1767370299
2026-01-02 16:00:00
В эксперименте 1 во время фМРТ-сканирования 7Т использовалась задача с периферийными объектами. Стимулами служили новые объекты двух категорий (смузи и кубики) и двух ориентаций (вертикальной и горизонтальной) (см. Рисунок 1А). В каждом испытании два объекта одной категории и одинаковой ориентации кратковременно (100 мс) предъявлялись в периферическом поле зрения (7° от фиксации) (см. Рисунок 1Б). Участников попросили оценить, идентичны ли два объекта, сохраняя при этом фиксацию. Для оптимизации сигнала фМРТ в экспериментальных сериях использовалась блочная конструкция, в которой каждый блок состоял из восьми попыток тестирования объектов одной категории и ориентации (см. Материалы и методы для более подробной информации).
Информация обратной связи с фовеалом V1 в задаче периферического объекта (n = 18).
В дополнение к 12 экспериментальным запускам в сканирование были включены три запуска локализатора для определения областей интереса (ROI) в каждом полушарии. В одном из запусков локализатора мигающие шахматные доски были представлены либо на периферии, где объекты предъявлялись во время выполнения задачи, либо в фовеа. ОИ периферического V1 и фовеального V1 были идентифицированы с использованием контрастных карт между этими двумя состояниями (рис. 1 – приложение к рисунку 1). В двух других запусках локализатора предметы повседневного обихода и зашифрованные объекты были представлены в разных блоках, в то время как участники выполняли задание «одна спина». Эти условия были использованы для идентификации двух областей обработки объектов высокого уровня: латерального комплекса объектов (LOC) (Гриль-Спектор и др., 2001 г.) в вентральном пути и задней внутритеменной борозде (pIPS) (Кастнер и др., 2017 г.) в дорсальном пути.
Были оценены нейронные реакции на основе сигнала BOLD в четырех ROI. Одномерный анализ показывает значимые ответы фМРТ в трех областях интереса (периферический V1, LOC, pIPS) во время выполнения задания (ts>3,30, ps<0,01), в то время как в фовеальном V1 не наблюдалось значимого ответа на фМРТ (t(17)=–0,09, p=0,93) (Рисунок 1С) из-за отсутствия зрительной информации в ямке.
Многомерный анализ (линейная машина опорных векторов) [SVM]) использовался для оценки информации, закодированной в каждой области интереса, путем классификации моделей нейронных реакций, вызываемых объектами в различных условиях. Нейронные паттерны были классифицированы на основе информации об ориентации низкого порядка (горизонтальная или вертикальная) или информации о категории высокого порядка (кубик или смузи). Точность классификации использовалась для указания наличия информации в каждой рентабельности инвестиций.
Хотя средние ответы фовеала V1 не отличались от исходного уровня, паттерны нейронных ответов там поддерживали значительно превышающую вероятность точность декодирования для категорий высокого порядка (t(17)=3,14, p=0,003) (см. Рисунок 1E). Информация о категориях объектов также изучалась в других областях коры. Характеристики декодирования были значительно выше случайных в LOC и pIPS (ts>1,94, ps<0,04), но не в периферическом V1 (t(17)=–1,19, p=0,87) (см. Рисунок 1E).
Кроме того, субмиллиметровое разрешение фМРТ 7Т позволило нам изучить ламинарные профили корковых областей. Предыдущие нейрофизиологические исследования показали, что в V1 сигналы прямой и обратной связи по-разному воздействуют на разные слои. Здесь, на основе анатомических изображений каждого участника, серое вещество было сегментировано на глубокий, средний и поверхностный слои (Рисунок 1Dрисунок 1 — дополнение к рисунку 2). Нейронные ответы в этих слоях из каждой области интереса были извлечены и проанализированы отдельно.
В фовеальном V1 информация о категории высокого порядка может быть декодирована в поверхностных и глубоких слоях (ts>2,37, нескорректированный ps<0,02, частота ложных обнаружений [FDR]-скорректированный qs<0,05), но не в среднем слое (t(17)=–0,62, нескорректированный p=0,73). В периферийном V1 ни один из уровней не показал значительной производительности декодирования (ts<0.10, uncorrected ps>0,46) (Рисунок 1F). В то время как эффективность декодирования на уровне шансов в периферическом V1 исключает возможность того, что информация высокого порядка передается латерально от периферического V1, ламинарный профиль информации в фовеальном V1 более четко демонстрирует, что информация категории высокого порядка была передана в глубокие и поверхностные слои фовеального V1 через соединения обратной связи. В двух регионах высокого уровня информация о категориях была успешно декодирована в среднем и поверхностном слоях pIPS (ts>2,95, нескорректированное ps<0,005, qs с поправкой FDR qs<0,03) и среднем слое LOC (t(16)=2,69, нескорректированное p=0,008, скорректированное FDR q=0,03), с тенденцией в поверхностном слое LOC (t(16)=1,92, нескорректированное p=0,04, q=0,09 с поправкой FDR), что позволяет предположить, что информация о категориях присутствовала в среднем слое в этих регионах, а затем обрабатывалась и выводилась в другие области коры через поверхностный слой.
Что касается информации об ориентации низкого порядка, эффективность декодирования была значимой в периферийных V1 и LOC (ts>2,32, ps<0,02), но не в pIPS (t(17)=0,00, p=0,50) (Рисунок 1G). В фовеальном V1 характеристики декодирования ориентации были незначительно значимыми (t(17)=1,50, p=0,08). Дальнейший анализ слоев показал, что в фовеальном V1 значимое декодирование ориентации наблюдалось в глубоком слое (t(17)=2,43, некорректированное p=0,01, q=0,04 с коррекцией FDR), но не в среднем и поверхностном слоях (ts<0.98, uncorrected ps>0,17) (Рисунок 1H). Мелкомасштабные ламинарные профили различных типов информации обратной связи в фовеале V1 подтверждают это наблюдение (рис. 1 – приложение к рисунку 3). Неудивительно, что в периферическом V1, где были представлены стимулы, значительные характеристики ориентационного декодирования наблюдались в средних и поверхностных слоях (ts>3,06, нескорректированный ps<0,004, скорректированный FDR qs<0,03). В двух зрительных областях высокого уровня информация об ориентации была лишь незначительно значимой в глубоком слое LOC (t(16) = 2,26, некорректированное p = 0,02, q = 0,05 с коррекцией FDR). Результаты указывают на наличие информации об ориентации в сигнале обратной связи в фовеале V1; однако сила информации об ориентации низкого порядка оказывается более слабой и менее обширной в корковых слоях по сравнению с информацией о категориях высокого порядка.
#Дифференциальные #назначения #динамика #функции #признаков #высокого #младшего #порядка #сигнале #обратной #связи #при #обработке #объекта
Ещё по этой теме
