（通常称为反馈）早已为人所知，但其功能作用却鲜为人知。

         洛克菲勒大学 Charles D. 实验室正在进行的研究。 Gilbert 揭示了反馈在视觉通路中的重要作用。 正如他的团队最近在一篇论文中所展示的那样发表在 PNAS 上，这种逆流流在皮层区域携带所谓的“自上而下”信息，这些信息由我们之前与物体的相遇提供信息。 这种流动的一个结果是，这条通路中的神经元的响应性并不固定，但可以每时每刻适应它们接收到的信息。

         “即使在物体感知的第一阶段，神经元对比以前认为的要复杂得多的视觉刺激也很敏感，而且能力由来自高级皮层区域的反馈提供信息，“神经生物学实验室负责人 Gilbert 说。

         不同的流程

         Gilbert 的实验室多年来一直研究信息在大脑中如何表示的基本方面，主要是通过研究视觉皮层中视觉感知和感知学习的基本回路。

         “这条通路的经典观点提出，神经元在其开始时只能感知简单的信息，例如线段，而且这种复杂性会随着层次结构的上升而增加，直到你到达只会对特定复杂程度做出反应的神经元，“他说。

         他实验室以前的发现表明，这种观点可能是不正确的。 例如，他的小组发现视觉皮层能够改变其功能特性和电路，这种品质被称为可塑性。 并与他的洛克菲勒同事（和诺贝尔奖获得者）托尔斯滕 N. 维塞尔，吉尔伯特发现了沿皮质回路的长距离水平连接，这使神经元能够将比想象的要大得多的视野区域的信息片段联系起来。 他还记录了神经元可以在任务相关和任务无关的输入之间切换输入，强调了它们功能特性的灵巧性。

         “对于当前的研究，我们试图确定这些能力是我们正常流程的一部分物体识别，“他说。

         Seeing 正在理解

         Gilbert 的实验室花了几年时间研究一对猕猴，这些猕猴接受过物体识别训练，使用动物可能熟悉也可能不熟悉的各种物体的图像，例如水果、蔬菜、工具和机器。 当动物学会识别这些物体时，研究人员使用 fMRI 监测它们的大脑活动，以确定哪些区域对视觉刺激做出反应。 （此方法是由吉尔伯特的洛克菲勒同事温里希·弗莱瓦尔德 （Winrich Freiwald） 开创，他用它来识别大脑中对面孔有反应的区域。 然后，他们植入了电极阵列，这使他们能够记录单个神经细胞的活动，同时向动物展示它们被训练识别的物体的图像。 有时向他们显示完整的对象，有时显示部分或紧密裁剪的图像。 然后向他们展示了各种不同的视觉刺激和指示他们是否找到与原始对象的匹配项。

         Gilbert 说：“这些被称为延迟匹配样本任务，因为在他们看到对象提示和向他们显示第二个对象或对象组件之间存在延迟，他们被训练报告第二个图像是否对应于初始提示。 “当他们通过所有视觉刺激寻找匹配项时，他们必须使用工作记忆来记住原始图像。”

         自适应处理

         研究人员发现，在一系列视觉目标上，单个神经元可能对一个目标更敏感，而有了另一个提示，它们对不同的目标会更敏感。

         吉尔伯特说：“我们了解到这些神经元是自适应处理器，它们每时每刻都在变化，承担适合直接行为环境的不同功能。

         他们还证明，在途径被认为仅限于对简单的视觉信息做出反应，但实际上他们的能力并没有受到如此限制。

         “这些神经元对比以前认为的要复杂得多的视觉刺激敏感，”他说。 “就早期皮层区域相对于高级皮层区域所代表的复杂程度而言，似乎没有以前认为的那么大的差异。”

         这些发现支持了吉尔伯特认为的新观点皮层处理：成体神经元不具有固定的功能特性，而是动态调整的，随着不同的感官体验改变它们的特性。

         对皮层活动的观察还揭示了相互反馈连接在对象识别中的潜在功能作用，其中信息从较高皮层区域流向这些较低皮层区域有助于其动态能力。

         “我们发现，这些所谓的'自上而下'的反馈连接传达来自视觉皮层区域的信息，这些信息代表以前存储的有关物体性质和身份的信息，这些信息是通过经验和行为背景获得的，“他说。 “从某种意义上说，高阶皮层区域向较低阶区域发送指令以执行特定计算，而返回信号——前馈信号——就是该计算的结果。 这些交互可能会持续运行，因为我们识别一个物体，更广泛地说，对我们周围的环境进行视觉理解。

         自闭症研究应用

         这些发现是人们越来越认识到反馈信息流在视觉皮层中的重要性和普遍性的一部分——甚至可能远不止于此。

         “我认为，自上而下的交互是所有大脑功能的核心，包括其他感官、运动控制和高级认知功能，因此要了解细胞和回路的基础因为这些相互作用可以扩大我们对脑部疾病潜在机制的理解，“吉尔伯特说。

         为此，他的实验室开始在行为和成像层面研究自闭症的动物模型。 吉尔伯特实验室的研究专家威尔·斯奈德 （Will Snyder） 将研究自闭症模型小鼠与其野生型同窝小鼠之间的感知差异。 同时，该实验室将观察动物大脑中的大量神经元群，因为它们参与自然使用 Elizabeth R 中高度先进的神经影像学技术的行为。 Miller Brain Observatory，一个位于洛克菲勒校园内的跨学科研究中心。

         “我们的目标是看看我们是否能确定这两组之间的任何感知差异以及可能是这些差异背后的皮层回路的运作，”吉尔伯特说。