自我身体感知的行为学和电生理研究

发布时间：2023-04-25 20:59

　　身体拥有感(Body ownership)是构成自我意识(Self-consciousness)最核心的组成部分之一。准确识别自身身体及其在空间中的位置,对于个体生存以及与外界环境的交互至关重要。由于外界环境和自身身体的状态时刻在发生改变,因此,我们大脑神经系统需要通过动态地整合不同模态的感觉信号以及身体的内在表征(Internal body representation)来维持对自身身体相对稳定的感知。近年来,基于多感觉整合的身体错觉实验发现,在特定的外界刺激条件下,大脑对于身体拥有感以及身体空间位置的感知也会发生改变。这些研究还发现,身体空间位置以及身体拥有感编码中的许多因素与多感觉整合机制存在密切联系。然而,到目前为止,身体拥有感与多感觉信息的整合究竟存在怎样的计算关系,以及其神经元和环路水平的编码机制却仍不清楚。本论文主要利用自主搭建的虚拟现实运动平台,分别从人与猕猴的行为学比较、模型拟合、单细胞记录等方面研究手臂拥有感与视觉-本体感觉整合的计算关系以及相关的神经机制。我们通过人与猕猴的行为学对比以及模型拟合分析,建立了适用于动物身体自我意识研究的行为学任务,并提出了基于客观行...

【文章页数】：167 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
内容摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 概论
    1.2 多感觉信息整合
    1.3 基于橡皮手错觉的身体自我意识研究
        1.3.1 橡皮手错觉的行为学范式
        1.3.2 橡皮手错觉中错觉强度的主观测量
        1.3.3 橡皮手错觉中错觉强度的客观测量
    1.4 身体自我意识的多感觉整合基础
        1.4.1 橡皮手错觉受到时-空条件的调控
        1.4.2 橡皮手错觉还受到其他约束条件的调控
        1.4.3 橡皮手错觉对其他感觉过程的影响
    1.5 身体自我意识的神经生理学证据
        1.5.1 动物电生理研究
        1.5.2 人类脑影像研究
    1.6 身体自我意识的理论模型
        1.6.1 身体自我意识的概念模型
        1.6.2 基于多感觉整合的计算模型
            1.6.2.1 基于贝叶斯理论的最优整合模型
            1.6.2.2 基于等级贝叶斯的因果推断模型
    1.7 问题提出、研究意义及研究内容
        1.7.1 问题提出
        1.7.2 研究目标
        1.7.3 拟解决的关键问题
        1.7.4 研究意义及创新性
第二章 人与猕猴手臂拥有感的行为学研究
    1.8 研究背景
    1.9 材料与方法
        1.9.1 人类被试
        1.9.2 实验动物
        1.9.3 实验设备与行为学任务
            1.9.3.1 实验设备与追踪系统
            1.9.3.2 行为学任务
            1.9.3.3 正确区域定义及本体感觉偏移测量
            1.9.3.4 人类行为学实验一
            1.9.3.5 人类行为学实验二
            1.9.3.6 猕猴行为学实验
        1.9.4 猕猴行为学训练
        1.9.5 数据分析与模型拟合
            1.9.5.1 手臂空间位置与本体感觉偏移
            1.9.5.2 最优整合模型
            1.9.5.3 贝叶斯因果推断模型
            1.9.5.4 模型拟合
            1.9.5.5 模型比较
            1.9.5.6 问卷结果及其与Pcom的相关性分析
    1.10 实验结果
        1.10.1 行为学实验一中被试的本体感觉偏移
        1.10.2 猕猴的本体感觉偏移
        1.10.3 人类与猕猴行为学结果的模型拟合
        1.10.4 行为学实验二中被试的本体感觉偏移和问卷结果
        1.10.5 模型预测的Pcom与错觉打分存在显著相关
        1.10.6 身体无关视觉条件下的本体感觉偏移和错觉打分结果
        1.10.7 手臂条件和身体无关视觉条件的模型拟合结果比较
    1.11 讨论
第三章 猕猴手臂拥有感的电生理研究
    1.12 研究背景
    1.13 材料与方法
        1.13.1 实验动物
        1.13.2 实验设备与行为学任务
        1.13.3 猕猴行为训练
        1.13.4 猕猴手术
        1.13.5 行为学数据分析与模型拟合
        1.13.6 眼动数据采集与分析
        1.13.7 电生理数据采集与分析
            1.13.7.1 电生理数据预处理
            1.13.7.3 单个神经元的概率解码分析
            1.13.7.4 群体神经元VP-weight计算
            1.13.7.5 群体神经元解码分析
    1.14 实验结果
        1.14.1 行为学结果与模型拟合
        1.14.2 记录位点
        1.14.3 示例神经元反应
        1.14.4 目标点维持阶段单个神经元反应与Pcom动态变化的相关性
        1.14.5 目标点维持阶段群体神经元反应与Pcom动态变化的相关性
        1.14.6 群体神经元反应与猕猴眼动、手臂空间位置等信息无关
        1.14.7 准备阶段单个神经元反应与Pcom动态变化的相关性
        1.14.8 准备阶段群体神经元反应与Pcom动态变化的相关性
        1.14.9 群体神经元反应对Pcom的解码分析
        1.14.10 身体无关视觉条件下的行为学结果与模型拟合
        1.14.11 身体无关视觉条件下的神经元反应
    讨论
第四章 橡皮手错觉减缓疼痛的行为学研究
    1.15 研究背景
    1.16 材料与方法
        1.16.1 被试
        1.16.2 预实验
        1.16.3 正式实验
        1.16.4 痛觉刺激
        1.16.5 数据分析
    1.17 实验结果
        1.17.1 橡皮手错觉的打分结果
        1.17.2 橡皮手错觉组中痛觉打分显著降低
        1.17.3 橡皮手错觉强度与痛觉打分降低存在显著相关
    1.18 讨论
第五章 讨论与结论
    1.19 总讨论
        1.19.1 身体拥有感与多感觉信号整合的关系
        1.19.2 模型中先验概率的生理意义及其与身体内在表征的关系
        1.19.3 身体拥有感编码的神经机制——额-顶叶神经环路
        1.19.4 身体拥有感对感觉加工的影响——橡皮手错觉的镇痛机制
    1.20 总结论
        1.20.1 人与猕猴对手臂位置的编码依赖于视觉-本体感觉整合
        1.20.2 视觉-本体感觉来自同一来源的后验概率反映了手臂的拥有感
        1.20.3 手臂拥有感的编码还依赖于先验的身体内在表征
        1.20.4 前运动皮层神经元参与手臂拥有感的编码
        1.20.5 前运动皮层神经元对手臂拥有感的编码受身体内在表征的调控
        1.20.6 改变身体拥有感对痛觉感知的影响
    1.21 未来工作展望
参考文献
个人简历
致谢



本文编号：3801055