Visual Attention and Cortical Circuits (Bradford Books)

Visual Attention and Cortical Circuits (Bradford Books) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:The MIT Press
作者:Braun, Jochen; Koch, Christof; Davis, Joel L.
出品人:
页数:344
译者:
出版时间:2001-04-16
价格:USD 68.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780262024938
丛书系列:
图书标签:
  • 视觉注意
  • 皮质环路
  • 神经科学
  • 认知神经科学
  • 视觉感知
  • 大脑
  • 计算神经科学
  • Bradford Books
  • 神经元
  • 信息处理
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具体描述

The neurobiology and psychology of attention have much to learn from each other. Neurobiologists recognize that responses in sensory cortex depend on the behavioral relevance of a stimulus, but have few ways to study how perception changes as a result. Psychologists have the conceptual and methodological tools to do just that, but are confounded by the multiple interpretations and theoretical ambiguities. This book attempts to bridge the two fields and to derive a comprehensive theory of attention from both neurobiological and psychological data. It highlights situations where attention can be seen to alter both neural activity and psychophysical performance/phenomenal experience. This "bicultural" approach contributes not only to attention research but to the larger goal of linking neural activity to conscious experience.The book focuses mainly on the effects of visual attention on the ventral and dorsal streams of visual cortex in humans and monkeys and the associated changes in visual performance. Several larger findings emerge: attention may involve more than one neural system; attention modulates all stages of cortical visual processing; the effect of attention is constrained by the intrinsic connectivity of cortex and the resulting contextual interactions; and the notion of a "saliency map" remains central to thinking about visual attention. The book also considers several approaches to evaluating the same variable through different methods, such as behavioral measurements, functional imaging, and single-unit recording.Contributors Narcisse P. Bichot, Erik Blaser, Geoffrey M. Boynton, Jochen Braun, Maurizio Corbetta, Sean M. Culhane, Florin Cutzu, Sophie Deneve, Robert Desimone, John Duncan, Sunil P. Gandhi, Charles D. Gilbert, David J. Heeger, James W. Holsapple, Alexander C. Huk, Minami Ito, Laurent Itti, Christof Koch, Peter E. Latham, Nilli Lavie, D. Kathleen Lee, Zhong-Lin Lu, John H. R. Maunsell, Carrie J. McAdams, Brad C. Motter, Alexandre Pouget, Adam Reeves, John H. Reynolds, Jeffrey D. Schall, Christian Scheier, Shinsuke Shimojo, Gordon L. Shulman, George Sperling, Kirk G. Thompson, John K. Tsotsos, Katsumi Watanabe, Erich Weichselgartner, Gerald Westheimer.

