为什么我们回忆往事时,脑海中的画面会如同照片般清晰?长期以来,视觉想象的生物学基础一直是神经科学领域的未解之谜。近日,西达赛奈医学中心(Cedars-Sinai)的研究团队在《科学》杂志发表研究,首次破解了人类大脑“重现”视觉图像的神经密码。
研究人员招募了16名植入电极以监测癫痫发作的受试者,记录了他们在观察面孔和物体图像,以及随后凭记忆想象这些图像时的神经元电活动。研究发现,当人们进行视觉想象时,大脑中负责高阶视觉处理的梭状回(Fusiform Gyrus)会重新激活初次感知时约40%的神经元,且放电模式与感知时完全一致。
为了精准解读这些神经信号,研究团队引入了先进的人工智能深度视觉神经网络。通过将神经元的电活动转化为数值描述,科学家不仅成功解码了神经元对特定视觉特征的响应逻辑,还利用生成式AI验证了这些编码的准确性,证明了大脑在想象时确实在“重演”感知过程。
该研究的共同资深作者、西达赛奈神经外科教授Ueli Rutishauser博士指出,这种共享的神经机制解释了为何心理图像如此真实。同时,研究也发现,想象时仅激活了感知时约40%的神经元,这种“音量控制”机制可能是大脑区分现实与虚构的关键。这一发现为治疗PTSD、强迫症等涉及失控性生动意象的心理疾病开辟了新路径,未来医生或许能通过调节这些神经元的活动强度,减轻患者创伤性回忆的痛苦。
Wadia, V., et al. (2024). Neural codes for visual imagery in the human brain. Science. DOI: 10.1126/science.adq7492
Original Research: Closed access.
“A shared code for perceiving and imagining objects in human ventral temporal cortex” by V. S. Wadia, C. M. Reed, J. M. Chung, L. M. Bateman, A. N. Mamelak, U. Rutishauser, and D. Y. Tsao. Science
DOI:10.1126/science.adt8343