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感觉知觉不是肤浅的脑力劳动

如果我们看到智能手机横过马路,汽车喇叭或发动机噪音将使我们震惊。在日常生活中,我们可以轻松地组合来自不同感官的信息,并将注意力从一种感官输入转移到另一种感官输入,例如从视觉到听觉。但是,大脑如何决定当两者相互作用时它将集中注意力于两种感觉中的哪一种呢?而且,这些机制是否反映在大脑的结构中?

为了回答这些问题,位于莱比锡的马克斯·普朗克人类认知与脑科学研究所(MPI CBS)和伯明翰大学的计算神经科学与认知机器人中心的科学家测量了大脑中感觉刺激的处理方式。与以前的研究相反,他们没有将他们的观察仅限于大脑皮层的表面。他们还首次测量了皮质不同深度的感觉信号。研究人员的发现表明,我们的大脑通过截然不同的电路一直到高度折叠的大脑结构的最小绕组,进行多感官信息流。

当研究参与者躺在磁共振断层扫描仪(MRI)上时,科学家们在播放声音的同时在屏幕上显示了视觉符号。在先前条件下,要求参与者明确将注意力集中在刺激的听觉或视觉方面。然后,神经物理学家Robert Turner,Robert Trampel和RémiGau分析了感觉刺激的确切点。需要克服两个挑战。MPI CBS的共同负责人罗伯特·特拉姆佩尔(Robert Trampel)解释说:“大脑皮层只有两到三毫米厚。因此,在数据采集过程中我们需要非常高的空间分辨率(小于一毫米)。”“而且,由于大脑皮层的密集折叠,我们必须对其进行数字平滑,然后将其分解为不同的层,以便能够精确定位信号。当然,这些都是在计算机上完成的。”

结果表明,当参与者听到声音时,大脑的视觉区域大部分处于关闭状态。无论他们是否专注于刺激的可听或可见方面,都会发生这种情况。但是,如果他们全神贯注于听觉输入,大脑活动就会减少,特别是在代表视野中心的区域。因此,声音似乎可以极大地将我们的注意力吸引到我们正在寻找的东西上。

在听觉大脑区域,研究人员还首次观察到,当仅向参与者展示声音时,跨不同皮质层的活动模式会发生变化。当参与者仅感觉到“东西”时,情况就不同了:在这种情况下,没有变化。RémiGau总结道:“因此,当我们必须同时处理不同的感官印象时,取决于我们关注的重点,不同的神经元回路会变得活跃。我们现在已经能够通过新颖的计算机化实验使这些相互作用可见。 ”

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