好的,以下是一份关于一本假设的、名为《Advanced Topics in Neurophysiology: From Synapse to Behavior》的图书的详细简介,这份简介力求详尽、专业,且不包含《Visual Attention and Cortical Circuits (Bradford Books)》的内容。 --- 图书简介:《Advanced Topics in Neurophysiology: From Synapse to Behavior》 引言:跨越尺度的神经科学探究 《Advanced Topics in Neurophysiology: From Synapse to Behavior》是一部面向神经科学、生物物理学、计算神经科学及相关领域高年级研究生、博士后研究人员和资深研究人员的深度学术专著。本书旨在系统性地梳理和深入探讨当代神经生理学研究中最前沿、最具挑战性的核心议题。它不满足于对经典理论的简单回顾,而是聚焦于将分子与细胞层面的精细机制,与复杂的系统级信息处理及其最终产生的宏观行为输出之间建立起坚实的、可量化的桥梁。 全书以整合性视角为核心,强调跨学科方法的融合,特别是结合了尖端的光遗传学、在体电生理记录技术(如钙成像和多电极阵列记录),以及高分辨率的计算模型构建。本书的叙事逻辑是从神经元及其突触的微观动态出发,逐步扩展到神经环路的功能组织,最终解析复杂行为背后的神经编码原理。 --- 第一部分:神经元的精细化调控与离子通道动力学(The Finer Mechanics of Neuronal Regulation) 本部分深入探讨了神经元作为基本信息处理单元的复杂性,着重于超越经典的Hodgkin-Huxley模型的最新进展。 章节 1:新型离子通道的结构、功能与药理学 本章详细分析了近年来新发现和重新分类的离子通道亚型,特别是与兴奋性调控(如NMDA受体功能异常)和抑制性调节(如慢钠通道和特定钾通道家族)相关的通道。重点讨论了这些通道在不同类型的神经元(如皮层锥体神经元、小脑浦肯野细胞、海马CA3神经元)中独特的电压依赖性和钙调控特性。此外,还涵盖了先进的结构生物学方法(如冷冻电镜)如何揭示这些通道的亚单位组装机制及其与跨膜信号蛋白的相互作用。 章节 2:突触可塑性的多尺度机制 超越基础的LTP/LTD定义,本章关注突触效能调控的动态范围和时空特性。详细阐述了突触后密度(PSD)的分子重塑过程,包括树突棘形态发生与稳定化、AMPA受体亚型(GluA1/2/3/4)的精确插入与移除机制。特别关注了突触前后钙池的解耦与整合,以及脂质双分子层重塑在长期增强或抑制中的作用。此外,本章引入了基于概率的突触释放模型,探讨了集合式(Massive)和单突触释放事件的统计学差异及其对信息流的影响。 章节 3:树突的计算功能:超越被动整合 本部分挑战了传统上将树突视为简单信号收集器的观点。我们探讨了树突节律性振荡(Dendritic Oscillations)和树突尖峰(Dendritic Spikes)的产生机制,特别是NMDA受体介导的非线性整合在模式识别和复杂输入权重计算中的角色。通过先进的钙成像技术数据,分析了单个树突分支如何实现局部、独立的输入过滤和信号放大。 --- 第二部分:神经环路的组织、动力学与计算架构(Circuit Organization and Dynamics) 本部分将视角提升至多神经元系统层面,探究神经环路如何实现特定功能的计算。 章节 4:抑制性调控的精确性:中间神经元的异质性 本章集中于大脑皮层、纹状体及海马中中间神经元(Interneurons)的分类学和功能分工。详细区分了PV+、SOM+和VIP+神经元群落的分子标志、连接模式及对兴奋性输入的抑制作用。核心议题是:如何通过兴奋-抑制(E-I)平衡的动态调节,实现环路兴奋性的精确控制,以及这种平衡如何受到内源性神经调质(如乙酰胆碱和去甲肾上腺素)的调制。 章节 5:神经振荡的发生与信息编码 本章是对神经振荡(如Theta、Gamma、Beta节律)最新研究的系统性总结。我们不仅讨论了振荡的来源(如Pacemaker神经元或间接网络反馈),更侧重于探讨它们如何充当时间窗(Temporal Windows)来组织信息处理。内容包括Gamma振荡在绑定(Binding)问题中的作用,以及Theta/Gamma耦合(Cross-Frequency Coupling)在记忆巩固和导航中的计算意义。 章节 6:多脑区互联网络的状态转换与疾病模型 本部分转向宏观连接组和功能连接。利用高清DTI和功能性连接组数据,分析不同功能网络(如默认模式网络DMN、额顶叶控制网络CEN)之间的动态切换机制。重点讨论了这些网络在静息态与任务态之间的转换是如何由深层结构(如丘脑、基底核)的反馈回路所驱动的。此外,本章还利用计算拓扑学方法,分析网络结构异常(如小世界特征的丧失或过度连接)在精神分裂症和阿尔茨海默病等神经系统疾病中的体现。 --- 第三部分:从神经活动到复杂行为的映射(Mapping Neural Activity to Complex Behavior) 本部分是全书的落脚点,探讨如何将前两部分建立的微观和中观机制与可观察的、复杂的动物行为联系起来。 章节 7:运动控制的分布式计算 本章专注于运动皮层、小脑和基底核(Basal Ganglia)如何协作产生平稳、意向性强的运动。深入探讨了基底核环路中“直接通路”和“间接通路”的同步放电模式,及其在动作选择和抑制中的作用。对于小脑,本章详细分析了前庭-眼反射和运动学习中Purkinje细胞的错误信号处理机制,并引入了预测编码模型来解释小脑在时间序列预测中的核心地位。 章节 8:感觉输入的决策制定与风险评估 本章聚焦于顶叶皮层和前额叶皮层(PFC)在不确定环境下的决策过程。通过对“证据累积模型”(Drift-Diffusion Models)的神经生物学实现进行深入剖析,研究人员如何通过PFC神经元的整合放电率来编码决策的概率和成本。内容包括:特定神经元群体如何区分环境风险与个体不确定性,以及杏仁核在评估情感价值和预测潜在威胁中的非线性贡献。 章节 9:先进的神经数据分析与因果推断 鉴于实验数据的复杂性,本书的最后一章专门介绍用于解析高级神经活动的最新计算工具。涵盖了时空点过程(Spike Train Analysis)的最新方法,如Kernel Density Estimation的改进版本。更重要的是,本章系统性地介绍了格兰杰因果关系检验和扰动-反馈分析(Perturbation-Feedback Analysis)在确定神经回路中信息流向中的应用,强调了从相关性到因果性的科学推演的必要性。 --- 总结与展望 《Advanced Topics in Neurophysiology: From Synapse to Behavior》为读者提供了一个全面、深入且极具前瞻性的神经科学知识框架。本书的价值在于其对跨尺度研究范式的坚持,鼓励读者不仅要掌握技术细节,更要能够构建统一的理论模型,以应对理解生命体高级智能的终极挑战。本书的写作风格严谨、论证详实,是未来十年神经科学研究者的重要参考工具书。

