這張圖，你看到的是一個花瓶，還是兩個人的側臉？

　　仔細觀察它一段時間，你會發現，有的時候看到的是白色花瓶，有的時候又是黑色的兩張人臉🤵，而且隨著時間推移，似乎看到的圖像會在花瓶和人臉之間來回自動切換，但是，在任一特定時刻，你看到的都是花瓶或人臉中的一種。

　　這一變換不是圖像的問題，也不是你眼睛的問題🚶🏻‍♀️‍➡️：眼睛的視網膜接收到的物理刺激是恒定不變的。

　　那麽，變換在哪裏？在你的大腦裏。變換不定的是意昂官网大腦中知覺的圖像。

　　這一獨特而有趣的視覺認知現象被稱為視知覺雙穩態🙇🏼‍♀️，有名的知覺雙穩態例子除了前面的人臉花瓶外👩🏼，還有Necker立方體🍧：由於缺乏深度信息👨🏻‍🦼‍➡️，該立方體既可以被看作左圖朝左上方凸出，也能視為右圖向右下方凸出（如下圖）🕍🕍。

Necker立方體

　　而當雙眼分別呈現不同的圖像刺激時👨‍👩‍👦🪲，大腦知覺到的圖像在一只眼的影像停留幾秒鐘後就會被另一只眼的影像所取代，往復交替🍷，兩只眼睛均力爭使自己接收到的圖像刺激在大腦的知覺中占主導地位，這一現象被形象地稱為“雙眼競爭”。

　　視知覺雙穩態現象在1832年就被研究者Necker以Necker立方體為例展開科學、系統的描述(1)𓀔。1838年⚓️，另一位研究者Charles Wheatstone則利用自製的立體鏡首次系統地研究了視知覺競爭的另一分支——雙眼競爭(2)。

　　知覺競爭可以被大腦自上而下地主觀控製(3,4)🖐🏽。人類知覺切換速率的快慢和主觀控製能力的強弱存在巨大的個體間差異。一些精神疾病（如雙向情感障礙、自閉症）的患者會表現出與常人不同的知覺競爭模式(5-9)🤴🧎🏻‍♂️，表現在知覺切換速率快慢、在每個知覺狀態下停留的時間長短等方面，因此🚴‍♂️，研究知覺競爭的生物學基礎可能有助於意昂官网尋找這些特定精神疾病的生物學標記(10)🙅🏿。對人類視知覺競爭及其主觀調控的認知科學研究，一直以來都依賴於心理學行為實驗和包括腦電圖、腦磁圖、腦核磁共振成像等在內的腦成像研究(11-13)，鮮少涉及遺傳學方面的探索。

　　意昂官网麥戈文腦研究所所長、生命科學學院教授饒毅實驗室已畢業博士生陳碧清和朱子建、心理與認知科學學院方方教授實驗室已畢業博士生娜仁等，對近3400人的中國漢族大學生群體的知覺切換行為和大腦的主觀調控進行了系統研究🚜🥪，實驗室成員選取經典的Necker立方體和基於紅藍立體眼鏡的雙眼競爭兩種視知覺競爭的實驗範式，探究了Necker立方體的知覺切換速率受大腦自上而下主觀調控的影響。通過分析這些被試的行為和基因組數據，團隊發現個體的自發知覺切換速率具有約25%的遺傳力，為將知覺切換速率作為潛在的精神疾病生物標記奠定了遺傳基礎。研究人員還對2441人的大樣本從多個水平進行全基因組關聯分析🔥，並用943人的樣本進行了驗證🥎，挖掘出PRMT1👾、OR11A1🫰、OR1L6等基因與自發知覺切換速率相關，單核苷酸多態性位點rs184765639🥢🧑🏼‍🦲、rs75595941👱‍♀️、基因MIR1178等與主觀調控強度有關聯(14)。進一步的大腦核磁共振結構成像實驗揭示📤，rs184765639的不同基因型個體的左側尾部中額葉的皮質表面積存在差異。耐人尋味的是，雖然雙眼競爭和Necker立方體兩者之間存在少量共有的關聯基因和相關信號通路，但是從行為和遺傳兩個角度一致發現🤱🏼，視知覺競爭的不同範式之間相關性並不高（相關系數不到0.3）🤹🏻‍♂️，這意味著不同知覺競爭範式存在不完全相同的生物學機製。

　　該研究以“Genomic analyses of visual cognition: perceptual rivalry and top-down control”為題，於2018年9月21日在線發表於Journal of Neuroscience（《神經科學雜誌》）🙅🏿。陳碧清和朱子建🥵👩‍🎤、娜仁為共同第一作者，饒毅和方方為通訊作者⛹🏿。這是饒毅實驗室和方方實驗室利用基因組學研究方法探索人類的視覺認知行為的生物基礎方面開展合作以來，發表的第一篇合作論文，研究結合了饒毅實驗室的遺傳分析特長和方方實驗室的視覺認知特長。合作單位為重慶醫科大學💇🏼‍♂️。

