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P051 高级视觉不止发生在皮层：人类丘脑枕也在处理自然场景中的人脸与身体

来源：公众号 PSY-Brain_Frontier ｜发布：2026-03-17 ｜原文链接

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基本信息

Title:Processing of natural scenes in the human pulvinar

发表时间：2025.12.16

发表期刊: Nature Communications

影响因子：15.7

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引言

我们平时谈到“看懂”一个世界，往往会先想到大脑皮层，尤其是腹侧视觉皮层（ventral visual cortex）。从边缘、纹理到物体、面孔，这条通路被认为是高级视觉识别的主力系统。

但这套经典叙事有一个明显空白：位于丘脑的丘脑枕（pulvinar）究竟在其中扮演什么角色？过去不少研究已经提示，丘脑枕并不只是被动的中继站，它与视觉皮层存在广泛而双向的连接，也参与注意、感觉筛选和视觉行为调节。问题在于，既往工作多使用相对简单的刺激，比如闪烁图形、方向或对比度，因而很难判断丘脑枕是否真正参与了更接近日常经验的高级视觉加工。

这篇研究想回答的，正是这个长期悬而未决的问题：当人脑面对复杂自然场景时，丘脑枕是否会像皮层一样，对“看到了什么”形成有组织的表征？

作者进一步关心两件事：其一，丘脑枕内部是否存在处理低级特征与高级类别的功能分区；其二，这些表征是否仍然保留空间编码，也就是和视野位置有关。

为此，研究团队借助自然场景数据集（NSD）的7T fMRI数据，用上万张自然图片去逼近真实视觉经验，再结合编码模型和相关分析，去重新描绘这个经常被低估的皮层下结构。

实验设计与方法逻辑

作者基于8名受试者在自然场景数据集（Natural Scenes Dataset, NSD）中的高分辨率7T fMRI数据，提取自然图片中的局部对比度、显著性、前景、面孔、身体等多层级特征，并结合群体感受野（population receptive field, pRF）模型，评估丘脑枕不同体素对“看哪里”和“看什么”的联合编码；随后再用无模型的试次相关分析，检验这些丘脑枕区域是否与视觉皮层中功能相近的区域同步活动，从而把表征特征、空间组织和皮层耦合关系串联起来。

Fig. 1 | Identifying stimulus features encoded in voxel responses using population receptive field (pRF) models.

核心发现

丘脑枕内部存在清晰的“低级—高级”功能分工

最先值得关注的是 Figure 2。作者发现，丘脑枕并不是对所有视觉信息一视同仁：更偏外侧、下方的区域主要响应局部对比度和显著性这类低级视觉特征，而更偏内侧、后方的区域则更容易被身体和面孔驱动。这个结果的重要性在于，它把“丘脑枕也参与视觉”进一步推进到“丘脑枕内部存在可分辨的功能亚区”，而且这种分区在不同被试之间相当一致，说明这并非偶然噪声，而是有稳定组织原则的神经表征。

Fig. 2 | Distinct regions of the pulvinar responsive to low- and high-level visual features.

高级类别表征并没有脱离空间位置

而是保留了视野拓扑

Figure 3 是全篇很关键的一张图。过去人们较容易接受低级视觉特征具有视网膜拓扑组织，但这项研究显示，连对身体和面孔更敏感的丘脑枕区域，也保留了对侧视野的空间编码。换句话说，丘脑枕不仅在区分“看到的是什么”，也在编码“它出现在哪里”。这使高级视觉类别加工不再像一个完全抽象、脱离空间的位置标签，而是仍然锚定在感官输入的空间框架中，这一点直接扩展了我们对皮层下高级视觉组织方式的理解。

Fig. 3 | Spatial coding of low- and high-level visual features in the pulvinar.

丘脑枕与皮层不是泛泛同步

而是与功能匹配的区域选择性共激活

Figure 4 和 Figure 5 进一步把丘脑枕放回到整个视觉网络中去看。作者发现，对比度峰值区域与早期视觉皮层有更强相关，而身体峰值区域则更集中地与体部选择区（EBA； FBA）和面孔选择区（FFA）共激活。尤其在“不同试次、相同图片”的分析里，这种对应关系变得更具体，说明这里抓到的不是简单的唤醒水平或注意波动，而是由具体视觉刺激驱动的功能耦合。读者需要抓住的重点是：丘脑枕与皮层之间存在内容特异性的协同，而不是松散的整体联动。

图10

Fig. 4 | Contrast- and body-selective pulvinar subregions are co-active with distinct cortical regions.

图11

Fig. 5 | Different-trials analysis reveals highly specific pulvino-cortical correspondences.

整个丘脑枕的相关格局

重现了视觉皮层从早到高的层级推进

如果说前面的结果展示了若干局部对应，那么 Figure 6 则把这种关系提升到整体层面。作者用不同皮层视觉区去反推丘脑枕中的相关图谱，结果看到一种沿丘脑枕展开的连续梯度：越靠近早期视觉区，如初级视觉皮层（V1），相关峰越偏向外侧和下方；越接近更高层级的类别选择区，相关峰就越向内侧和后方移动。这一结果很有分量，因为它说明丘脑枕并非游离于经典视觉层级之外的旁路，而更像是嵌入视觉层级内部、参与多级信息整合的关键节点。

图12

Fig. 6 | Progression along ventral cortical hierarchy recapitulated in the pulvinar.

图13

归纳总结和点评

这篇研究最重要的贡献，在于把丘脑枕从“视觉相关但边缘”的位置，真正推入了高级视觉研究的核心讨论。作者不仅证明它会响应自然场景中的面孔和身体，还进一步显示这种响应具有明确的解剖分区、视野组织和皮层对应关系。更难得的是，研究没有停留在“有激活”这一层面，而是把表征内容、空间编码和网络耦合三者接起来讲清楚。对于长期偏皮层中心的视觉理论来说，这是一篇很有推动力的工作，也提醒我们：高级视觉的实现，可能从来都不是皮层单独完成的。

图14