为什么当我们快速移动时，我们的大脑图像仍然清晰？奥地利科学技术研究所（ISTA）的Maximilian Jösch教授领导的一组神经科学家发现了一种机制，可以纠正动物运动引起的视觉扭曲。这项在老鼠身上进行的研究确定了一种核心功能，这种功能可以推广到整个脊椎动物的视觉系统，包括人类等灵长类动物。研究结果如下发表在《自然神经科学》．

尽管近几十年来发展迅速，但摄像机行业仍在追赶人眼的能力。特别是，动作摄像机的设计是为了在沉浸在动作中捕捉镜头。当我们根据人眼的能力来判断画面质量以及对花哨设备和优化软件的需求时，一个问题出现了：我们的眼睛是如何做到这么好的？

由奥地利科学技术研究所（ISTA）的Maximilian J?sch教授领导的研究人员现在用技术上的绝技回答了这个问题。三位科学家和共同第一作者Tomas Vega-Zuniga， Anton Sumser和Olga Symonova结合了一系列最先进的技术来确定小鼠大脑中的一个区域，该区域可以预测和最小化运动如何扭曲视觉信号。这个位于大脑深处的大脑区域，实际上是复制大脑的运动命令，以抑制运动引起的扭曲。Maximilian Jösch说：“我们发现，在视觉处理过程中，图像校正很早就发生了——在信息被传递到大脑中已知代表更复杂视觉特征的其他区域之前。”“因此，我们证明了哺乳动物的大脑通过预测运动对视觉的影响，设计出有效补偿运动的策略。”

没有后期制作的f1镜头

科学家们确定“腹侧膝状核”（vLGN）是负责这个内置高科技视频优化软件的大脑区域。它位于外侧丘脑，这是大脑中心的一个蛋形结构，位于大脑皮层下方。研究人员发现，vLGN整合了来自整个大脑的各种运动和感觉信号，并作为计算综合纠正信号的枢纽。一个例子是，当眼睛移动时，视觉信号就会“消除模糊”。这使得视觉处理的后期阶段可以更有效地计算。

“想想在一级方程式比赛中获得好的视频画面的策略。因为汽车移动得很快，所以曝光时间必须缩短，以使最终的镜头不那么模糊，”Jösch解释道。这样的镜头可以在电视上直播，不需要任何后期制作。这大致就是vLGN帮助我们将自己的运动与周围世界的运动区分开来的作用。然而，与显示赛车经过的固定摄像机不同，大脑的vLGN处理的信号类似于f1“车手之眼”的车载镜头，它对运动进行动态补偿，以稳定我们所感知到的东西。

一个不为人知的核心功能

之前的工作一直在寻找一种在运动过程中有效调节视觉的机制。这项工作的大部分都集中在研究灵长类动物的跳眼运动。扫视是视线中心从视野的一个部分快速转移到另一个部分，理论上，这种运动应该模糊或产生一个心理图像，但并不总是这样。然而，这些研究集中在涉及视觉处理通路后期阶段的皮层结构上。与此相反，我们的感觉系统不断受到各种运动的“轰炸”。

因此，Jösch解释说，大脑越早补偿视觉运动越好。“我们的发现可能直到现在才被观察到，因为我们一直在研究视觉处理途径中图像已经被纠正的阶段。”现在，ISTA的科学家们假设，他们在小鼠的vLGN上的发现代表了哺乳动物大脑的核心功能。“类似的结构存在于灵长类动物中，很可能也存在于人类身上。这使得我们的结果非常令人兴奋，”Jösch说。

一个虚拟现实系统，可以在体内对大脑进行成像

ISTA科学家使用的尖端技术之一是定制的双光子钙成像显微镜。这项技术允许研究小组在虚拟现实系统中测量小鼠清醒和正常行为时，完整大脑中vLGN神经元的活动。Jösch说：“有了这个装置，当老鼠在虚拟世界中漫游时，我们可以观察老鼠的大脑，观察vLGN神经的活动。”

通过这种方法，研究小组发现，vLGN接收到非常特定的行为指令副本，可以用来“消除”运动过程中的视觉扭曲。Jösch说：“这篇论文是真正的技术杰作，使用了多种方法来全面了解vLGN在小鼠大脑中的作用。我们很高兴看到后续研究将把我们带向何方。”