Active gaze behavior organizes V1 activity in freely-moving marmosets

视觉通常被认为是一个被动的窗口，世界只是通过它进入我们的眼睛，但对于包括人类在内的灵长类动物来说，视觉是一个主动的过程。我们不仅仅是在凝视一个场景；我们不断地移动眼睛以捕捉细节，在一点与另一点之间以一种快速、有节奏的模式转换焦点。这种被称为“注视”（gase）的行为，是我们构建清晰周围环境图像的方式。几十年来，科学家们一直在研究大脑如何处理这些图像，但几乎所有的研究都是针对那些坐着不动、头部被固定住的动物进行的。虽然这种方法提供了受控的大脑观察视角，但它剥离了定义我们真实视觉方式的那些运动。悬而未决的问题是，当动物可以自由移动、探索并环顾四周时，大脑的视觉中心是如何运作的。

一支研究团队现在通过研究狨猴（marmosets）填补了这一空白，这是一种天生活跃且充满好奇心的灵长类动物。为了了解大脑在现实环境中的运作方式，研究人员为这些动物配备了一套轻量级的、头戴式的系统，能够高精度地追踪眼球运动。与此同时，他们记录了初级视觉皮层中一组单个神经细胞的电活动，这是大脑接收并处理视觉信息的第一部分。通过让狨猴在自由移动的同时监测其眼球运动和大脑活动，科学家们得以观察当视觉不再被强行置于静态、人工状态下时是如何运作的。

结果表明，这些脑细胞的活动与动物所看到的内容紧密相关，但这种活动的节奏是由动物自身的眼球运动组织的。当狨猴移动眼睛时，大脑的反应完全取决于是否存在可观察之物。如果移除了视觉输入，那么与眼球运动相关的特定大脑活动模式就会基本消失。这表明，大脑不仅仅是对移动眼睛这一动作做出反应；它是对运动本身以及该运动所揭示的视觉世界共同产生的反应。

研究还发现，眼球运动的不同部分会触发大脑不同的反应。当动物迅速将目光转向新位置时，脑细胞会表现出一种独特的模式——即一种抑制现象。在这次快速转移之后，当动物稳定注视以观察特定物体时，活动再次发生变化，表现出明显的增强或提升。这种在稳定注视阶段的提升直接与进入眼睛的视觉信息有关。大脑似乎通过根据前一次运动来调整其敏感度，从而为下一刻的视觉感知做准备。

此外，动物自然进行的眼球移动幅度会影响大脑在下一时刻注视时如何组织接收到的视觉信息。研究人员发现，这些自然运动的大小塑造了大脑在动物最终定睛注视某物时增强其反应的方式。这表明存在一个动态系统，其中环顾四周的行为不断调节着大脑处理下一刻所见信息的能力。通过建立一种研究自由移动灵长类动物视觉系统的方法，这项工作为理解视觉如何在日常生活的复杂、多变现实中运作开启了一扇新的窗口，超越了实验室笼子的局限，迈向了视觉的本质。