近日，北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院陳立翰博士和華南師范大學(xué)心理學(xué)院陳騏教授課題組合作的研究工作《Perceptual inference employs intrinsic alpha frequency to resolve perceptual ambiguity》，在《PLOS Biology》期刊發(fā)表。該研究結(jié)合心理物理學(xué)、功能性核磁腦成像、腦電（包括顱內(nèi)電極記錄），揭示大腦的alpha振蕩的快慢周期，可以預(yù)測(cè)并解決短時(shí)程的視覺似動(dòng)的模糊知覺。

知覺的模糊性以及知覺推理決策機(jī)制，是認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究的熱點(diǎn)問題，但其內(nèi)在的神經(jīng)機(jī)制仍不清楚。本研究采用了經(jīng)典的Ternus似動(dòng)范式。德國(guó)心理學(xué)家Josef Ternus發(fā)現(xiàn)了該視覺似動(dòng)錯(cuò)覺現(xiàn)象(Ternus,1926/1938)。Pantle和Picciano（1976）等學(xué)者試圖從行為學(xué)上提出不同的視覺運(yùn)動(dòng)通路系統(tǒng)來解釋這個(gè)現(xiàn)象。視覺Ternus似動(dòng)包含了兩種似動(dòng)知覺：“點(diǎn)動(dòng)”(圖1右上) 和“組動(dòng)”(圖1右下)。這兩種“知覺”介紹如下?！包c(diǎn)動(dòng)知覺”(Element Motion)：對(duì)于依次呈現(xiàn)的兩個(gè)視覺幀(Frame1和Frame2),當(dāng)兩幀之間的時(shí)間間隔（時(shí)距）較小時(shí)（比如50毫秒），人們知覺為最左邊的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最右邊的點(diǎn)，中間位置所在的圓點(diǎn)保持不動(dòng)或閃爍一下（“點(diǎn)動(dòng)”，見圖1右上）?！敖M動(dòng)知覺”(Group Motion)：當(dāng)兩幀之間的時(shí)距較長(zhǎng)時(shí)（比如200毫秒），人們知覺到左側(cè)和中間的兩個(gè)點(diǎn)組成的視覺幀（Frame1）作為一個(gè)整體移動(dòng)到中間和右側(cè)點(diǎn)組成的視覺幀（Frame2）所對(duì)應(yīng)的空間位置 （“組動(dòng)”，見圖1右下）。本研究利用雙穩(wěn)態(tài)Ternus似動(dòng)知覺組織范式（Chen et al.,2010;Shi et al.,2010），觀察到視覺系統(tǒng)中最主要的神經(jīng)振蕩-alpha頻段（8-13Hz），作為新型的時(shí)間窗口知覺組織方式，能夠預(yù)測(cè)視覺似動(dòng)分類并解決解決知覺的模糊性。具體而言，當(dāng)大腦的alpha振蕩較慢（圖1左上），相繼呈現(xiàn)的兩幀刺激會(huì)落在同一個(gè)alpha周期內(nèi)，它們會(huì)在時(shí)間上整合在一起，從而產(chǎn)生以“點(diǎn)動(dòng)”占優(yōu)勢(shì)的知覺；相反，當(dāng)alpha振蕩較快（圖1左下），兩個(gè)視覺幀落在不同的alpha周期中，它們會(huì)以空間上整合在一起的趨勢(shì)占主導(dǎo)，從而產(chǎn)生“組動(dòng)”占優(yōu)勢(shì)的知覺。該研究首次揭示了大腦利用其內(nèi)在的神經(jīng)振蕩狀態(tài)解決知覺模糊性的神經(jīng)機(jī)制。


圖 1 Alpha周期與視覺Ternus似動(dòng)分類示意圖

陳騏教授為論文的通訊作者。北大心理學(xué)院陳立翰副教授、華南師范大學(xué)心理學(xué)院博士研究生沈路和特聘研究員韓彪博士為該論文的共同第一作者。

Shen L, Han B, Chen L, Chen Q (2019) Perceptual inference employs intrinsic alpha frequency to resolve perceptual ambiguity. PLoS Biol 17(3): e3000025.

論文鏈接： https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000025

參考論文：

Ternus J (1926/1938). Experimentelle Untersuchung über ph?nomenale Identit?t'' Psychologische Forschung 7, 81 - 135 [English translation as ‘The problem of phenomenal identity’, in A Source Book of Gestalt Psychology Ed.W D Ellis (1938, London: Routledge and Kegan Paul) pp 149- 160]

Pantle, A., & Picciano, L. (1976). A multistable movement display: evidence for two separate motion systems in human vision. Science, 193(4252), 500-502.

Chen, L., Shi, Z*., & Müller , H. J. (2010). Influences of intra- and crossmodal grouping on visual and tactile Ternus apparent motion. Brain Research,1354,152-162

Shi, Z*., Chen, L., & Müller , H. J. (2010). Auditory temporal modulation of the visual Ternus effect: the influence of time interval. Experimental Brain Research, 203 (4), 723-735

Gupta, D.S*, Chen L.* (2016) Brain oscillations in perception, timing and action, Current opinion in Behavioral Sciences, 8:161-166.

2019-03-18