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我们的大脑会在几毫秒内识别物体,即使它只接收到原始的视觉信息。研究人员认为,大脑能够进行可靠和快速的识别工作,是因为大脑不断地对视野中的物体做出预测,并将其与传入信息进行比较。只有当这个过程中出现不匹配的情况,脑的更高级区域才会被告知该错误,以便对之前的预测作出积极修正。现在科学家们已经证实了这一假设。
正如他们在最新版神经科学杂志中所报告的那样,当发生一个预测误差时,那些被传至脑的更高级区域的脑电波会增加它们的活动。这些结果也有希望让我们更好地理解精神分裂症和自闭症谱系障碍。
为了诱导受试者的预测误差,研究人员给他们看所谓的Mooney脸,以他们的发明者Craig Mooney命名。这些照片都已完全被还原为黑白照片。我们通常很容易识别。我们甚至可以给出关于性别、年龄和面部表情的细节——尽管事实上只有黑白色相间的边界包含关于脸部的任何信息。此外,即使是这个最小的信息量也是不明确的,因为边界也可以是光和投射阴影之间的过渡或者局限于物体本身。
“在我们的研究中,使用了Mooney脸,有意违反两点期望:首先,我们总是看到直立的脸,其次,光线从上面照下来。其结果是脸部识别能力明显变差和变慢,”歌德大学脑成像中心的Michael Wibral教授解释道。
在这种情况下,大脑会发生什么变化?最新理论,“预测编码”论表明,如果预测不被满足,信号只能被传至更高级脑区进行处理。因此,就发生了大脑区域信号活动增加。然而,也存在竞争性理论,其预测恰恰相反。
最近,当法兰克福的科学家在STRüngmann研究所发现,大约在90赫兹左右脑电活动增加,信号由脑的低级区域向高级区域传递,直接测试理论才成为可能。““如果一个预测误差是通过生成图像诱导出来的,这与我们毕生所学的关于日常视觉的真实情况相违背,然后,我们应该看到当错误发生时,脑电活动对此产生的反应是在90 赫兹水平其活性增加。我们能够通过实验方法加以证实,”Wibral解释。“我们还能够看到,这些‘错误的脑电波’的强度随着识别所需时间的增加而增加。这表明,这些脑电波不只是启动修正,而且在我们的知觉中也起到因果作用,”Wibral继续道。该结果是非常重要的,因为这些脑电波在精神分裂症和自闭症谱系障碍患者似乎也表现为显着受损。这是过去几年在法兰克福脑成像中心实验室测量所得。研究人员现在希望能更好地了解这两种疾病,并寻找帮助患者更有效地纠正他们预测错误的方法。