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“致远六期”石悦琳Nature一作发文,解码灵长类高级视觉认知机制
近日,“致远六期”(2017届)生命科学方向毕业生、加州理工学院博士石悦琳作为第一作者在国际顶级学术期刊《Nature》发表了“Rapid concerted switching of the neural code in the inferotemporal cortex”的研究论文。该研究基于电生理与核磁共振技术,深入揭示了灵长类高级视觉与认知加工的神经机制,是视觉神经科学领域的一项重要进展。石悦琳长期聚焦于灵长类视觉通路中高级认知功能的编码与解码机制,结合高分辨率功能磁共振成像与单神经元电生理记录技术,系统研究了视觉信息从初级感知到抽象表征的层级转化过程。她于2026年取得博士学位,即将赴加州大学旧金山分校进行博士后训练。


这项研究旨在解决视觉神经科学领域的一个核心争论,即大脑颞下皮层在处理人脸等物体时,使用的是专门化机制还是通用编码机制。研究团队以猕猴的面孔识别区域为模型,通过记录神经元群体活动,发现了一种全新的动态编码机制。结果显示,人脸选择性神经元在接收到人脸刺激后,其编码方式会发生一次快速且协同的切换。在刺激呈现后约50至100毫秒的早期阶段,神经元采用通用编码,主要执行人脸检测功能。大约100毫秒后,在不到20毫秒的时间内,整个群体协同切换至人脸专属编码。此时编码轴方向发生反转,并涌现出针对眼距、下巴形状等更高维度人脸特征的新调谐,从而支持精细的人脸识别。
进一步分析表明,这种编码切换具有明确的刺激特异性,仅在人脸刺激下发生,非人脸物体则始终激活稳定的通用编码。从功能上看,早期阶段优化了人脸与非人脸的分类,而后期阶段则显著提升了对不同个体人脸的辨别能力。控制实验排除了细胞内在适应或反应延迟等简单解释,提示该机制可能由颞下皮层内部的局部循环连接所介导。一个循环神经网络模型也证实,简单的侧向抑制足以重现这种轴反转现象。该研究首次揭示了皮层区域可根据刺激类别在极短时间内协同切换神经编码方式,这一发现超越了传统的“领域特异性”与“领域通用性”之争,并对当前主流的、仅依赖前馈连接的深度网络模型提出了重要挑战。

a.示例神经元对不同刺激的放电时程。b.不同时间窗之间object axis、face axis及二者之间的相似性矩阵
回顾在致远四年的成长经历,她认为学院给予自己最宝贵的财富,是学会理解与尊重——理解差异,尊重规律,认清自我。她感慨道:“许多人和事,都教会我感恩与珍惜,使我成为更饱满充盈的自己。” 在致远学院提供的自由而富有启发性的学术平台上,她获得了与不同领域顶尖教授交流的宝贵机会,以及多样化的海外科研实践经历。
她特别提到两位老师在她科研道路上的重要影响。时任致远学院生命科学方向项目主任何士刚老师,在科研思路与理念上的引导,让她深刻体会到严谨的批判性思维不仅是学术训练的核心,更是一名研究者最宝贵的品质之一。耶鲁大学短期来访授课的Jimmy Zhou 老师带她进入了视觉神经科学的世界,让她领略到视觉背后深刻而迷人的科学问题,也由此点燃了她投身这一领域的热情。
在本科及博士阶段,石悦琳作为一作或合作作者在Nature、The Journal of Physiology、Cell Death & Disease等期刊发表多篇论文,展现出优秀的科研潜力与学术视野。她曾多次受邀在HHMI年度会议、COSYNE、美国神经科学学会年会等国际学术会议上进行演讲汇报。博士期间,她荣获Chen Fellowship,并创办运营生命科学主题公众号“科考夫瞭望”,以通俗严谨的方式传播前沿科学进展,受到领域内外的广泛关注与好评。
论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-026-10267-3