Principal Investigator
鲍平磊
物体识别、深度网络、脑成像、电生理
研究兴趣:
鲍平磊博士在攻读博士学位阶段主要以脑功能成像技术研究人类视知觉的神经机制,在博后阶段的工作主要以清醒猴电生理实验结合脑功能成像技术探索物体识别的神经机理。建立实验室后将致力于理解灵长类动物所具有的物体识别,场景感知等高级视觉功能的神经机制。方法上,将整合电生理记录,脑功能成像,以及心理物理与一体,并同时结合微电刺激、双光子钙成像、机器学习等方法,建立一个从单个神经元到功能系统以至于行为学的多层面研究平台,依托该平台来建立统一模型去理解视知觉的神经机制,并希望将此平台应用于其他脑功能的研究。
一、物体识别
物体识别是人们视觉功能中一个极其重要的功能,并且许多高级的认知行为,如注意,决策,情感的都是基于与物体的交互,所以可以说物体是我们对于外界事物理解的一个基本单位。所以,理解物体识别的神经机制是神经科学问题中一个很基础的问题。而且,对于物体识别神经机制的理解从计算上也是一个至关重要的问题,因为其本质通过一系列的非线性变化从而提取特征的计算过程,对于这个过程的理解,将有助于我们更好的搭建类脑神经网络。
我的工作将首先集中于下颞叶区,因为这个区域是物体识别的核心区域之一。这个区域的损伤往往会带来特异性物体识别的困难,比如说脸盲症,那么下颞叶区里神经元的对于不同物体的神经编码将是一个非常有趣的问题,我们这里将结合深度学习网络来建立对下颞叶神经元的计算模型,探究对于物体识别解码的有效性与完备性。同样的,我们也将类似的方法运用于其他腹侧通路上的区域,将研究物体识别的整体过程。
二、夸尺度平台
对于视知觉的研究依赖于三种主要的研究手段:心理物理学对于视认知行为的测量,脑功能成像或者EEG/MEG对于视觉区域或者系统的测量,以及单细胞电生理对于神经元反应活动的测量,这三种研究手段在不同的层面去理解视知觉的不同方面,但因为测量的范式,刺激甚至被试的不同,所得到的不同结果有时很难以直接比较与验证,如果能够有这么一个共同的平台,使得我们能够整合这不同层面的研究,那么不仅仅会加深我们对视知觉本质的理解,也可以更好的帮助去理解我们不同的测量手段。
我们未来的工作将致力于构建这么整合平台,我们将首先以猕猴为研究对象,通过行为训练,脑功能成像,以及单细胞记录的方式来研究同一问题如物体识别的问题,以希望能够有一个统一的模型来描述不同层面的观测结果上,并希望将以此平台来研究更多的问题上。未来,平台上还可以结合并微电刺激、双光子钙成像,甚至光遗传学的方法来探索不同行为的神经机制。类似的整合技术也可以运用到人的被试上。
代表性科研论文:
1. Bao, P., She, L., McGill, M. & Tsao, D.Y. A map of object space in primate inferotemporal cortex. Nature (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2350-5
2. Bao, P., & Tsao, D. Y. (2018). Representation of multiple objects in macaque category-selective areas. Nature communications, 9(1), 1774.
3. Chang, L., Bao, P., & Tsao, D. Y. (2017). The representation of colored objects in macaque color patches. Nature communications, 8(1), 2064.
4. Olman, C. A., Bao, P., Engel, S. A., Grant, A. N., Purington, C., Qiu, C., ... & Tjan, B. S. (2016). Hemifield columns co-opt ocular dominance column structure in human achiasma. NeuroImage.
5. Bao, P., Purington, C. J., & Tjan , B. S. (2015). Using an achiasmic human visual system to quantify the relationship between the fMRI BOLD signal and neural response. eLife, e09600. http://doi.org/10.7554/ eLife.09600
6. Kwon, M*., Bao, P*., Millin, R., & Tjan, B. S. (2014). Radial-tangential anisotropy of crowding in the early visual areas. Journal of Neurophysiology, 112(10), 2413-2422.
实验室网站:
PKU-IDG/McGovern Institute For Brain Research 2013
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