猴子看,猴子听

研究人员确定了猕猴大脑听觉皮层中对视觉刺激做出反应的区域,为灵长类动物如何整合感官信息提供了线索

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想象一下,你身处鸡尾酒派对的深入交谈中,周围的其他客人都在交流战争故事和八卦。为了理解所有的噪音(也就是说,正确地处理场景并知道注意力应该集中在哪里),大脑必须接收并整合所有的感官线索。经典神经科学认为,每种感官收集的信息在专门区域处理后才会被综合。但是,最近的研究表明,信号的整合必须更早发生,例如,面孔可以与声音匹配,声音可以与触摸匹配,气味可以与味道匹配。

一个德国研究团队正在通过绘制猕猴大脑听觉(听力)皮层不同区域对视觉刺激的反应,来帮助推翻传统理论。这些科学家在本周的《神经科学杂志》上报告了他们的发现,揭示了用于处理声音区域后部的区域实际上对观看视频表现出更高的反应,即使声音被静音。这种现象可能是定位声音来源的先天机制的一部分,并且可能对试图对抗以听觉缺陷为特征的疾病(如阅读障碍)的科学家有用。

克里斯托夫·凯泽(Christoph Kayser)是德国图宾根马克斯·普朗克生物控制论研究所的研究科学家,他说他的团队绘制了猴子的听觉皮层,根据每个区域处理的声音频率将其分为11个区域。 “这使我们能够搜索大脑的哪些部分通常会被听觉刺激激活,”他说,“并将听觉区域(例如初级听觉皮层)与更高级的听觉区域分开。”


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该团队使用 fMRI 监测麻醉(以及清醒)的猕猴,当它们观看视频(有声音和无声音)时,以及当仅播放视频的音轨时,它们在听。在麻醉的猴子中,研究人员观察到,当动物暴露于视觉刺激以及伴随视频的声音时,听觉皮层的尾带(整个豆形区域后部的两个区域)被激活。更多区域在完全清醒的动物中做出反应,但它们都位于听觉皮层的最后端区域。凯泽说,激活的增加“可能是注意力和对刺激进行更清醒处理的原因,这在某种程度上在清醒的动物中是无法控制的,因为我们并不真正知道它们感知到什么或它们在想什么。”

目前的发现证实了之前的研究,这些研究表明人类听觉皮层的尾部区域参与解释视觉语音,但无法使用 fMRI 正确定位这种关联。凯泽和他的同事现在正致力于更好地理解人类皮层中听觉区域的映射。华盛顿特区乔治城大学医学中心的生理学家和生物物理学家约瑟夫·劳斯切克(Josef Rauschecker)说,几项研究表明,人类大脑的组织结构与低等灵长类动物相似,尤其是在视觉系统方面。“听觉方面也可能如此,尽管确切的同源性还需要研究出来,”他说。“功能性 MRI 是一项很棒的技术,可以应用于这两个物种,因此可以在比较它们方面发挥重要作用。”

深入了解人类听觉皮层管理多感官效应的方式可能有助于更好地理解涉及听觉缺陷的疾病,例如阅读障碍。“我不会说我们现在有任何应用,”凯泽说。“对于许多这些[缺陷],我们并不真正知道它们发生在听觉系统的哪个位置,这是需要仔细定位的。”

爱荷华大学的神经学家丹尼尔·特拉内尔(Daniel Tranel)更加乐观,他说,早期阶段对感觉整合的了解“可能有助于科学家查明非凡感觉处理的来源,例如创造力和天赋,以及异常的感觉处理,如精神分裂症中所见。”

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