[转帖]我国学者在昆虫视觉神经机制研究取得新突破 | 蜻蜓 | 人们普遍认为，生物的视觉不变性包括同样的图案出现在视野的不同位置仍能被识别
即位置不变性(或称平移不变性)，图案按比例缩放后仍能被识别即大小不变性，图案旋转
一定角度后仍能被识别即旋转不变性等。高等动物特别是人具有视觉不变性，这是视觉最
基本的特征之一，但是这种重要的生物特性在低等动物中没有被发现。以前人们认为果蝇
的脑简单，只能按模板匹配识别图形，如果遇到同样目标、位置稍微变一点就认不出来了
，相关研究也认为蚂蚁用左眼不能认出右眼看过的东西。中科院生物物理研究所唐世明组
取得的该项研究成果改变了这一说法，发现果蝇视觉具有平移不变性，或者说果蝇也是按
图形的特征进行识别的，而非以前人们认为的按样板进行比对，这一成果对于视觉神经机
制研究及进化论哲学认识上都有重要的启示。
由生物物理研究所唐世明研究组为主与德国同行合作完成的该项研究，使用飞行器模
拟器检测果蝇的视觉模式识别能力，果蝇的身体包括眼睛都被固定在一个力矩测量装置上
，果蝇虽然不能飞走，但所看的视觉目标可以受果蝇飞行扭矩的控制移动，就像果蝇在不
同图形间飞来飞去一样，实验中，当果蝇试图转向某个图形时，身体会受到热惩罚，经过
一段时间训练，果蝇就知道其中某个图形是危险的，而较多地转向另一个安全的图形。严
密的逻辑思维和巧妙实验设计是突破果蝇视觉不变性研究的关键，该项研究首先从逻辑上
推论，以往研究中使用T与⊥这样的图危渲匦牟畋鸾扇抛菹蚱揭撇槐湫缘募觳猓虼?
必须使用系列不具重心差别的图案，或在训练中只给果蝇看静止的图形。使用如不同长度
的线段、±45o倾斜的线条、蓝色与绿色的方块这样的新图案训练果蝇后，将图形在纵向或
水平方向移动或甚至左右交换，发现果蝇仍能区分出危险或安全的图形，从而证明了果蝇
的视觉具有平移不变性，而且其视觉信息可以在两个脑半球间交流和共享。该项研究还显
示了果蝇能识别蓝色方块在绿色方块之上，以及“<”与“>”这样组合图案，并且同样具
有平移不变性，利用这种识别机制能解释昆虫所具有的丰富和复杂的图形识别能力。该项
研究工作在生物物理研究所自行研制的仪器(新型飞行模拟器)上完成，这种原创性的仪器
研制和新实验模式的提出都为该项研究打下了方法学基础。同时这些具有自主知识产权的
发明，也打破了德国人对该项技术的垄断，使得我国在该领域中的系列研究工作得以在国
内完全独立的开展。
视觉不变性既平凡而又重要，其背后隐藏深奥的神经机制，目前人们还不能从本质上
解释视觉不变性，这成为理解脑最主要的障碍之一。视觉不变性的神经机制研究将揭示概
念如何形成、如何存储，有了概念才有思维和内心世界的构建，因而视觉不变性研究将是
理解脑之智慧的关键和切入点。
2004-8-17 20:33:49 |
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| 回复：蓝月 | 飞行器模拟？哦~
去年香山学术会议好象有讨论。2004-8-25 10:18:55 |
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