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人們聽見遠處傳來的腳步聲，余光瞥見晃動的身影，即知有人迎面而來。無論是見其人還是聞其聲，人類都能夠敏銳捕捉到生物運動信號。視聽信號的同步出現(xiàn)更是促進了人們對生物運動的探測和感知。這種促進效應(yīng)要求人腦協(xié)調(diào)不同感官接收生物運動信息，并利用自然的視聽對應(yīng)關(guān)系進行多感覺整合，從而產(chǎn)生一定的知覺增益。近期，中國科學(xué)院心理研究所研究員蔣毅團隊組借助腦電技術(shù)揭示了上述過程背后的動態(tài)神經(jīng)振蕩編碼機制，發(fā)現(xiàn)了生物運動信息的視聽整合包含精密的腦波“協(xié)奏”。在前期研究的基礎(chǔ)上，該研究考察了節(jié)律結(jié)構(gòu)的神經(jīng)追蹤在生物運動多感覺加工中的作用與機制。實驗對比了人類在加工視覺、聽覺、視聽生物運動信息時的腦活動。實驗發(fā)現(xiàn)，在視聽雙通道條件下，大腦皮層中的神經(jīng)活動能夠追蹤人類行走運動中的層級節(jié)律結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為步態(tài)周期頻率和腳步周期頻率上神經(jīng)振蕩能量的增強。同時，在兩種頻率上，視聽條件下的神經(jīng)追蹤效應(yīng)均大于單通道條件，產(chǎn)生了多感覺增益效應(yīng)。不同頻率上的皮層追蹤效應(yīng)表現(xiàn)出不同的多感覺整合模式：在步態(tài)周期頻率上表現(xiàn)為超加式整合，而在腳步周期頻率上表現(xiàn)為加和式整合。實驗證實，上述效應(yīng)在不同運動速度的生物運動刺激上可穩(wěn)定出現(xiàn)。不同于線性加和，超加式整合反映視覺和聽覺信號的協(xié)同交互，或通過增強神經(jīng)激活帶來信息加工的增益，提示兩種層級的神經(jīng)追蹤效應(yīng)或在功能上存在差異。進一步，實驗通過納入倒立的生物運動刺激作為控制，分離了上述不同層級的神經(jīng)追蹤效應(yīng)在生物運動特異性與一般性的視聽整合過程中的作用。研究對比正立和倒立條件下的視聽整合效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，在步態(tài)周期頻率上，正立條件下的視聽一致性效應(yīng)強于倒立條件，說明較寬時間尺度下的皮層追蹤參與特異于自然生物運動線索的視聽整合；而在腳步周期頻率上，正立和倒立條件均觀察到視聽一致性效應(yīng)，但二者無顯著差異，意味著較窄時間尺度下的皮層追蹤反映領(lǐng)域通用的視聽整合過程。同時，由于生物運動的多感覺整合能力損傷與自閉癥等社會認知障礙相關(guān)，實驗探討了生物運動視聽整合的神經(jīng)編碼與自閉特質(zhì)之間的潛在關(guān)聯(lián)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，步態(tài)周期的皮層追蹤效應(yīng)與個體的自閉癥特質(zhì)相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，不同模態(tài)、不同時間尺度的皮層追蹤以各異的模式協(xié)同作用，實現(xiàn)了生物運動特異性和領(lǐng)域一般性的多感覺加工。多模態(tài)生物運動皮層追蹤與自閉特質(zhì)相關(guān)，提示探究其作為自閉癥早期神經(jīng)標志的可能性，有望為認知障礙疾患的早期診斷與干預(yù)提供潛在的客觀指標。上述研究及系列前期工作，從單通道到多通道、從行為到神經(jīng)層面，闡明了多感覺生物運動信息加工的認知神經(jīng)機制，揭示了不同層級皮層追蹤對應(yīng)的潛在認知功能差異。這些發(fā)現(xiàn)為探討其他具有層級節(jié)律特征的自然刺激如語言、音樂的多感覺加工提供了啟示。同時，結(jié)合團隊關(guān)于節(jié)律信息調(diào)控視覺注意和意識的成果，該研究揭示了人腦自發(fā)利用層級時間結(jié)構(gòu)優(yōu)化信息加工、適應(yīng)動態(tài)環(huán)境的普遍規(guī)律，為發(fā)展新型神經(jīng)調(diào)控技術(shù)提供了理論依據(jù)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在eLife上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會、科學(xué)技術(shù)部、中國科學(xué)院和中國博士后科學(xué)基金會等的支持。論文鏈接研究發(fā)現(xiàn)多層級神經(jīng)追蹤協(xié)同實現(xiàn)生物運動視聽整合