視聽相互作用的源定位及皮層網(wǎng)絡(luò)分析.pdf

1、日常生活中，人們常常需要整合來自不同感覺器官的信息來認(rèn)識(shí)外部世界。作為人類非常重要的兩個(gè)感覺通道，視覺和聽覺之間的相互作用一直備受關(guān)注。在視聽交互的過程中，一致的視聽刺激能夠促進(jìn)認(rèn)知而不一致的視聽刺激則可能會(huì)干擾認(rèn)知。雖然對(duì)視聽一致性的研究已經(jīng)取得了很多成果，但是對(duì)于視聽刺激的變化的感知至今卻少有研究，而視聽刺激變化的一致性問題以及該情況下大腦活動(dòng)的源和皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究就更加缺乏了。因此，本文旨在研究視覺影響下受試者對(duì)聽覺響度的變化進(jìn)

2、行判斷的過程，以幫助我們更好地理解人類的心理認(rèn)知過程和視聽交互作用的神經(jīng)機(jī)制。
　　在實(shí)驗(yàn)中，我們讓12名受試者判斷先后呈遞的兩個(gè)聽覺刺激在響度上是否發(fā)生變化，同時(shí)可能伴隨或者不伴隨兩個(gè)同步的視覺刺激（圓盤的大小可能相同或者不同）。行為學(xué)和腦電信號(hào)都被采集以進(jìn)行分析。
　　為了尋找頭皮腦電對(duì)應(yīng)的顱內(nèi)源，從而定位認(rèn)知活動(dòng)涉及的腦區(qū)，神經(jīng)領(lǐng)域的學(xué)者們采用了許多方法，其中偶極子定位法（DipoleLocalization Meth

3、od, DLM）是進(jìn)行腦電溯源分析的一種常用方法。而在描述大腦皮層間的相互作用時(shí)，相較于以往的互相關(guān)、互信息等方法，部分直接相干（Partial Directed Coherence, PDC）法更好地體現(xiàn)了皮層區(qū)域之間作用的強(qiáng)度和方向，并且這種因果性的聯(lián)系體現(xiàn)的是通道間的直接相關(guān)性?；谀X電信號(hào)的高時(shí)間分辨率，本文通過DLM和PDC研究視聽交互不同階段大腦的激活情況以及在變化的視覺影響下對(duì)聽覺響度進(jìn)行變化判斷的皮層相互作用網(wǎng)絡(luò)，以了解

4、這一認(rèn)知過程中大腦活動(dòng)的時(shí)空特性。
　　行為學(xué)的結(jié)果顯示，不論視覺還是聽覺刺激存在信息變化時(shí)，受試者更易受到視聽一致性的影響。通過對(duì)采集到的頭皮腦電信號(hào)做事件相關(guān)電位（Event-related Potential, ERP）差異波和統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)視聽交互作用最顯著的兩個(gè)時(shí)間窗，即160-200 ms和300-400 ms，然后進(jìn)行溯源分析和皮層網(wǎng)絡(luò)分析。（1）利用DLM分別在160-200 ms和300-400 ms時(shí)間窗進(jìn)

5、行溯源分析，發(fā)現(xiàn)（i）第一個(gè)時(shí)間窗內(nèi)有兩個(gè)偶極子，分別是腦島（BA13）和壓后皮層乏顆粒區(qū)（BA30），它們可能分別參與第一個(gè)視聽刺激的交互作用以及相應(yīng)的工作記憶；（ii）第二個(gè)時(shí)間窗內(nèi)也有兩個(gè)偶極子，前運(yùn)動(dòng)區(qū)皮質(zhì)（BA6）可能主要參與了決策的做出和聲音響度的區(qū)分，而尾狀核可能是與第二個(gè)刺激的視聽交互作用以及前后兩個(gè)聲音區(qū)分任務(wù)中的工作記憶相關(guān)。（2）PDC的分析考慮到上述時(shí)間窗以及建模的穩(wěn)定性，選擇49-198 ms和271-420

6、ms兩個(gè)時(shí)間窗口進(jìn)行，基本將溯源分析的兩個(gè)窗口包括在內(nèi)。發(fā)現(xiàn)（i）在第一個(gè)窗口中，半球內(nèi)部與半球間的聯(lián)系強(qiáng)度近似。視聽刺激相較于單一模態(tài)的刺激，左半球內(nèi)及半球間（尤其是左半球向右半球）聯(lián)系增強(qiáng)。對(duì)于視聽刺激來說，除了有左側(cè)顳葉和雙側(cè)枕葉加入到刺激處理過程中，額葉與枕葉以及中央頂區(qū)與枕葉的有向連接可能反應(yīng)了視聽刺激的交互作用。（ii）到了第二個(gè)窗口，視聽刺激相較于單一模態(tài)的刺激，左半球向右半球的聯(lián)系大大增強(qiáng)且右半球內(nèi)交互作用增強(qiáng)。與單一模

7、態(tài)相比，視聽網(wǎng)絡(luò)中兩側(cè)額葉發(fā)揮著重要的作用，且雙側(cè)頂葉和額葉之間的聯(lián)系（P3->F4, P4->F3）增強(qiáng)。
　　本文的初步結(jié)果表明，在視聽刺激變化判斷任務(wù)中，隨著時(shí)間的推移，大腦活動(dòng)的顱內(nèi)源發(fā)生變化，皮層網(wǎng)絡(luò)顯示大腦右側(cè)半球占據(jù)了主導(dǎo)地位，并且額葉和頂葉在高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)（即決策和區(qū)分）中發(fā)揮了重要的作用。這不僅將視聽一致性的研究擴(kuò)展到了變化感知上，還進(jìn)一步闡述了交互過程中的時(shí)空動(dòng)態(tài)特性以及因果性的皮層相互作用，揭示了視聽交互作用的