神经网络的排布精巧而复杂。它既不是完全随机、一团乱麻,也不是横平竖直、经纬排布。那么处理神经信息的细胞功能模块是怎么分布的呢?科学家对视觉皮层上的细胞反应模式进行了研究,将同时活动的神经细胞位置用磁共振成像的方法呈现出来。科学家将猫、松鼠、猴等动物麻醉固定在实验台上,让它们的头部保持不动,给它们展示显示屏上不同的图像。
科学家给头部固定的松鼠看特定朝向的线段,同时对其视皮层区域用磁共振的方法成像。
人看图像时,神经信号会传到视皮层上。人可以分辨由于图像形状差异而产生的图像方向感,对应于不同方向感的神经信号会传到视皮层的不同部位。那么,对同一个朝向敏感的神经细胞在视皮层上按照一定的规律分布,看起来就像玳瑁斑纹一般。如果一个方向用一种颜色代表,那么就可以在视皮层上按照区域涂颜色,不同颜色标记对应某一朝向最敏感的区域。完成涂色后,各种朝向敏感细胞的活动就同时呈现在一张图上了。从图中可以看到,因看到某种指向的线段而被激活的细胞在空间分布上有一定的图形模式,有时落在一个单一的功能区(如下页左上图A),有些落在两块平行分布的条状功能区交界处(如下页左上图B),有些落在螺旋的交汇点(也称奇点,如下页左上图C)。
虽然这张示意图只是展现了视觉皮层对各种朝向的线段的响应模式,但是其他科学家的工作显示,其他脑区和皮层的神经活动模块分布也是这个样子。这种又有聚集又有交错排列的形式被称为功能柱系统(columnar systems)。