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如果我们带着智能手机过马路,汽车喇叭声或引擎声会吓到我们。在日常生活中,我们可以很容易地将来自不同感官的信息结合起来,并将我们的注意力从一种感官输入转移到另一种——例如,从视觉转移到听觉。但是,当两种感觉相互作用时,大脑如何决定将注意力集中在哪一种上呢?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,莱比锡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官刺激的处理方式。与之前的研究相反,他们并没有将观察限制在大脑皮层表面。他们还首次测量了大脑皮层不同深度的感觉信号。研究人员的发现表明,我们的大脑通过不同的回路进行多感官信息流,一直到这种高度折叠的大脑结构的最小绕组。
当他们的研究参与者躺在磁共振断层扫描仪 (MRI) 中时,科学家们在屏幕上向他们展示视觉符号,同时播放声音。在先前的条件下,参与者被要求明确地将注意力集中在刺激的听觉或视觉方面。神经物理学家 Robert Turner、Robert Trampel 和 Rémi Gau 随后分析了感官刺激被处理的确切点。需要克服两个挑战。“大脑皮层只有两到三毫米厚。所以我们需要非常高的空间分辨率在数据采集过程中(小于一毫米),”MPI CBS 研究的共同负责人 Robert Trampel 解释说。“此外,由于大脑皮层的密集折叠,我们必须以数字方式对其进行平滑处理并将其分解分成不同的层,以便能够精确定位信号。当然,这一切都是在电脑上完成的。”
结果表明,当参与者听到声音时,他们大脑的视觉区域大部分都被关闭了。无论他们关注的是刺激的听觉还是视觉方面,都会发生这种情况。然而,如果他们强烈关注听觉输入,大脑活动就会减少,尤其是在代表视野中心的区域。因此,声音似乎可以强烈地将我们的注意力从我们正在看的东西上移开。