在視覺感知的研究中，科學家們最近揭示了一個有趣的現象，當人們盯著一幅簡單的圖畫時，可能會看到實際上並不存在的物體。這種現象源於大腦的錯覺，研究人員已經確定了負責這種視覺錯覺的特定神經迴路和細胞類型。這些被稱為 IC-encoder 神經元的細胞，能夠通過一種叫做重複模式補全的過程，欺騙大腦，使其看到並不存在的物體。這項研究由加利福尼亞大學伯克利分校和西雅圖的艾倫研究所的研究團隊合作進行，並於 9 月 15 日在《自然神經科學》期刊上發表了相關發現。
視覺錯覺的發生是因為我們對物體的感知與感官信息不一致。以著名的「Kanizsa 正方形」為例，儘管視覺輸入僅是四個類似於 PAC-MAN 的黑色圖形，但人腦卻會感知到一個白色的正方形。在這項研究中，科學家觀察了小鼠在觀看這些錯覺圖像時的腦電活動。他們使用雙光子全息光遺傳技術，通過光束或激光刺激 IC-encoder 神經元，即使在沒有錯覺存在的情況下，這種刺激也能引發與小鼠看到錯覺時相同的腦部活動模式，從而證明這些特定的神經元在創造感知方面的作用。
Hyeyoung Shin，這項研究的作者之一，現在在首爾大學工作，解釋道：「由於 IC-encoder 神經元具有促進模式補全的獨特能力，我們認為它們可能具有專門的突觸輸出連接性，使其能夠以非常有效的方式重建這一模式。」這一過程通過大腦視覺系統中的「自上而下」反饋迴路進行。當面對不完整的視覺線索時，比如一個正方形的碎片邊角，大腦的高級視覺區域會解釋：「那是一個正方形。」這一解釋隨後就像是一個指令，發送到主要視覺皮層，IC-encoder 神經元在此居住，這些細胞接收這一「自上而下」的指令並生成神經活動，使我們感知到完整的錯覺物體。這項研究首次展示了小鼠大腦中存在這樣的反饋迴路。
對於神經系統疾病的研究，這種大腦主動構建感知的方式具有重要意義。在某些疾病中，大腦中會出現異常的活動模式，例如在精神分裂症中，這些模式與隨機出現的物體表徵有關。艾倫研究所的副研究員 Jerome Lecoq 博士指出：「如果不理解這些物體是如何形成的，以及一組細胞如何協同工作使這些表徵出現，就無法進行治療，因此了解哪些細胞以及這些活動在哪一層進行是有幫助的。」這項研究得益於艾倫研究所的 OpenScope 計劃，該計劃為伯克利團隊提供了先進工具的使用權，包括「Neuropixels 探測器」設備。
藉助六個探測器，科學家們能夠進行獨特的全腦電活動記錄，從而以毫秒的精度觀察大腦中的實時反饋迴路。這些發現有趣地改變了對視覺的理解，從一個單純接收感官輸入的被動過程，轉變為大腦主動構建現實感知的過程。這項研究為探索大腦如何解釋和塑造我們日常經驗的現實開辟了新的途徑。
