當看到衣冠楚楚的男人在敞篷車的後備箱裡安裝定時炸彈，或者當毫無戒心的司機和他美麗的金色頭髮的同伴緩慢地駛過擠滿行人的城鎮時，或者當炸彈在火熱的爆炸中爆炸時，電影觀眾們都沒有畏縮或緊張。他們當然也沒有被奧遜·威爾斯1958年黑色電影傑作《邪惡之觸》這部著名開場鏡頭的技術藝術所折服，這是一個長達三分鐘的單鏡頭，將懸念提升到1到10分的11分。
公平地說，實驗鼠不是電影鑑賞家。但當齧齒動物作為影評家表現不足時，它們作為大腦的門戶卻超額完成了任務。當小鼠觀看電影片段時，科學家們竊聽了每隻小鼠的視覺皮層。科學家們在週一報告說，到研究結束時，教科書對大腦如何“看”的理解已經像《邪惡之觸》中的敞篷車一樣被嚴重破壞。
他們說，這些關於視覺皮層工作原理的新見解，可以改進自動駕駛汽車和腦假體等多種技術，讓盲人重見光明。
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約克大學的喬爾·齊爾伯格說：“神經科學讓我們為自動駕駛汽車和基於人工智慧的診斷等領域製造更好的物體識別系統。” 他是機器學習和神經科學專家，但沒有參與這項新研究。“但計算機視覺一直受到對大腦視覺處理理解不足的阻礙。” 他說，這項新研究中“前所未有”的發現有望改變這種狀況。
教科書對大腦如何觀看的理解，從光子流落在視網膜上開始，反映了20世紀60年代的研究，該研究為其兩位先驅贏得了1981年的諾貝爾醫學獎。它基本上認為，初級視覺皮層的神經元，即訊號首先到達的地方，對邊緣做出反應：垂直邊緣、水平邊緣以及兩者之間的每個邊緣方向，無論是移動的還是靜態的。我們看到筆記型電腦螢幕，是因為它的邊緣如何緊靠其後面的東西，看到人行道是因為它們的邊緣接觸到路緣石的地方。更高階的大腦系統將這些基本的感知處理成對場景或物體的感知。
艾倫腦科學研究所的神經生物學家薩斯基亞·德弗里斯說，十多年來，人們已經知道這種教科書模型部分錯誤且很大程度上不完整。她領導了小鼠視覺研究。為了看看她是否能做得更好，她和她的同事向小鼠展示了簡單的光柵（許多邊緣）、移動的光柵、118張照片，以及《邪惡之觸》的開場，記錄了每隻小鼠視覺皮層六個區域中數百個神經元產生的電活動。
神經元響應的視覺特徵表明，教科書模型“不太站得住腳”，德弗里斯說。正如教科書版本的視覺皮層所述，只有大約10%的小鼠視覺神經元對特定型別的邊緣（直的或傾斜的、水平的或垂直的、銳利的或模糊的、粗的或細的）做出反應，她和她的同事在《自然神經科學》雜誌上報告說。相反，一些神經元只對面部肌肉的運動做出反應，另一些神經元則對多種特徵而不是單一型別的邊緣做出反應。他們推測，還有一些神經元甚至可能對聲音做出反應。
《邪惡之觸》引起了最多神經元的反應。這很有道理。在威爾斯的開場場景中，鏡頭拉近和拉遠，它掃過整個場景，不同的人和物體移入和移出畫面，這是一種影像的大雜燴，應該涵蓋視覺皮層可能需要處理的幾乎所有內容。但教科書說，與構成場景的更簡單的、基於邊緣的元素相比，響應複雜視覺場景的神經元更少。艾倫研究所的團隊發現了相反的情況：靜態光柵對最少的神經元感興趣；威爾斯有更大的粉絲群。
總而言之，小鼠視覺皮層中77%的神經元對科學家向它們展示的至少一件東西做出了反應。但在某些區域，只有33%的神經元做出了反應。其餘的似乎在罷工。
這也不應該發生。“這是一個巨大的發現，”加州大學伯克利分校的神經科學家布魯諾·奧爾豪森說，他認為神經科學對視覺皮層的實際運作方式的理解不超過20%。據說每個視覺神經元都對某種邊緣做出反應，“那麼這些沉默的神經元在做什麼？” 奧爾豪森問道。“假設這個發現不是人為的，那麼就有一大群[視覺]神經元沒有在進行視覺處理。這應該給該領域的每個人敲響警鐘。標準模型存在嚴重問題。”
他補充說，這個令人驚訝的發現使這項研究成為“神經科學領域的一次傑作和首創，系統地表徵了不同層、區域以及使用不同刺激的大量神經元。這些資料對於理論家和建模者來說將在未來幾年內非常寶貴。”
可能是科學家們沒有向小鼠展示這些無反應的視覺神經元注意到的特定特徵的影像。但這似乎不太可能，考慮到影像的多樣性：蝴蝶、豹子、柵欄、山脈、樹木、樹葉、岩石、人行道、窗戶、樓梯、鉛筆等等。相反，德弗里斯說，“我認為這反映了視覺皮層中正在發生其他事情”，例如“視覺”神經元處理聲音或其他非視覺的東西。
由於機器視覺開發人員從大腦的觀看方式中獲取線索，艾倫研究所的結果如果得到證實，將傳達一個重要的資訊，約克的齊爾伯格說。“它表明，不存在一堆[未分化的神經元]……做著所有相同的事情，這就是我們現在放入系統中的東西。相反，至少有10種不同型別的視覺神經元”對視覺世界的特定方面做出反應——計算機化的物體識別系統可以有效地模仿這種複雜性。
至於科學家們選擇的電影，“我們選擇《邪惡之觸》是因為我們正在尋找一部具有大量多樣化運動但沒有鏡頭剪輯的電影片段，”德弗里斯說。