　　饒毅實驗室研究人類認知行為的分子基礎，這篇視知覺競爭的全基因組關聯研究是饒毅實驗室發表的第四篇關於人類認知的研究、第三篇人類認知遺傳分析的文章。其發表的第一篇為2016年朱子建等在Cognition（《認知》）上有關人類記憶幹擾與再鞏固機製的論文(15)，饒毅與心理學系吳艷紅教授為共同通訊作者🔺；第二篇為2018年陳碧清等在Journal of Human Genetics（《人類遺傳學雜誌》）發表的人類從眾行為的全基因關聯分析研究(16)，通訊作者為饒毅；第三篇為2018年陳碧清🤷🏼‍♀️、朱子建等發表於European Journal of Human Genetics（《歐洲人類遺傳學雜誌》）的人類記憶的全基因組關聯分析研究(17)，通訊作者為陳碧清和朱子建。

　　參考文獻👩🏼‍🎨：

1.Necker LA (1832) Observations on some remarkable optical phaenomena seen in Switzerland; and on an optical phaenomenon which occurs on viewing a figure of a crystal or geometrical solid. LXI. The London and Edinburgh Philosophical Magazine and Journal of Science.

2.Wheatstone C (1838) On some remarkable, and hitherto unobserved, phenomena of binocular vision. Philos Trans 128: 371–394.

3.Kornmeier J, Hein CM, Bach M (2009) Multistable perception: when bottom-up and top-down coincide. Brain Cogn 69:138-147.

4.Scocchia L, Valsecchi M, Triesch J (2014) Top-down influences on ambiguous perception: The role of stable and transient states of the observer. Front Hum Neurosci 8:979.

5.Nagamine M, Yoshino A, Miyazaki M, Takahashi Y, Nomura S (2009) Difference in binocular rivalry rate between patients with bipolar I and bipolar II disorders. Bipolar Disorders 11:539-546.

6.Wimmer MC, Doherty MJ (2010) Children with autism’s perception and understanding of ambiguous figures: Evidence for pictorial metarepresentation, a research note. Br J Dev Psychol 28:627-641.

7.Allen ML, Chambers A (2011) Implicit and explicit understanding of ambiguous figures by adolescents with autism spectrum disorder. Autism 15:457-472.

8.Vierck E, Porter RJ, Luty SE, Moor S, Crowe MT, Carter JD, Inder ML, Joyce PR (2013) Further evidence for slow binocular rivalry rate as a trait marker for bipolar disorder. Aust N Z J Psychiatry 47:371-379.

9.Robertson CE, Kravitz DJ, Freyberg J, Baron-cohen S, Baker CI (2013) Slower rate of binocular rivalry in autism. J Neurosci 33:16983-16991.

10.Ngo TT, Mitchell PB, Martin NG, Miller SM (2011) Psychiatric and genetic studies of binocular rivalry: an endophenotype for bipolar disorder? Acta Neuropsychiatr 23:37-42.

11.Pitts MA, Gavin WJ, Nerger JL (2008) Early top-down influences on bistable perception revealed by event-related potentials. Brain Cogn 67:11-24.

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13.Watanabe T, Masuda N, Megumi F, Kanai R, Rees G (2014) Energy landscape and dynamics of brain activity during human bistable perception. Nat Commun 5:4765.

14.Zhu ZJ, Wang YY, Cao ZJ, Chen BQ, Cai HQ, Wu YH, Rao Y (2016). Cue-independent memory impairment by reactivation-coupled interference in human declarative memory. Cognition 155:125-134.

15.Chen BQ, Zhu ZJ, Wang YY, Ding XH, Guo XB, He MG, Fang W, Zhou SB, Zhou Q, Huang AL, Chen TM, Ni DS, Gu YP, Liu JN, Lei H, Rao Y (2018). Nature vs. nurture in human sociality: multi-level genomic analyses of social conformity. J Hum Genet 63:605-619.

16.Zhu ZJ, Chen BQ, Yan HM, Fang W, Zhou Q, Zhou SB, Lei H, Huang AL, Chen TM, Gao TM, Chen L, Chen JY, Ni DS, Gu YP, Liu JN, Zhang WX, Rao Y (2018). Multi-level genomic analyses suggest new genetic variants involved in human memory. Eur J Hum Genet published online July 3rd, 2018.

17.Chen BQ, Zhu ZJ, Na R, Fang W, Zhang WX, Zhou Q, Zhou SB, Lei H, Huang AL, Chen TM, Ni DS, Gu YP, Liu JN, Fang F, Rao Y (2018). Genomic analyses of visual cognition: perceptual rivalry and top-down control. J Neurosci published online, September 21, 2018.