Nat Comm | 人类LO神经元如何决定“我看见什么”

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基本信息：

Title:Single-neuron correlates of visual consciousness in human lateral occipital complex

发表时间：2025.12.15

Journal:Nature Communications

影响因子：15.7

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引言

我们每天都在“看”：手机弹窗一闪而过、地铁里广告牌被余光捕捉、开车时行人从车缝里突然出现

但并不是所有进入眼睛的图像都会进入“我知道我看见了”的状态，这就是视觉意识（visual consciousness）的核心难题。

传统脑成像（fMRI/EEG/MEG）能看到大范围活动，却难回答更尖锐的问题：到底哪些单个神经元（single neuron）在意识出现时改变了放电？它们更像是在反映外界刺激，还是在“站队”主观体验？

在人类中，单神经元记录多发生在内侧颞叶（MTL, medial temporal lobe）等深部结构，而位于大脑外侧凸面的视觉物体加工关键区——外侧枕叶复合体（LOC, lateral occipital complex）几乎没有这类证据。因此，这篇研究把电极阵列直接放到人类外侧枕叶皮层（LO, lateral occipital cortex），并用三种经典“刺激在、意识可变”的范式——后向掩蔽（backward masking）、闪光抑制（flash suppression）和双眼竞争（binocular rivalry）——去拆分“物理输入”和“主观看见”。

作者想解决的是：当同样的图像有时被看见、有时被抑制时，LO神经元群体是否会系统性地随意识改变？这种改变出现得有多早、是否能预测即将到来的主观翻转？

实验设计与方法逻辑

研究在4名神经外科患者的LO植入5个微电极阵列（microelectrode arrays/Utah arrays），记录单单位/多单位放电（single-unit, multi-unit activity），先用局部刺激任务刻画各阵列的选择性与反应潜伏期（Fig.1），再在后向掩蔽、闪光抑制与双眼竞争三范式中，将试次按“看见/未看见”或“主观占优内容”分组，训练线性解码器（linear decoder，如logistic regression）对类别与内容进行时间分辨预测，并用置换检验评估显著性，从而直接比较“物理呈现相同但意识不同”时LO群体编码的走向。

Fig. 2 | Experimental paradigms. A Eye dominance testing via breakage of Continuous Flash Suppression (b-CFS).

核心发现

发现一：先确认“这里真在处理物体”——LO阵列具备快速视觉选择性（Fig.1）

作者先做LOC/LO的“功能体检”：5个阵列均对非扰乱图（non-scrambled）反应更强，并量化了区分度d′（d-prime）与反应潜伏期；不同阵列在选择性强弱与起始时间上呈异质性（Fig.1B/C），提示同属LO但功能分区不同，为后续“意识效应”解释提供了必要前提：

不是随便一个皮层点，而是确实具备形状/类别加工能力的LO记录点。

Fig. 1 | Multielectrode array recording sites and stimulus selectivity for each array.

发现二：后向掩蔽中，“看见”显著抬升LO编码强度，并可早于经典选择性时间窗（Fig.3）

在后向掩蔽（Fig.2B）里，目标刺激仅呈现16 ms、随后被Mondrian掩蔽；作者把试次按“被正确报告=看见”分组，发现解码准确率与放电强度在“看见”条件下明显更高（Fig.3A–C）。更关键的是，他们用“signal loss”量化看见/未看见的反应差异：某些阵列中“看见”带来的增强可早至约95 ms出现，甚至快于该阵列的类别选择性潜伏期，说明LO在意识进入阶段可能已发生可检测的群体编码分叉。

Fig. 3 | Backward masking.

发现三：闪光抑制下，多数神经元与解码器“站在体验一边”，但确有“不同步”的亚群（Fig.5）

闪光抑制（flash suppression）把两幅自然图像（如face/place）以双眼分离方式呈现，并在关键阶段诱发主观内容从一幅切换到另一幅（Fig.2C）。作者用线性解码器给出“当下更像face还是place”的概率轨迹：在相同的双眼呈现期，解码器对被主观感知的那一幅分配更高概率（Fig.5B），而单神经元层面也呈现“随感知升降”的群体趋势；但研究同时指出存在一部分神经元不随主观内容调制，提示LO并非全体一致“跟随意识”，而是由可被意识调制的子群主导群体读出。

Fig. 5 | Flash suppression: linear decoder.

发现四：双眼竞争中，LO不仅反映“你现在看见什么”，还能提前约1.5秒“预告”即将翻转（Fig.6/7）

在双眼竞争（binocular rivalry）里，两眼各看不同图像，主观体验在二者间自发交替。作者将解码器输出对齐到受试者按键报告的“感知改变”时刻：在多个阵列中，解码器在按键前约1500 ms就已显著偏向即将占优的内容（Fig.6B/C），显示LO群体活动与主观现象（phenomenology）高度耦合且具有预测性。此外，Fig.7进一步显示：若只按“哪只眼呈现face”分组，差异并不稳定；但按“首先被感知的是face还是place”分组后，解码概率差异更清晰，强调解释双眼竞争神经信号时，主观感知比物理输入更关键。

Fig. 6 | Binocular rivalry.

Fig. 7 | Binocular rivalry: decoder face probability in relation to stimulus phenomenology and perception.

归纳总结和点评

这项工作把人类视觉意识研究从“宏观相关”（EEG/fMRI的总体电位与激活）推进到“单神经元与群体读出”层面：在LO这个经典物体识别枢纽区，作者用三种范式一致地证明——当物理刺激与主观感知被解耦时，LO群体活动更倾向于对齐主观体验；尤其在双眼竞争中，LO信号能在报告前约1.5秒出现可读出的偏向，为理解意识内容的动态生成提供了难得的时间分辨证据。

更可贵的是，作者没有把LO神化为“意识起点”，而是谨慎讨论其可能处在更大网络的关键环节：既能反映内容，又可能参与翻转前的准备态，这种克制让结论更可信。总体而言，这是一次技术稀缺、范式严谨、结论稳健的人类单神经元意识研究。

AI一句话锐评

把电极插进LO之后你会发现：决定“我看见什么”的，不只是光落在视网膜上，而是LO神经元群体对主观体验的集体投票。

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分享人：BQ

审核：PsyBrain 脑心前沿编辑部