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这本书的章节编排逻辑,初看之下略显跳跃和碎片化,仿佛是多位研究人员不同阶段的研究成果的松散集合,而非一个统一的叙事线索。我原本期望能看到一个从视网膜到高级皮层的清晰、线性路径梳理,但实际情况是,它更像是在探索地图上的几个关键的“热点”区域,然后进行极深度的钻探。最让我感到“跑题”的是其中一篇关于**早期视觉系统对环境光照强度变化的适应性机制**的章节,它几乎完全转向了光生物学的范畴,深入探讨了视黄质的再生速度和视锥细胞的去极化反应阈值的环境依赖性调节,这虽然是视觉科学的一部分,但与“注意力”这一高级认知功能之间的逻辑桥梁搭建得并不顺畅。读者需要自己去想象,这种光敏感度的基线漂移,究竟是如何影响后续的决策和选择性注意资源的分配的。此外,书中对于**计算机视觉模型(如卷积神经网络CNNs)在模拟人类视觉皮层层级结构时所遭遇的瓶颈**的讨论,采用了非常批判性的视角,它不是在介绍如何应用这些模型,而是在用人类的生物学事实去反驳当前主流AI模型的局限性,这种“以人脑评判机器”的角度,虽然具有启发性,但对于那些希望了解如何利用这些现代工具来模拟注意力的读者来说,无疑是一种信息上的逆流。

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我带着对“选择性注意”机制的深层好奇开始阅读这本书,期待能找到那些关于**不同模态信息(比如听觉和视觉)如何在顶叶皮层进行交叉整合以形成统一的感知场景**的详细描述。然而,这本书的叙事重心似乎更偏向于“时间分辨率”而非“模态整合”。书中花费了大量篇幅来探讨**视觉刺激的“首次通过效应”(First-pass processing)与随后的反馈回路(Recurrent loops)在决定信息是否进入工作记忆时的效率差异**。作者似乎对时间窗内信息的“竞争”和“抑制”表现出异乎寻常的热衷。例如,书中详细对比了两种经典的实验范式——“闪光抑制”(Flashed suppression)和“注意转向”(Attentional shift)——在涉及延迟反应任务时的差异,并试图通过一个复杂的、多层级的递归网络模型来统一解释这两种现象。令人费解的是,尽管该书名为“视觉注意力”,但对于**情绪状态(如焦虑或放松)如何系统性地调节基线注意力的广度**这一在临床神经科学中极具现实意义的议题,书中提及甚少,或者说,仅仅是以极度简化的方式一笔带过,仿佛情绪的干扰因素不值得被纳入一个理想化的回路模型之中。这种对纯粹、去情境化的信息处理过程的聚焦,使得这本书在应用层面显得略为苍白,它更像是在一个真空环境中构建的纯粹计算模型,与真实世界中复杂、受干扰的感知经验相去甚远。

