恐惧情绪对动物的生存至关重要,视觉是动物获取恐惧信息的最主要方式,在对恐惧视觉信息进行处理的过程中,上丘(superior colliculus,SC)脑区扮演了十分重要的角色,因此探究SC区对恐惧信息的响应机制具有重要的意义。在以往大鼠恐惧视觉类的研究中,多采用简单图像作为视觉刺激,相比于简单图像(例如:“十”、“△”等),自然图像(例如:“蛇”、“树”等)拥有更加丰富的细节以及更加多变的形状。但是以复杂的自然图像作为视觉刺激时,大鼠SC区对复杂自然图像带来的恐惧信息的编码机制以及SC区对自然图像不同特征的编码效果,目前仍不是很清晰。为了探究这些问题,本文以Long Evans(LE)大鼠为实验动物,设计了基于三种不同情感属性自然图像的视觉认知训练实验方案,通过对锋电位(Spike)信号以及局部场电位(local field potential,LFP)信号的分析,探究了LE大鼠SC区在自然图像认知学习过程中对恐惧信息的编码机制,并分析了SC区对自然图像不同特征的编码效果。具体的工作与研究结果如下:(1)采用条件性恐惧联结训练方法,设计了基于三种不同情感属性的自然图像的实验方案(恐惧:“蛇”、中性:“树”、奖励:“鼠粮”),对LE大鼠进行了视觉认知训练,并分析了其对自然图像的认知训练效果。结果表明,经过训练LE大鼠能够有效地认知3种不同情感属性的自然图像。之后,利用微电极阵列技术以及Cerebus信号采集系统采集了LE大鼠上丘神经元集群对不同刺激图像的神经响应信号。(2)分别采用第一动作电位延时(first spike latency,FSL)以及Spike发放率两种方法探究了LE大鼠SC区对恐惧信息的编码机制,最后采用支持向量机算法(support vector machine,SVM)构建分类模型验证了两种方法的编码效果。结果发现,在恐惧图像的刺激作用下,上丘神经元的FSL显著降低,Spike发放率明显升高。表明恐惧信息能够有效激活LE大鼠上丘脑区,并加速其神经元的信息传递速率。(3)确定并提取了LE大鼠上丘神经元集群LFP信号中与恐惧相关的β频带,然后分别采用快速傅里叶变换以及连续小波变换的方法对β频带进行了时域以及时频域的分析,最后采用支持向量机算法构建分类模型验证编码效果。结果发现,在恐惧图像的刺激作用下,β频带的时域波形发生了明显的震荡,并且时频能量值显著升高。表明上丘神经元集群LFP信号β频带的时域波形特征以及时频能量特征均能够有效地表征恐惧信息。(4)采用多维标度法(multidimensional scale,MDS)对LE大鼠上丘神经元集群在多种图像刺激下的神经元反应进行分析,探究了SC区对自然图像不同特征的编码效果。结果发现SC区可以有效地分类出恐惧原图和低频图,而无法分类出其他刺激图。表明LE大鼠SC区可以编码恐惧图像的原图和低频图特征,而无法编码恐惧图像的两个局部图特征。