根据大范围首先的拓扑知觉理论，视知觉的第一步是检测视觉刺激的拓扑特征。尤其是检测视觉刺激有洞还是无洞。 洞是一个特殊的拓扑特征，在意识状态下，视觉过程的早期，脑对洞的检测就像对基本特征的检测一样，比起对其它特征的检测都快速。电生理研究表明，在猕猴颞叶腹侧部，有些神经元特异性地对洞的视觉刺激敏感，其潜伏期相当地短。但经典皮层通路对洞的信息处理目前并不清楚。 在本博士论文中，我将报告对洞的视知觉的研究，研究包含了3类共5个实验（第2部分由3个实验组成）。 实验1 咖啡因对双眼竞争时，“洞”，“非洞”竞争的影响在这个实验中，我们应用双眼竞争中的连续闪烁抑制的范式（continuous flash suppression (CFS)）来比较洞和非洞在不同意识状态下信息处理过程的异同。在这个实验中，咖啡因用来兴奋大脑皮层，我们比较了在咖啡因4个不同浓度下，视觉系统对洞和非洞信息处理的异同。 我们的结果表明了中等剂量的咖啡因对洞和非洞视觉辨别的影响存在着明显的差异，能够增加非洞的竞争力，但是对洞的竞争力没有影响。这个结果暗示了对洞的信息处理不仅仅依赖于视觉皮层，很可能和皮层下通路有关，而对非洞视觉刺激而言，视觉皮层起着十分重要的作用。实验2：初级视觉皮质经颅磁刺激（TMS）对洞视知觉信息处理的影响在这个实验中，我们给予初级视觉皮质单个脉冲磁刺激，以干扰初级视觉皮层的功能。我们的结果表明了在视觉刺激呈现后30ms和100ms时，给予TMS严重影响了对非洞的视觉辨别，但对洞的视觉辨别没有显著影响。这个结果提示视觉皮层无论是在早期视觉过程或是晚期视觉过程中即使受到干扰，都不影响洞的视知觉过程。很可能对洞的信息处理是通过皮层下通路快速处理完成的，绕开了速度较慢的经典皮层处理通路，这可能是大范围首先的脑机制。实验3 洞信息处理的脑功能成像研究在这个实验中，我们使用脑功能核磁成像技术研究了视觉皮层下通路对洞的信息处理。皮层下视觉通路包括中脑上丘结构，丘脑枕结节和杏仁核。这条通路避开经典皮层视觉通路，快速处理粗糙的和情绪相关的视觉信息。我们发现，洞的视觉刺激比非洞的视觉刺激更能激起上丘和丘脑枕结节的兴奋。结合我们前几个实验，我们的研究表明了拓扑视觉信息处理不仅仅依靠经典的皮层视觉通路，视觉皮层下通路在其中起着重要的作用。我们的研究结果阐明了皮层下通路和拓扑视知觉过程的关系，在这个博士论文中，我们讨论了这条皮层下通路的演化和生理学意义。