心理所研究揭示單眼剝奪傅立葉相位規則性信息可增強剝奪眼的主導性

　　神經可塑性被認為是生長關鍵期的一個重要特性。迄今有大量工作通過測量眼優勢的改變來研究神經可塑性。值得注意的是，最近單眼剝奪研究發現成年人視皮層中仍殘留視覺可塑性。例如，通過遮蓋的方式剝奪單眼視覺信息輸入后，遮蓋眼會變得更加主導。這類研究中，遮蓋既剝奪了進入剝奪眼的傅立葉能量信息，也剝奪了其傅立葉相位規則性信息。前者與輸入圖像的能量（對比度）有關，后者則與輸入圖像中的輪廓等高階信息有關。簡單的遮蓋去除了輸入的能量，也去除了圖案，因此人們并不清楚是否只剝奪傅立葉相位規則性信息而不改變輸入的能量足以引發眼優勢的改變。 

　　心理所行為科學重點實驗室鮑敏研究組，設計了一種更改現實系統（圖1），分別用雙眼競爭和雙眼相位整合兩種不同任務（圖2A、圖3）在剝奪前后進行測試，研究單眼剝奪傅立葉相位規則性信息是否能改變剝奪眼主導性的問題。目前知覺眼優勢的測量方法主要包括雙眼競爭和雙眼相位整合任務，本次研究綜合利用這兩種測量方法研究3小時單眼剝奪后的眼優勢改變。 

　　實驗1的結果表明改變傅立葉相位規則性信息，被試適應3小時后，雙眼競爭任務測出剝奪眼的主導性明顯增強，這與模擬前人研究的mean color條件（圖2B）的結果相似（圖4A）。實驗2的結果表明不同程度地改變傅立葉相位規則性信息（改變100%或50%，圖2C、2D），會不同程度地增強剝奪眼的主導性（圖4B）。實驗3的結果表明改變傅立葉相位規則性信息，被試適應3小時后，用雙眼相位整合任務不能測出剝奪眼主導性的變化，而mean color條件下可以測出剝奪眼主導性的變化（圖5）。 

　　通過以上結果得出：1）遮蓋和剝奪傅立葉相位規則性信息，在雙眼競爭任務下都能測出剝奪眼的主導性有所增強。2）在雙眼相位整合任務下，遮蓋依然能測出剝奪眼主導性的增強，而非剝奪傅立葉相位規則性信息。這些發現不僅回答了只剝奪傅立葉相位規則性信息是否足以改變眼優勢的問題，而且也提示雙眼競爭和雙眼相位整合這兩種不同的測試任務背后的機制可能不同，以及眼優勢可塑性存在于視覺加工的不同階段。由于自然界的視覺輸入信息在傅里葉能量譜上相近，視覺系統主要依賴傅里葉相位分辨世界上各種場景。本研究發現相位在單眼剝奪中的重要作用可能也反映了人腦面對加工處理大自然場景的需要而不斷進化的結果。 

　　圖1：更改現實系統及實驗場景示意圖。 

　　圖2：雙眼競爭任務及3小時適應的刺激圖。 

　　A，雙眼競爭任務的刺激圖； 

　　B，模擬前人遮蓋研究的適應刺激（Mean color條件），圖示中被試的右眼輸入正常圖像的平均亮度的圖像； 

　　C，完全改變正常圖像傅立葉相位規則性信息的適應刺激（Pink noise條件），圖示中被試的右眼輸入完全改變正常圖像傅立葉相位規則性信息后的圖像； 

　　D，改變正常圖像中一半的傅立葉相位規則性信息的適應刺激（Semi-Pink noise條件），圖示中左眼輸入改變一半傅立葉相位規則性信息后的圖像； 

　　圖3：雙眼相位整合任務的單個試次的流程圖。 

　　圖4：實驗1及實驗2的結果圖。 

　　圖5：實驗3的結果圖。 

　　該研究受中國科學院重點部署項目（特支項目，KSZD-EW-TZ-003)和國家自然科學基金(31371030和31571112)資助。研究結果在線發表于Neuroscience.  

　　https://authors.elsevier.com/a/1UvsZ15hTtZOqA或 https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0306-4522(17)30228-2  

　　Bai J, Dong X, He S, Bao M*. (2017). Monocular deprivation of Fourier phase boosts the deprived eye's dominance during interocular competition but not interocular phase combination. Neuroscience, 352:122-130.