2014年6月16日出版的《当代生物学》（Current Biology, 24(12), 1354-1360）刊发了北京大学心理学系方方教授课题组的论文“Misbinding of color and motion in human visual cortex”，报道了他们结合心理物理学适应技术(psychophysical adaptation)、功能性磁共振脑成像适应技术(functional magnetic resonance imaging adaptation, fMRI adaptation)和动态因果模型（Dynamic Causal Modeling, DCM），以颜色和运动绑定为切入点，研究视觉特征绑定的神经机制取得新进展。论文通讯作者是方方教授，第一作者是心理学系已毕业的博士生张喜淋。
    视觉场景中通常充满各种各样的物体，每个物体都有自己的视觉特征，比如颜色、位置、运动、形状等。这些特征在视觉信息加工的早期阶段是相对独立的，然而，在随后的加工阶段，视觉系统面临的一个根本挑战是如何把这些特征正确的整合或绑定为物体，而避免发生错误绑定形成事实上不存在的物体。2011年美国国家科学奖章获得者、普林斯顿大学心理学系教授Anne Treisman于1982年提出了著名的特征整合理论(feature integration theory)试图解释视觉特征绑定的机制，然而，相应的神经科学证据却由于实验设计和技术困难而非常匮乏。在本研究中，方方教授课题组利用2004年Nature杂志报道的一种罕见的稳态颜色和运动错误绑定现象进行了一系列磁共振脑成像和心理物理学实验检验了特征整合理论。这种稳态错误绑定的优点是可以在视觉系统中长时间的诱发出主动特征绑定，有利于揭示出特征绑定的内在机制。他们首先利用心理物理学适应技术发现，对颜色和运动错误绑定的适应可以产生颜色依赖的运动后效(color contingent motion aftereffect),这个发现提示视皮层编码这种颜色和运动错误绑定。随后他们利用功能性磁共振脑成像适应技术发现次级视皮层(V2)编码这种错误绑定，并进一步利用动态因果模型的数据分析技术发现，次级视皮层对这种错误绑定的编码依赖于中级视皮层V4和V5对V2的下行反馈调节。以上发现首次揭示了主动特征绑定可以由早期视皮层完成，并证实了中级视皮层对早期视皮层的再入连接(reentrant connection)在特征绑定中的关键作用，为特征整合理论首次提供了较为系统的神经科学证据。
    该研究由科技部973项目、国家自然科学基金委重点项目、北京大学-清华大学生命科学联合中心和北京大学麦戈文脑研究所资助完成。

2014-07-20