精確判斷機(jī)體自身在空間中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)于生物體在這個(gè)自然環(huán)境中的生存至關(guān)重要，這是一個(gè)涉及多種感知覺(jué)信息整合的過(guò)程，為此本課題組結(jié)合心理物理行為，在體電生理記錄和操控，計(jì)算模擬等多種技術(shù)手段在非人靈長(zhǎng)類獼猴上研究大腦是如何通過(guò)整合前庭平衡覺(jué)與視覺(jué)光流信號(hào)來(lái)提高空間感知的精度。具體來(lái)說(shuō)，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里訓(xùn)練獼猴分辨自身運(yùn)動(dòng)的前進(jìn)方向，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)比于單種信息的條件，同時(shí)提供視覺(jué)和前庭信息能顯著地提高獼猴分辨前進(jìn)方向的精度，并且其提高的程度與貝葉斯統(tǒng)計(jì)推理的最優(yōu)化整合預(yù)期相符，表明獼猴和人類均采取類似的策略最大程度地利用多感知覺(jué)信息。我們?cè)讷J猴做認(rèn)知決策任務(wù)的同時(shí)，還同時(shí)記錄大腦中多個(gè)皮層腦區(qū)的神經(jīng)元電活動(dòng)，或人為地干擾這些電活動(dòng)（如微電流刺激、藥物失活、光遺傳操控、電場(chǎng)、超聲等），從而建立特定腦區(qū)與獼猴空間感知之間的因果關(guān)系。目前實(shí)驗(yàn)室主要有以下幾個(gè)研究焦點(diǎn)：
內(nèi)耳前庭系統(tǒng)的功能
研究表明，內(nèi)耳前庭系統(tǒng)除了維持機(jī)體平衡與姿勢(shì)控制外，也在空間定向和定位中發(fā)揮著重要作用，尤其是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)前庭信號(hào)在大腦皮層中廣泛分布，提示這些信號(hào)很可能參與空間感知中的高級(jí)功能。我們系統(tǒng)地研究前庭信息，從外周耳石器和半規(guī)管，到大腦中樞，其時(shí)間和空間的神經(jīng)生理特性，以及如何參與和貢獻(xiàn)機(jī)體對(duì)自身在環(huán)境中的感知。
前庭與視覺(jué)信息的整合機(jī)制
近年來(lái)發(fā)現(xiàn)大腦感覺(jué)皮層中的多個(gè)區(qū)域（如背側(cè)視覺(jué)通路的MSTd和VIP 等）均存在可靠的前庭與視覺(jué)運(yùn)動(dòng)信號(hào)，提示這些信號(hào)會(huì)發(fā)生相互作用。我們通過(guò)單電極與多電極陣列記錄在這些腦區(qū)中，單個(gè)神經(jīng)元和集群神經(jīng)元對(duì)單模態(tài)與多模態(tài)運(yùn)動(dòng)刺激的反應(yīng)，研究其可能介導(dǎo)獼猴行為層面上多模態(tài)感知覺(jué)信息整合的神經(jīng)機(jī)制。
多模態(tài)感知覺(jué)信息決策的神經(jīng)機(jī)制
在高等動(dòng)物中，來(lái)自感覺(jué)皮層的各種感知覺(jué)信息往往會(huì)進(jìn)一步傳遞到更高級(jí)的皮層區(qū)域，進(jìn)行感覺(jué)-運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，最終優(yōu)化決策的形成和運(yùn)動(dòng)行為的輸出。我們?cè)讷J猴的后頂葉、前額葉與紋狀體等區(qū)域記錄決策相關(guān)神經(jīng)元對(duì)前庭與視覺(jué)信息的證據(jù)累積過(guò)程，研究大腦如何在復(fù)雜環(huán)境中，有效地整合不同感知覺(jué)信息，從而達(dá)到趨利避害的目的。
研究組組長(zhǎng);高級(jí)研究員
