大脑初级视觉皮层视觉特征编码及其与视觉表象清晰度的关系

According to the prediction encoding model, the generation of mental imagery is based on the visual feature representation which was modulated by the brain top-down process. The visual feature representation of the mental imagery in primary visual cortex was similar with those of the visual perception, and the mental imagery takes important roles in the visual perception modulation. It should be noted that the the similarity between the mental imagery and visual perception is the basis of the mental imagery vividness. The present study aimed to apply the MRI technical and encoding model to explore the information (i.e., Gabor features and top-down modulation) encoding in the primary visual cortex during visual perception. Based on this, we further explored whether the encoding model derived from the visual perception could interpret the information encoding in the primary visual cortex during mental imagery, which was used to explore the relationship of the information encoding related to the mental imagery and visual perception. And the relationship between the mental imagery and visual perception was further used to reflect the attribute of the primary visual cortex. Finally, this study further explored the attribute of the primary visual cortex with mental imagery vividness and brain spontaneous activity pattern on aspect of individual divergence based on decoding model. The present study may help understanding the neural basis of the mental imagery vividness, which will promote the objective measure of the individual mental imagery ability, and the findings will provide scientific basis to guide the educational activities.

根据预测编码理论，大脑自上而下调控初级视觉皮层的视觉特征表征产生表象，表象在知觉调控中发挥重要作用，而表象所激活的视觉特征在知觉条件下亦可检测到。其中，表象清晰度是表象与知觉相似程度的度量，其背后的神经基础涉及到初级视觉皮层视觉特征表征在表象与知觉条件下的关系。本项目旨在借助功能磁共振技术与多变量模式分析的编码模型对知觉条件下初级视觉皮层的信息（包含自下而上视觉特征编码与大脑自上而下调控）编码进行数量化度量，并系统比较初级视觉皮层视觉特征编码在表象条件下与知觉条件下之间的关系，且将其作为反映大脑初级视觉皮层属性的指标；在此基础上，进一步借助解码模型从个体差异的角度揭示初级视觉皮层属性与表象清晰度以及大脑自发波动模式之间的关系。本项目将有助于丰富对表象清晰度个体差异神经基础的认识，有利于表象能力客观化检测的实现，为大脑潜能的开发以及教育教学活动提供科学参考。

根据预测编码理论，大脑自上而下调控初级视觉皮层的视觉特征表征产生表象，表象在知觉调控中发挥重要作用，而表象所激活的视觉特征在知觉条件下亦可检测到。其中，表象清晰度是表象与知觉相似程度的度量，其背后的神经基础涉及到初级视觉皮层视觉特征表征在表象与知觉条件下的关系。本项目借助功能磁共振技术与多变量模式分析的编码模型对知觉条件下初级视觉皮层的信息（包含自下而上视觉特征编码与大脑自上而下调控）编码进行数量化度量，并系统比较初级视觉皮层视觉特征编码在表象条件下与知觉条件下之间的关系，且将其作为反映大脑初级视觉皮层属性的指标；在此基础上，进一步借助解码模型从个体差异的角度揭示初级视觉皮层属性与表象清晰度以及大脑自发波动模式之间的关系。通过本项目的一系列实验研究，我们证实了大脑初级视觉皮层的信息编码在表象清晰度中的重要作用，也证实了视觉表象与知觉共享相同模式的视觉表征模式，与此同时，我们发现大脑初级视觉皮层参与空间形象的操作加工，而且与心理旋转效应密切相关，而大脑初级视觉皮层的动态波动属性与清晰度密切相关。此外我们的研究还发现了大量影响视觉表象清晰度的因素,并将相关研究结果与西藏地区高海拔暴露导致的脑功能改变的检测进行整合，取得了一些有意义的发现。研究结果达到了预期的目标，上述结果已发表 SCI 收录论文 9 篇，还有3篇正在投稿中，预计在 2020 年会发表，CSCD收录论文3篇，培养硕士研究生6名。