视觉皮层下通路与拓扑知觉

研究表明，视觉通路除了经典的视觉皮层通路外，还有一条“古老的”、快速的皮层下通路负责在有意识和无意识状态下快速处理与情绪相关的信息。皮层下视觉通路由上丘、枕核和杏仁核组成，而且不经过初级视觉皮层。我们前期研究表明，初级视觉皮层与拓扑知觉信息加工没有关系，而皮层下视觉通路负责处理视觉拓扑信息。基于这些发现，我们认为，在早期视觉中，大脑检测涉及生命攸关的信号，这些信号告诉大脑：环境中有物体出现或消失，使大脑进入警戒状态，这对物种的生存至关重要。因此，在早期视觉中，需要检测的要素只是物体的“出现”和“消失”，而不是“纹理”、“形状”等。“出现”和“消失”都是拓扑特征的变化。拓扑感知和皮层下视觉通路的存在可能是早期预警的神经基础。在灵长类动物中，视网膜外周区域主要由视杆细胞构成，该区域接收的视觉信息主要通过皮层下视觉通路进行处理；视网膜中心区域（即中央凹）主要由视锥细胞构成，视觉空间分辨率变得非常高，该区域视觉信息处理主要是由视觉皮层负责。研究表明，由视杆细胞构成的视网膜是个“古老”结构，在1亿多年前就出现了；而视锥细胞构成的视网膜类型较为“年轻”，在5 000万年前才出现。所以，我们的视网膜从“古老”结构演化到“年轻”结构至少用了5 000万年的时间，它是由一个古老结构和一个年轻结构共同组成的“嵌合体”。当我们讨论皮层下通路存在的意义时，我们也应该结合皮层通路的功能来统一考虑。     

多感觉整合的研究进展

环境中的不同信息通过不同的感觉模态如视觉、听觉、躯体觉的通路传递到动物的大脑皮层,已有研究表明这些传入的相关信息之间存在跨模态的相互整合,这种多感觉整合效应对于动物的感知、学习和记忆都具有非常重要的作用。本文主要对听觉-视觉、听觉-躯体感觉多感觉整合的研究进展进行综述,分析可能的整合机制并对未来的研究方向进行展望。     

哺乳动物大脑感觉皮层对多种感觉信息整合的研究进展

脑对多感觉信息的整合是人和高等动物获取环境中有意义信息的重要方式。长期以来科学界一直认为,脑对不同感觉刺激(包括视觉、听觉、躯体感觉等)信息的分析和加工由不同的感觉皮层介导,最终在联络皮层进行整合,形成综合性的感觉和意识,但最近的一些实验证据显示,以前被认为只负责对单一感觉刺激分析和处理的感觉皮层亦可受其他感觉刺激的影响并直接参与多感觉信息的整合作用,这些新的发现对过去传统的大脑皮层功能分区概念提出了严峻的挑战。就近些年来有关感觉皮层(主要包括听觉、视觉和躯体感觉皮层)对多感觉刺激信息整合的研究进行综述,以增加人们对大脑皮层功能的新认识,为感觉信息处理和编码及感觉信息整合的后续研究提供借鉴。     

甲基苯丙胺成瘾者情绪加工障碍的机制及其临床干预方法的整合研究进展

近年来,在中国以甲基苯丙胺为代表的合成毒品使用人数已经超过海洛因等传统毒品,而且滥用问题日益严重.情绪问题是诱发甲基苯丙胺成瘾者复吸的重要因素.慢性使用甲基苯丙胺导致前额叶-边缘单胺类神经递质系统及相应神经环路结构和功能损害,是成瘾者出现情绪加工障碍的原因.本文从情绪体验、情绪识别与表达和线索诱发的情绪反应性三个方面总结甲基苯丙胺成瘾者情绪加工障碍的表现形式,及相应神经递质系统神经环路基础.指出易激惹和愤怒攻击行为是甲基苯丙胺成瘾过程需要重点关注的情绪问题,并进一步总结了甲基苯丙胺成瘾者情绪障碍的临床治疗和干预的潜在方法,包括药物手段、神经调控技术、认知与行为治疗等,特别是信息科学和脑科学的新技术,如虚拟现实整合多感觉通道的情绪信息,并结合神经调控技术可为甲基苯丙胺成瘾者情绪加工障碍的临床干预提供新的视角.     

