视觉是高等动物最重要的感知通道，人类获取的信息80%以上来自视觉。视觉认知神经机制研究对于理解大脑智能的奥秘，构建类脑计算、实现人工智能技术突破，均有重要科学意义。视觉系统的复杂性，源于视觉皮层神经环路的复杂性。由于技术的限制，我们对人类视觉系统环路机制的了解仍然非常有限。

精确到单个神经元的神经环路解析，将能提供脑皮层神经元编码功能及其相互间的连接和计算关系，这是系统神经科学家长久以来的梦想，也是实现类脑计算、突破人工智能的关键和基础。近几年，随着在体双光子成像、光遗传等新技术涌现，使得这一梦想有可能成为现实，2015年，美国脑计划斥资1亿美元，启动首个专项脑皮层网络计划（MICrONS），使得精细的神经线路绘制成为脑科学竞争新的至高点。

我们实验室建立了首个清醒猴双光子成像系统，能以单细胞分辨率检测大量神经元对视觉刺激的反应，分析其视觉信息编码。该项技术，可以应用在各个不同脑区，包括初级到高级视皮层、前额叶等，以及各种脑认知功能研究，比如客体识别、选择性注意、工作记忆等的神经机制研究。双子显微镜还可以进行高分辨率的树突成像，获得目标神经元在视觉信息处理中的输入输出和计算关系。利用树突成像、光遗传等新技术，可以获得单个神经元的局部神经线路，并绘制猕猴视觉皮层的精细神经线路，最终理解脑认知信息处理基本原理，并为类脑计算及新一代人工智能研究提供有突破性的概念和生物学基础。