視覺是高等動物最重要的感知通道，人類獲取的信息80%以上來自視覺。視覺認知神經機制研究對于理解大腦智能的奧秘，構建類腦計算、實現人工智能技術突破，均有重要科學意義。視覺系統的複雜性，源于視覺皮層神經環路的複雜性。由于技術的限制，我們對人類視覺系統環路機制的了解仍然非常有限。

精确到單個神經元的神經環路解析，将能提供腦皮層神經元編碼功能及其相互間的連接和計算關系，這是系統神經科學家長久以來的夢想，也是實現類腦計算、突破人工智能的關鍵和基礎。近幾年，随着在體雙光子成像、光遺傳等新技術湧現，使得這一夢想有可能成為現實，2015年，美國腦計劃斥資1億美元，啟動首個專項腦皮層網絡計劃（MICrONS），使得精細的神經線路繪制成為腦科學競争新的至高點。

我們實驗室建立了首個清醒猴雙光子成像系統，能以單細胞分辨率檢測大量神經元對視覺刺激的反應，分析其視覺信息編碼。該項技術，可以應用在各個不同腦區，包括初級到高級視皮層、前額葉等，以及各種腦認知功能研究，比如客體識别、選擇性注意、工作記憶等的神經機制研究。雙子顯微鏡還可以進行高分辨率的樹突成像，獲得目标神經元在視覺信息處理中的輸入輸出和計算關系。利用樹突成像、光遺傳等新技術，可以獲得單個神經元的局部神經線路，并繪制猕猴視覺皮層的精細神經線路，最終理解腦認知信息處理基本原理，并為類腦計算及新一代人工智能研究提供有突破性的概念和生物學基礎。