Parallel visual processing in the suprachiasmatic region of a diurnal mammal.
这项研究表明，在昼行性哺乳动物——小鼠斑鼠（*Rhabdomys pumilio*）中，视觉处理过程不仅限于经典的视交叉上核，还延伸至一个更广泛的下丘脑网络，该网络能够编码环境辐照度及动态视觉特征，从而挑战了以往以夜行性啮齿动物为中心的观点。
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光不仅仅是让我们看到世界，它还扮演着身体内部时钟的主调节器角色，设定着睡眠、代谢和情绪的时机。在哺乳动物中，大脑深处一簇被称为视交叉上核（suprachiasmatic nucleus）的微小神经细胞簇，充当了这一过程的核心枢纽。该结构接收来自眼睛的直接信号，并利用这些信号使身体的每日节律与日出日落同步。几十年来，科学家们已经了解了这一系统在夜行性动物（如小鼠和大鼠）中是如何运作的。在这些夜行性生物中，该核心核团主要充当一个光度计，通过计算环境的亮度来告知身体何时休息以及何时苏醒。然而，在白天活动的动物中，其日常生活却大不相同。它们暴露在明亮且复杂的光线下长达数小时，面对着一个随阴影、运动和对比度变化而迅速变化的视觉世界。目前尚不清楚昼行性动物的大脑感光中心是否仍以类似于其夜行性近亲那种简单的方式运作，还是已经进化到能够处理这种更丰富、更动态的视觉信息。
为了回答这个问题，研究人员转向了四条纹非洲鼠，这是一种在白天活动的啮齿类动物，且与常见的实验小鼠有着近亲关系。团队结合了多种技术来绘制光线如何影响这些动物大脑的图谱。首先，他们追踪了从眼睛到大脑的物理连接，发现虽然主要路径通向中央核团，但也有部分纤维延伸到了周围的组织中。随后，他们让动物暴露在不同类型的光线下，包括稳定的光束和闪烁的模式，并寻找大脑中指示哪些神经元被激活的化学标记。最后，他们插入微型电极，在动物暴露于各种光照刺激（从微弱的光芒到明亮的闪光和复杂的亮度变化模式）时，记录单个神经细胞的电活动。
结果显示，昼行性小鼠的大脑处理光线的方式比此前认为的要更加广泛和多样。虽然中央核团会对光做出反应并增加其放电频率，这与在夜行性动物中观察到的现象相似，但这种活动并不局限于那一个点。相反，研究发现大量的光敏细胞存在于核团紧邻的组织中。这些邻近细胞的行为与核团内部的细胞不同。中央细胞充当稳定的测量器，追踪环境的整体亮度；而周围的细胞则对变化高度敏感。它们会对光的突然出现或消失做出反应，并且对闪烁或变化的模式产生强烈反应。这表明，在昼行性物种中，负责每日时钟的大脑区域不仅仅是一个简单的光计数器，而是属于一个更广泛的网络，该网络还能分析视觉世界的动态特征。
通过根据记录的细胞对复杂、变化光模式的反应进行分组，研究人员识别出了五种不同的视觉处理类型。有些细胞专门用于检测整体光照水平，而另一些则专门用于捕捉快速的过渡或特定类型的运动。至关重要的是，这些不同类型的细胞并非随机混合，而是被组织在特定的区域内。追踪稳定亮度的细胞主要位于中央核团内，而对快速变化做出反应的细胞则集中在核团紧邻的外围区域。这种排列方式表明，大脑将“计时”的任务与“分析视觉细节”的任务分离开来，同时又让它们在物理位置上保持接近以便协同工作。
该研究还探讨了一个长期存在的问题，即昼行性动物是否在基础层面以不同的方式处理光线。早期一些规模较小的研究曾暗示，光线实际上可能会抑制昼行性动物大脑时钟的活动，起抑制作用而非刺激作用。然而，这项新的大规模调查并未发现支持该观点的证据。在四条纹非洲鼠中，光线通常会增加中央时钟细胞的活动，就像在夜行性小鼠中一样。区别不在于光线是开启还是关闭了细胞，而在于昼行性动物征用了更大面积的大脑区域来处理视觉世界。这种扩张的网络使它们不仅能利用光线来设定内部时钟，还能收集有关周围环境的详细信息，这种能力对于在明亮且活跃的白天进行导航可能至关重要。研究结果表明，在昼行性哺乳动物中，大脑的感光系统具有更强的多功能性，它将时间的简单测量与视觉环境的复杂分析整合在了一起。
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