理解意识的生物学基础是神经科学中最神秘、也可以说是最难的问题之一。 

  有意识的视觉感知一直被认为是研究意识的一种有利形式,因此成为了许多科学研究的对象。尽管对于灵长类视觉系统中各个脑区的功能特异性我们已经有很多了解,但这些神经机制如何协同实现主观上的视觉感知仍有待了解。重要的是,研究感知如何协助更高级的认知功能是全面理解大脑如何产生行为的核心。仔细研究这一神经机制如何产生视觉感知和认知显然也能为更普遍地理解意识是什么这一问题提供洞见。 

  灵长类大脑中有意识的视觉感知的神经相关物 

  本实验室聚焦于阐明视觉感知的神经基础。我们在让灵长类动物参与心理物理学范式的同时开展研究,在灵长类动物的视觉系统中探究视觉感知的神经底物。这些范式能够在感觉输入不发生变化的情况下诱发感知的波动,这就能够将感觉输入与主观感知分离开来。与此同时,我们使用从多电极阵列到成像的一系列工具探测灵长类动物的大脑,以研究全脑活动模式和介导感知的脑区间的相互作用。我们的目标是从微观(单个神经元)和介观(局部场电位)到宏观(功能性成像),在多时空尺度上审视这个问题。通过结合来源于机器学习和动力系统的分析方法,我们旨在约束计算模型、深入理解实现视觉感知的神经算法。 

  阐明感知和认知的神经环路基础 

  前额叶皮层(PFC)等大脑结构被认为在介导认知过程中起关键作用,而认知过程支持着行为的时间组织。因此,大量的认知过程,包括行为规划、任务监控、行动选择和决策都归因于大脑的这个区域。此外,我们之前的工作进一步指出,一些与任务相关的认知过程(试验阶段)和有意识的感知是由PFC中功能性分化的神经元集群分别介导的(Kapoor et al, 2018). 虽然这些认知因素在感知研究中被认为是混淆因素,但它们是促成适当行为的重要组成部分。然而,我们尚不清楚感知现象和认知功能是否存在共同的或分离的神经架构和计算原理。重要的是,PFC 的不同子区域如何与其他大脑区域协调介导如此众多的功能仍然有待了解。为解决这个科学问题,我们设计了其中行为可以被适当分解的感知实验范式,以便对构成行为的认知变量进行系统描述。将这些实验范式与理论方法相结合,有助于理解感知与认知之间的关系,并将感知的神经机制与认知的神经机制分离开来。  

KAPOOR Vishal 博士

研究组组长;研究员