PNAS:探寻人类多感觉通道信息整合执行的神经机制
发布时间:2015-01-13  阅读次数:212

        2014年12月25日,心理与认知科学学院认知神经科学研究所青年教师王立平副教授等在国际著名学术期刊《美国科学院院报》 PNAS 发表论文“Differential Roles of Delay-period Neural Activity in Monkey Dorsolateral Prefrontal Cortex in Visual-haptic Crossmodal Working Memory”。论文通讯作者、院长周永迪教授称,“我们的研究结果,明确了大脑皮层存储并执行跨模式(crossmodal)信息的神经机制。它使人类的行为、语言、推理等最根本的认知功能得以整合和协调,并维持在工作记忆(working memory)中。”

        该研究训练动物(猕猴)学习跨感觉通道(视觉与触觉)的任务,在动物执行任务的过程中记录其大脑神经元的活动,并对这些活动进行分析,认识和了解大脑的可塑性变化及神经机制。这一研究结果尤其对儿童在语言、数学等方面的教育或障碍诊断提供重要理论依据。

 

 

如何理解“跨模式信息”的执行?

  
     “‘跨模式信息’执行的事例有很多。”论文第一作者王立平解释说,当我们从冰箱拿出冰块时,我们大脑中储存的关于冰块的记忆,不仅仅是颜色和形状等视觉信息,大脑同时存有冷(温度低)和光滑等触觉信息,以及无味等味觉信息;我们不会用手直接去拿冰块,不仅仅是因为我们所接受的视觉信息,(冰块)视觉信息传入我们大脑后,迅速激活了大脑相关触觉信息,而可能更多的是触觉信息(冰冷)决定了我们接下来的行为。

       又比如,打字时就需要视觉和本体感觉(手指对键盘的触觉)信息的整合;看乐谱弹钢琴,就更是结合了视觉(视谱)、听觉(音频)和触觉(手指的精细活动,对键盘的触觉)的信息。然而,人类大脑是如何执行这种跨模式信息转换,并将其维持在工作记忆中的神经机制却并不清楚。“研究如何将不同模式的信息跨时间和跨通道进行整合,对于我们理解人类行为和语言具有极其重要的作用。”

     “即便是最简单的声音序列,比如听一连串重复(AABABB)或是镜像(ABBBBA)的音符,人类至今并不知道动物,比如猕猴是否以及如何去识别其中蕴含的规律。” 王立平说,在华东师范大学-纽约大学脑与认知科学研究中心的研究室,我们通过行为学、神经影像学(fMRI)和电生理的手段,比较人和动物(猕猴)的大脑在认知学习过程中的不同,进而从人类学和神经教育学的角度,理解为何语言、音乐和数学等是人类独有的高级认知能力。

 

 

       近年来,认知神经科学研究所青年教师成长迅速,已有多人在国际顶级期刊和一流期刊上发表成果。如蔡清副教授连续两年在美国科学院院报(PNAS,2013,2014)上分别以第一作者和第二作者发表(或接受)研究成果;库逸轩副教授在Brain Stimulation、Neuroscience Bulletin、Creativity Research Journal上发表文章3篇;实验员周柳分别在Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition、Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance发表文章。