面孔相關(guān)的雙穩(wěn)態(tài)知覺的腦結(jié)構(gòu)及功能基礎(chǔ).pdf

1、當(dāng)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(dǎo)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(yù)測的循環(huán)往復(fù)的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(dāng)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(chǔ)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(shù)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(zhuǎn)換的速率個體間差異的神經(jīng)結(jié)構(gòu)及功能基礎(chǔ)還未明確，特別是同時考慮感覺皮層的灰質(zhì)結(jié)構(gòu)以及高級腦區(qū)自上而下的調(diào)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(nèi)容信息，

3、哪些神經(jīng)或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的激活決定了不同個體雙穩(wěn)態(tài)知覺的轉(zhuǎn)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(chǔ)和任務(wù)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(jié)構(gòu)及功能基礎(chǔ)，以及個體在進行雙穩(wěn)態(tài)知覺轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)和功能基礎(chǔ)提供了有價值的腦影像學(xué)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(xué)（voxel-based m

4、orphometry。VBM）的研究方法對魯賓面孔-花瓶錯覺圖形的轉(zhuǎn)換速率與感覺皮層的灰白質(zhì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)關(guān)系進行了測量。實驗發(fā)現(xiàn)，左側(cè)梭狀回面孔區(qū)（fusiform face area，F(xiàn)FA）的局部灰質(zhì)體積/密度和轉(zhuǎn)換速率呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。然后，基于腦結(jié)構(gòu)分析的結(jié)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(rèn)知加工腦區(qū)到感覺皮層的自上而下的調(diào)節(jié)機制對雙穩(wěn)態(tài)知覺轉(zhuǎn)換速率的影響。知覺轉(zhuǎn)換速率和格蘭杰因果

5、相關(guān)分析的結(jié)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(rèn)知腦區(qū)對左側(cè)FFA的自上而下的因果調(diào)節(jié)和知覺轉(zhuǎn)換速率呈顯著的正相關(guān)。這些結(jié)果說明了左側(cè)FFA作為視知覺加工的關(guān)鍵腦區(qū)，與魯賓面孔-花瓶圖形的雙穩(wěn)態(tài)知覺轉(zhuǎn)換有著密切的關(guān)系。
　　實驗二：基于實驗一的結(jié)果，以及以往雙穩(wěn)態(tài)知覺研究的基礎(chǔ)，我們設(shè)計了任務(wù)相關(guān)的

6、fMRI實驗，并預(yù)先定義好了包括雙側(cè)FFA在內(nèi)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(jié)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(guān)關(guān)系。說明梭狀回面孔區(qū)在雙穩(wěn)態(tài)知覺轉(zhuǎn)換過程中，

7、對魯賓面孔-花瓶雙穩(wěn)態(tài)知覺的知覺轉(zhuǎn)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(biāo)的結(jié)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(cè)外側(cè)枕葉（LO）、左側(cè)梭狀回面孔區(qū)（lFFA）以及雙側(cè)顳上溝（STS）在內(nèi)的高級視知覺皮層的神經(jīng)表征。但是，類別信息指標(biāo)的結(jié)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(nèi)容這一高級視知覺信息，這些腦區(qū)包括右側(cè)枕葉面孔區(qū)（rOFA）、雙側(cè)梭狀回面孔區(qū)（FFA）以及雙側(cè)顳

8、上溝（STS）腦區(qū)。
　　本研究首次結(jié)合了基于體素的形態(tài)學(xué)分析以及靜息態(tài)格蘭杰因果分析的方法在大學(xué)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(chǔ)。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(zhuǎn)換速率的關(guān)系中，高級認(rèn)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(jié)果以及前人研究，我們又設(shè)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(wù)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(zhuǎn)換任務(wù)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(jié)果，我們認(rèn)為：（1）FFA的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換特征，這個過程可能是受SPL和PCC這些高級認(rèn)知加工腦區(qū)相關(guān)的注意功能所控制調(diào)節(jié)的。（2）FFA在雙穩(wěn)態(tài)知覺轉(zhuǎn)化過程中，對