面孔相關的雙穩(wěn)態(tài)知覺的腦結構及功能基礎.pdf

1、當面對一種模棱兩可的感覺刺激輸入時，個體會對其有不同的解釋，導致主觀知覺會在幾種狀態(tài)下進行一種自發(fā)的和不可預測的循環(huán)往復的轉換，這種現(xiàn)象叫做雙穩(wěn)態(tài)知覺或多穩(wěn)態(tài)知覺。每個個體的轉換速率是存在個體差異的，也就是說個體對于穩(wěn)態(tài)維持的能力是不盡相同的。雙穩(wěn)態(tài)知覺為我們研究意識的視覺加工過程提供了可行的途徑，因為當個體知覺體驗在不斷變化的時候，視覺輸入的物理刺激是保持恒定不變的。到目前為止，雙（多）穩(wěn)態(tài)知覺的大腦神經(jīng)基礎仍是許多視知覺研究人員爭論

2、不休的話題，越來越多的研究者對其大腦機制進行了不同方面的探索。近年來，許多研究使用了功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）技術探索了雙穩(wěn)態(tài)知覺大腦初級視皮層激活模式的神經(jīng)機制，然而雙穩(wěn)態(tài)知覺自發(fā)轉換的速率個體間差異的神經(jīng)結構及功能基礎還未明確，特別是同時考慮感覺皮層的灰質結構以及高級腦區(qū)自上而下的調控作用。此外，是否初級視覺皮層的知覺表征包含著面孔、花瓶這些高級內容信息，

3、哪些神經(jīng)或神經(jīng)網(wǎng)絡的激活決定了不同個體雙穩(wěn)態(tài)知覺的轉換模式，到目前為止，還未有研究給出明確的答案。本研究從個體差異的神經(jīng)基礎和任務態(tài)fMRI神經(jīng)激活兩方面出發(fā)，考察了雙穩(wěn)態(tài)知覺個體差異形成的腦結構及功能基礎，以及個體在進行雙穩(wěn)態(tài)知覺轉換時大腦的實時活動狀態(tài)及神經(jīng)表征差異，為闡明雙（多）穩(wěn)態(tài)知覺形成的大腦結構和功能基礎提供了有價值的腦影像學方面的研究依據(jù)。
　　實驗一：首先，我們使用了基于體素的形態(tài)測量學（voxel-based m

4、orphometry。VBM）的研究方法對魯賓面孔-花瓶錯覺圖形的轉換速率與感覺皮層的灰白質結構的相關關系進行了測量。實驗發(fā)現(xiàn)，左側梭狀回面孔區(qū)（fusiform face area，F(xiàn)FA）的局部灰質體積/密度和轉換速率呈顯著的正相關關系。然后，基于腦結構分析的結果，我們又使用了格蘭杰因果分析的方法對靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)進行了分析，探索了從高級認知加工腦區(qū)到感覺皮層的自上而下的調節(jié)機制對雙穩(wěn)態(tài)知覺轉換速率的影響。知覺轉換速率和格蘭杰因果

5、相關分析的結果顯示，頂上小葉（superior parietal lobule，SPL）和大腦后部扣帶皮層（posterior cingulate cortex，PCC）這兩個高級認知腦區(qū)對左側FFA的自上而下的因果調節(jié)和知覺轉換速率呈顯著的正相關。這些結果說明了左側FFA作為視知覺加工的關鍵腦區(qū)，與魯賓面孔-花瓶圖形的雙穩(wěn)態(tài)知覺轉換有著密切的關系。
　　實驗二：基于實驗一的結果，以及以往雙穩(wěn)態(tài)知覺研究的基礎，我們設計了任務相關的

6、fMRI實驗，并預先定義好了包括雙側FFA在內的14個視知覺加工腦區(qū)，通過單變量激活強度以及多變量激活模式分析（multivariate pattern analysis。MVPA）的研究方法探索了雙穩(wěn)態(tài)知覺的大腦神經(jīng)機制。激活強度分析的結果顯示，在雙穩(wěn)態(tài)（魯賓面孔-花瓶圖片）知覺材料和非雙穩(wěn)態(tài)（真實面孔、花瓶圖片）知覺材料兩種條件下，梭狀回面孔區(qū)的神經(jīng)激活與兩種條件下的面孔穩(wěn)態(tài)有顯著的相關關系。說明梭狀回面孔區(qū)在雙穩(wěn)態(tài)知覺轉換過程中，

7、對魯賓面孔-花瓶雙穩(wěn)態(tài)知覺的知覺轉換也起著決定性的作用。此外，fMRI激活模式分析的區(qū)分指標的結果顯示，雙穩(wěn)態(tài)知覺狀態(tài)能夠改變從初級視知覺皮層（V1到 V4）到包括雙側外側枕葉（LO）、左側梭狀回面孔區(qū)（lFFA）以及雙側顳上溝（STS）在內的高級視知覺皮層的神經(jīng)表征。但是，類別信息指標的結果顯示，只有面孔特異性的高級視知覺腦區(qū)包含著面孔內容這一高級視知覺信息，這些腦區(qū)包括右側枕葉面孔區(qū)（rOFA）、雙側梭狀回面孔區(qū)（FFA）以及雙側顳

8、上溝（STS）腦區(qū)。
　　本研究首次結合了基于體素的形態(tài)學分析以及靜息態(tài)格蘭杰因果分析的方法在大學生樣本上來共同探討雙穩(wěn)態(tài)知覺的個體差異的神經(jīng)基礎。在一定程度上，我們的實驗是首個嘗試使用格蘭杰因果分析方法探索雙穩(wěn)態(tài)知覺中不同水平的腦區(qū)因果角色的研究，能夠幫助我們直接的發(fā)現(xiàn)，在影響雙穩(wěn)態(tài)知覺轉換速率的關系中，高級認知腦區(qū)對于感覺皮層自上而下的控制作用。隨后，基于實驗一的結果以及前人研究，我們又設計了以魯賓面孔-花瓶圖形和真實面孔、花

9、瓶圖片為材料的fMRI任務態(tài)的實驗，并采用了激活強度分析和激活模式分析的方法探究個體在執(zhí)行雙穩(wěn)態(tài)知覺轉換任務時大腦的實時活動狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)了人類初級到高級視知覺皮層對雙穩(wěn)態(tài)知覺的表征差異及各自的特點。綜合實驗一與實驗二的結果，我們認為：（1）FFA的解剖學結構在一定程度上可能決定了魯賓面孔-花瓶的雙穩(wěn)態(tài)知覺的個體知覺轉換特征，這個過程可能是受SPL和PCC這些高級認知加工腦區(qū)相關的注意功能所控制調節(jié)的。（2）FFA在雙穩(wěn)態(tài)知覺轉化過程中，對