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阅读这本书的过程中,我最大的感受是,它对**“视觉场景的构建”**这一主题的处理,采用了极其侧重于“自下而上”(Bottom-up)驱动的视角,而对“自上而下”(Top-down)的预期和预测在感知形成中的主动作用,给出的解释相对保守和间接。它详细描述了初级视皮层(V1)的简单细胞和复杂细胞如何编码边缘和方向,以及这些基础特征是如何在V2、V4中被逐步组合成更复杂的纹理和形状的。然而,当我试图寻找关于**“上下文记忆”如何引导我们去“看到”那些我们预期会看到的东西**的明确回路证据时,相关内容显得捉襟见肘。比如,在解释“错觉图形”(如潘洛斯三角)的感知时,书中更多地归因于低级区域对局部信息处理的固有限制,而不是高级预测系统在处理矛盾信息时的“努力纠错”过程。这种强调物理输入和早期处理阶段的倾向,使得全书的论述显得略微偏重于“被动接收”而非“主动建构”的视觉体验。对于那些关注认知心理学中“预期驱动感知”理论的读者而言,这本书提供的解释框架,可能需要大量的额外阅读才能与其现有知识体系有效对接,因为它提供的“自下而上”的细节,虽然无可挑剔,但并未完全解答“注意力如何主动选择关注什么”这一核心问题。

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翻开这本书,第一印象是它的语言风格异常冷峻且高度专业化,仿佛直接从同行评审期刊中摘录的章节汇编而成。其中关于**非编码RNA在调节视网膜神经节细胞发育可塑性中的作用**的讨论,尤其令人印象深刻,内容密度之高,令人咋舌。我记得有一章专门用到了大量的数学模型来描述信息在特定层级(如LGN的相互作用层)的去噪过程,涉及到复杂的傅里叶变换和概率密度函数,那些公式的推导过程被展现得一丝不苟,连最基础的变量定义都显得十分精炼,几乎没有给读者留下喘息和理解的时间。对于一个习惯了更为教学导向的科普读物的读者来说,这无疑是一次智力上的严峻考验。更进一步,作者在论述**特定类型突触后电位(EPSPs)的动态变化如何影响对快速移动物体的追踪反应延迟**时,引用了大量的微电极记录数据,这些数据图表的复杂程度,要求读者必须对电生理学的基本原理了如指掌。我甚至需要频繁地查阅附录中对某些特定实验动物模型(例如,某种基因敲除的小鼠品系)的背景介绍,才能勉强跟上作者对实验结果的解读。这种对技术细节的极致追求,虽然保证了研究的严谨性,但无疑将门槛设置得非常高,让那些希望从中汲取一般性生物学洞见的读者望而却步,它更像是为那些正在设计或解读类似实验的资深研究人员量身定做的“工具书”。

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这本厚重的著作,甫一入手便感受到其沉甸甸的学术分量,装帧朴素,却透着一股不容置疑的专业气息。我原本是抱着探索神经科学前沿的好奇心翻开它的,期望能在其中找到关于视觉信息处理路径的详尽图谱。然而,令我略感意外的是,书中对于**人类艺术史演变中,特定时期审美偏好与视觉信息加工机制关联性的探讨**,占据了相当大的篇幅。作者似乎更热衷于将复杂的认知模型与宏观的文化现象进行交织对比,而非仅仅停留在细胞层面或回路层级的纯粹技术描述上。比如,它详细剖析了文艺复兴时期“晕涂法”(Sfumato)这种模糊边界处理技术,是如何与当时普遍被认为处于初级发展阶段的视觉皮层信息整合能力相匹配的,这种跨学科的论证方式,虽然引人入胜,却让我这位主要关注具体神经元集群功能的读者,感到信息获取的路径有些曲折。书中对**古代光学实验在早期心理学基础构建中的奠基作用**的论述也颇为深入,从伽利略的望远镜观察到后来的费斯纳的心理物理学实验,作者试图构建一个极长的历史连续体来解释我们今天对“注意力”的理解是如何一步步被历史塑造的,而非仅仅依赖于近三十年的功能性磁共振成像(fMRI)数据。这种强调历史纵深感的写作风格,使得阅读过程需要极大的耐心和背景知识的支撑,否则很容易迷失在那些晦涩的哲学思辨与早期的实验设计细节之中。总而言之,它更像是一部关于“我们是如何思考我们所见之物”的哲学史诗,而非一本实用的神经回路手册。

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