麦戈文脑科学研究所方方课题组在Current Biology发表研究论文“Perceptual learning of contrast detection in the human lateral geniculate nucleus”，证明知觉学习可以增强外侧膝状体的神经活动。论文通讯作者是方方教授，第一作者是CLS项目五年级博士生余亲林。研究合作者包括中科院生物物理所张朋研究员，西南大学邱江教授。

大脑在一生中会受到知觉经验的影响而产生不断的变化。而知觉学习即是一类通过训练，以提高被试知觉能力的行为范式。该范式已广泛应用于研究成人大脑的可塑性。丘脑是感知觉信息处理的中枢，视、听、触与运动信息都需要经过它换元。而以往对成人视觉系统可塑性的研究只停留在视觉皮层，而认为皮下核团在发育的关键期后已不具备可塑性。虽然很多研究发现了视知觉学习的各种皮层神经机制（包括信号增益、锐化、易化、降噪和再分权等），但对知觉学习的皮下核团神经基础却一无所知。

方方课题组通过单眼的低对比度棋盘格探测任务，对被试进行长达三十天的知觉训练。被试的对比度阈限逐日递减，且训练后被试训练眼，训练位置的对比度阈限特异性降低了，证明了该学习效应的单眼特异性与位置特异性。与此同时，外侧膝状体对训练眼，训练位置的低对比度刺激的BOLD信号强度也特异性增强，而V1, V2 与 V3等视觉皮层在训练前后BOLD信号却没有变化。该结果暗示了行为阈限的降低得益于外侧膝状体对训练眼训练位置的低对比度刺激敏感性增强，而非V1-V3等较下游视觉皮层的信号反馈变化。

更进一步地，已知外侧膝状体内有六层神经元，外顶部的四层为P细胞，内底部的两层为M细胞。该研究通过采用M与P细胞各自偏好的视觉刺激反复激活外侧膝状体，从空间上将这两类具有不同刺激偏好的细胞分离。

图1. 分离的M层与P层。第一行是解剖图，第二行是分层结果。

分离后发现对训练眼，训练视野的低对比度刺激BOLD信号增强效应只在M层出现，而P层没有学习效应，且训练条件的M层对低对比度刺激的BOLD信号增益可以预测行为的进步量。

图2. 实验结果

这些结果共同证明了外侧膝状体的信号能通过低对比度探测训练增强。成人中知觉学习引起的神经可塑性不仅仅局限于皮层层面，还可以往上游追溯到皮下丘脑层面。该研究于国际上首次揭示了知觉学习的皮下核团神经基础，为知觉学习领域的未来提供了新的研究方向。

该研究由科技部、国家自然科学基金委和北京大学-清华大学生命科学联合中心资助完成。

论文链接：http://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(16)31085-5