浅谈新课程下信息技术与生物课程的整合

新课程改革的目的就是倡导学生主动参与、探究发现、交流合作的学习方式,注重学生的经验与学习兴趣,改变课程实施过程中过分依赖教材、过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现象,而通过信息技术与生物课程整合,可以将信息技术与生物课程的教与学有机地结合,融为一体,     

不同生态恢复方式下生态系统服务与生物多样性恢复效果的整合分析

全球范围内关键生态系统服务的减少使人类社会面临巨大的威胁,生物多样性是生态系统提供各种产品和服务的基础。生态恢复工程对退化的生态系统服务和生物多样性进行修复,对于缓解人类环境压力具有非常重要的意义。长期的理论和实践工作形成了多种生态恢复措施:(1)单纯基于生态系统自我设计的自然恢复方式,(2)人为设计对环境条件进行干预,反馈影响生态系统的自我设计,(3)人为设计对目标种群和生态系统进行直接干预和重建。这3类恢复方式可以在不同程度上定向的影响生态系统的恢复进程,反映了人类对生态系统的低度、中度和高度介入。哪种恢复方式和介入程度能够实现更好的恢复效果,是生态恢复学中的一个关键问题,但到目前为止,虽广有争议,却无定量的分析和结论。针对这个空白,通过对ISI Web of Knowledge数据库中生态恢复相关文献的整合分析,基于数学统计的方法定量比较在不同条件下低度介入(自然恢复)、中度介入(环境干预)和高度介入(直接干预)3种恢复方式对生态系统服务与生物多样性的恢复效果。论文从4个方面展开研究:(1)低度、中度、高度介入生态恢复方式的划分,(2)比较3大类介入方式对生态系统服务和生物多样性恢复效果的差异,(3)不同气候条件、生态系统类型和恢复时间等背景因素的影响,(4)生物多样性恢复和生态系统服务恢复之间的关系。研究结果揭示了不同生态恢复方式的适用条件,以及对生物多样性和生态系统恢复相互关系的作用,对生态恢复实践中恢复方式的选择有指导作用。对未来的研究也有启示意义,如针对特定生态系统服务或具体研究问题进一步探索低度、中度和高度介入生态恢复方式的作用规律和机制;将地区的社会经济水平、生态系统的受损程度等因素纳入生态恢复方式的考察,以最优化生态恢复成本-效率等。     

关于信息技术与高中生物教学课程整合的思考

<正>21世纪是信息技术飞速发展的时代,信息技术与学科课程整合的出现是我国新课程改革的一个亮点和热点。现代教育技术理论认为,所谓信息技术与课程整合就是"将信息技术作为促进学生自主学习的认知工具     

Virtual reality environment design of managing both presence and virtual reality sickness

It is difficult to design the Virtual Reality (VR) Environment which controls VR sickness and promotes presence. This is because the relationship between the user's susceptibility to VR sickness and a sense of presence, determined by velocity and visual angle of the visual information, involves a trade-off between the two. Then we propose the optimal value search system which computes efficiently the velocity and visual angle which control VR sickness and do not impair presence by taking account of a subject's characteristic. Under certain experimental conditions, some subjects showed serious VR sickness whose simulator sickness questionnaire total score was more than 60 and needed more than 30 minutes to recover from VR sickness. However, on the condition of angular velocity and visual angle computed by our proposed method, all subjects felt their vection, which was our index for the sense of presence, over 70 percent of their experiment time; no subject needed more than 5 minutes to recover from VR sickness.     

Interactive fitting augmented by force-feedback and virtual reality

The synthesis of low-resolution electron microscopy data with high-resolution molecular structures has become a common routine in the modeling of biomolecular assemblies. In contrast to algorithmic "black box" solutions, the interactive "fitting by eye" takes advantage of an expert's structural or biochemical knowledge and can be used with very noisy experimental data. In the solution proposed in this paper, we support the expert user in an interactive fitting session by haptic rendering and virtual reality. The quantitative and tactile feedback facilitates and objectifies the otherwise unrestrained modeling. We introduce a highly accurate reduced representation of the gradient of the cross-correlation coefficient that sustains force updates for haptic rendering at sufficiently high refresh rates.     

Towards a virtual reality for plant-associated fungi in the United States and Canada

At present knowledge of fungal biodiversity in North America is scattered in diverse sources ranging from well-reviewed, comprehensive databases to unedited databases of reports from the literature, information on file cards, and uncomputerized reference collections. Resources available electronically were used to determine their relative importance in evaluating the plant-associated fungi known from the United States and to a lesser extent Canada. The results demonstrate that the literature provides the greatest information but that reference collections in the US National Fungus Collections contribute between 22–31% additional data. Little overlap exists between fungi isolated as endophytes and those reported in the literature or as reference collections. Eighty to 100% of the plant-associated fungi reported from Canada are accounted for in comprehensive resources for the United States. A comprehensive database of plant-associated fungi in Canada, the United States, and eventually Mexico would serve as a valuable resource for those making plant quarantine decisions.