即使仅仅接收到初步的视觉信息,我们的大脑也能在毫秒以内的时间内识别出不同的物体。科学家们认为,这种可靠并且快速的识别运作源自于大脑不断的对视野范围内的物体做预测,以及不断的将这些预测与逐渐增加的信息做计较。一旦出现不匹配的信息,便需要向大脑更高级的区域做出错误预警,以便立马做出和预测相符合的连接。目前法兰克福大学的科学家已经证实了这个猜测。正如他们发表在《神经科学杂志》(Journal of Neuroscience)最新版的报道中所叙述的一样,当所做预测出现错误的时候,脑电波开始向更高级的大脑区域传输信号,最终增强该区域的活性。这些结果同样帮助人们更好的理解精神分裂症和自闭症。
为了诱导研究参与者们产生预测错误,研究者们给他们展示了由Craig Mooney创造的 “穆尼脸”(Mooney faces)。这个“穆尼脸”是一些被还原成黑白色的人脸照片。正常情况下我们可以很轻松的识别这些脸。即使在只有黑白两色的信息条件下,我们也能够给出包括性别,年龄和脸部表情的答案。而且,就算是这些仅有的信息由于亮暗的界限不清或者人为的物体界限而出现模棱两可的情况,我们也能够给出相同的答案。
“在研究中,我们故意从两方面打破了传统的‘穆尼脸’所带来的期待:第一点,我们总是从直立的角度去观看这些脸;第二点,光线总是来自于脸部上方。结果显示我们的这个脸部识别表演明显变得困难,过程也明显变慢,”法兰克福大学大脑图像中心的Michael Wibral教授解释道。
大脑在这个过程中究竟发生了什么?现有理论——预测编码原理,提出了在预测不符的情况下,信号将被送往更高级的区域。这样来看,我们可以在送往大脑更高级区域捕捉到增强的信号活性。然而,学术界出现了许多竞争性的其他正好矛盾的理论学说。
近日,直接检测这个原理的准确性的方法已经出现。Strüngmann 研究机构的法兰克福科学家们发现当信号从较低级的大脑区域传至高级区域的过程发生时,脑电波的活性会升至90赫兹。“当所示图像与凭借人生经验获得的视觉信息相互矛盾之后,预测错误便会产生,那么我们便会看到对这种错误所作出的应答——脑电波会升至90赫兹,”Wibral解释道。“我们同时能够观测到这种‘错误脑电波’的强度会随着认识时间的增加而增强。这个结果告诉我们,这些脑电波并不仅仅是为了引发‘错误的修正’,同时它们很明显的表现出了因果关系,”Wibral补充到。能够获得这些结果非常重要,因为在精神分裂和自闭症患者的身上同样出现了类似的电波。这些发现全部出自于富兰克林大学大脑图像中心在过去几年的实验室测试结果当中。科学家们目前希望可以更好的了解这两种病症,并希望能够找出可以有效修正这种预测错误的方法。
【精华】大脑如此神奇,这个机制会不会跟“脸盲症”有点关系?
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