[科普中国]-侧抑制

概述

侧抑制是 Hartline 等人在对鲎视觉进行电生理实验时发现并证实的。他们选定鲎的一个小眼作为受试感受器，对它进行稳定的光照，其发放稳定在一个定值，当对其邻近的一群小眼也进行光照时，会使受试感受器的发放明显变慢，而撤去邻近感受器的光照后，发放马上恢复到原来的定值。邻近感受器的光照强度越强，受试感受器的发放变慢越多，受光照的邻近感受器越多，效应越大，即存在着抑制性影响的空间总和作用。同时发现，鲎小眼在光照强度发生明显变化的地方会出现最大值和最小值，这意味着在鲎眼看来，外界景物在眼中所形成的影像亮的地方好像更亮些，暗的地方好像更暗些。2

一般来说，个别感受器的输入电信号和周围感受器的活动状态有关，当一个感受器受到刺激的时候，由此产生的神经冲动将邻近部位的输入信号产生抑制性的影响。1

应用侧抑制是神经系统信息处理的基本原则之一。从鲎这样原始的节肢动物到人，从外围神经系统直至中枢的各级水平，从触觉到视觉的各种感觉系统中都存在侧抑制作用。由于侧抑制在神经系统的信息处理中起到重要的作用，因此凡是与人的感官有关的科学技术（电视、广播、图像处理等）、模拟人的智力活动的研究领域（如模式识别等），以及近年来发展迅猛的神经网络的研究及应用，都可以考虑并利用这个原理。2

对鲎视觉系统的研究表明，侧抑制网络在信息预处理中主要功能有以下几个方面

(1) 可以突出边缘，增加反差。

(2) 高通滤波器，将很大的输入变化范围压缩到网络本身的动态范围之内，具有明显的亮度适应作用；

(3) 可以对图像的细微间断处进行拟合，具有明显的聚类作用。3