动物目标导向行为中的神经信息处理机制是神经科学领域研究的热点。鸟类拥有优秀的目标导向能力和发达的视觉系统,是研究视觉目标导向下大脑信息处理机制的常用模式动物,该研究领域中,针对特定图像目标导向任务的鸟类行为的有效训练和视觉响应特征的有效提取是开展所有后续研究的前提。目前,常采用迷宫的方式对实验动物进行行为训练,但系统的设计往往忽略了动物执行特定视觉认知活动与脑电信号采集之间的同步性。此外,对于自由状态下视觉响应特征的提取也缺乏系统的研究。针对上述问题,本文以鸽子为对象,设计了适用于特定图像目标导向任务的训练迷宫,给出了特定视觉目标认知与神经信号采集的同步方案,并提出了视觉响应特征提取及优化的方法,最后通过解码不同认知目标验证了方法的有效性。具体研究成果如下:首先,开发了鸟类图像目标导向的行为训练系统,设计了图像目标导向的训练范式,包括适应阶段、预训练阶段和正式训练三个环节,完成了5只鸽子的目标导向行为训练,识别准确率达到85%以上;在正式训练阶段,同步采集了鸽子外纹体脑区的神经信号与鸽子位于观察窗处其面部的视频信号,为后续认知活动与脑电信号的同步以及特征的优化奠定基础;然后,提取了图像目标呈现期间每个通道spike信号的发放率特征作为原始响应特征;针对视频信号,提出了一种基于Faster R-CNN鸽正脸检测方法,用于估算鸽子观察特定图像目标的时间窗,从而实现对原始响应特征的优化。最后,利用不同分类器从神经响应特征中解码图像信息,通过将优化特征的解码结果与原始响应特征的结果进行对比,以验证优化特征的有效性,并在此基础上进一步地探究了通道数量对解码结果的影响。结果表明优化特征的解码结果显著高于原始响应特征。此外,通道的选择也会影响解码结果,文末归纳了筛选有效通道的方案。本文开展的研究为理解鸟类执行图像目标导向下潜在的视觉信息处理机制奠定了基础,为理解脑的认知决策机制提供了支撑,对生物机器人相关新型技术的发展具有重要启发意义。