2024年02月28日 星期三
这些“情书”里满是感谢 大脑中声音播放键被“谁”按下了? 广告
第10版:上海新闻/广告 2023-09-15

大脑中声音播放键被“谁”按下了?

上纽大最新研究成果揭示运动和记忆系统产生幻象的能力

本报讯(记者 郜阳)你是否也曾经历过脑内“金曲点播”时刻?可能是一首洗脑“神曲”,或者一段手机铃声,明明耳朵什么也没听到,但脑子里凭空就播放起了声音——这种现象在神经科学界称为“听觉幻象”。近期,上海纽约大学神经与认知科学副教授田兴及其团队在国际权威期刊《大脑皮层》上发表新研究成果,揭示驱动大脑想象功能的两大源头:运动和记忆系统。

当脑海中想象出有声音在播放时,其实是大脑听觉皮层被激活了,制造出“听到声音”的感觉。“在以往的研究中,神经科学家更倾向于探讨大脑的想象功能会如何影响信息处理和行为。而我们的研究想要解答最根本的问题,探析听觉幻象的源头和运作机制。”田兴解释。

长期以来,认知神经科学家一直试图揭示幻象的机制。田兴团队根据前人的实证研究提出假设:运动和记忆系统可能是激发出幻象的两个源头。团队精心设计出一套新颖的“双通路幻象”范式用于验证假设,该范式能够最大程度区分源自运动和记忆的幻象。

实验任务中,参与者需要观看展示物体运动的静音视频,如篮球在地板上弹跳,并同时在脑海中想象与画面相匹配的声音,如篮球与地面碰撞发出的“砰砰”声;另一实验任务则要求参与者看着视频上的文字,想象自己说出相应内容,但实际并不发出声音。

研究团队运用功能性磁共振成像捕捉参与者在实验任务中的大脑活动。结果显示,两种类型的幻象都能在没有任何声响的情况下激活听觉皮层,想象篮球弹跳声音的激活基于记忆系统,想象说话的激活则是基于运动的系统。这两种情况中,参与者均在没有实际声音的情况下,在脑海中“听到”了想象中的声音和语言。

经过海量数据分析,研究团队得以描画出幻象过程中脑内信号的传输通路。“我们利用多体素模式分析、动态因果模型等方法分析收集到数据。”论文第一作者、上纽大2022届学生褚乾介绍,“多体素模式分析方法能够根据不同的大脑活动来揭示想象内容。动态因果模型是一种统计方法,让我们能够根据大脑活动的测量数据,发现大脑不同区域间的相互作用和因果关系。”

根据分析结果,团队推断出在基于运动系统生成幻象的过程中,有一个中间阶段,又称体感预测,参与并发挥作用。这一研究揭示出运动和记忆系统产生幻象的能力,即两大系统能够对人类高阶认知功能发挥作用。

当谈及本次研究的应用前景,田兴表示其成果或将助力脑机接口技术的发展。他说:“目前脑机接口已有相当多的应用,例如假肢控制,即帮助截肢或瘫痪的患者利用大脑信号控制假肢。在这些应用中,大脑产生的信号反映了特定的意图或命令,由计算机解码后实现相应的运动。”

他解释,这项研究阐释了产生这些信号的源头和通路,“一旦理解了整个机制,便有可能开发出基于整个动态神经网络,更为精准和高效的脑机接口应用。”

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