基于影像数据的正常人及盲人听觉皮层信息处理机制研究

发布时间：2020-03-29 19:26

【摘要】：听觉认知过程中功能分离的腹侧和背侧通路被认为分别处理声音的模式信息与空间方位信息。尽管目前听觉双通路模型已被广泛接受,但是两个神经通路之间的独立性如何、是否存在信息交互,以及视觉经验是否会影响皮层组织结构依然存在争议。此外,现有关于声音感知机制的研究大多是基于单变量分析,缺乏多体素的模式信息。本研究中,我们招募了视觉正常和盲人被试,采集其在同时执行声音类别辨别与空间定位任务时的功能磁共振成像(fMRI)数据。创造性地,我们使用表征相似性分析(RSA)结合最小非负均方误差(LSM)方法估计出的交叉验证拟合模型研究四个预先定义的感兴趣区域的神经表征模式。我们发现,前部颞上回(aSTG)和额下联合区(IFJ)与声音模式信息更相关,而后部颞上回(pSTG)和顶下小叶(IPL)则更偏向于处理空间方位信息。更进一步,基于探照灯“searchlight”方法的全脑RSA分析发现,不同类别声音的表征也涉及到了不同的脑网络,盲人被试组观察到了类似的现象,这表明视觉经验的缺失可能并不影响大脑不同通路以及不同脑网络间的功能分离,即我们的大脑是以任务特异性、模态独立性的策略进行组织的。同时,我们也观察到了盲人被试在传统视觉区的大脑皮层重组现象,例如枕中回(MOG)被“征用”来跨模态参与听觉信息的处理过程。我们的研究从多体素的视角探索了参与编码不同类别声音以及声音方位信息的皮层网络,并进一步提出了改进听觉双通路模型的必要性。
【图文】：

磁共振成像,设备

认知神经科学在二十世纪末兴起，属于认知科学和神经科学学科交叉其主要关注于不同认知任务下脑激活及其产生机制。旨在探索并理解何协调不同层次上的组件来控制不同认知任务的执行，主要包括分子神经细胞层次以及不同脑区之间的协调控制过程。认知神经科学的研然并不仅仅是人脑，它关注于神经系统等不同认知过程中所涉及到的，与传统的重点关注行为表现的心理学不同，认知神经科大学以磁共像方法为基础，，如图 1-1 所示，摒弃包含更多主观情感的心理行为表另一方面，与分子细胞探针等侵入式技术相比，脑影像又可以对人体取大脑的生理信息，更加客观，也可以结合多种不同优势的技术，比辨率高的磁共振成像、时间分辨率高的脑电以及时空分辨率适中的近等技术的结合使用，充分发挥其优势，给我们研究大脑提供了包含结状态以及连接等多个角度的信息。在数据分析过程中，需要计算机的理海量的高维脑数据。所以，认知神经学涉及到了诸如认知科学、脑脑影像、神经科学以及计算机科学等多个学科的交叉。

磁共振,听觉皮层,层级组织,猕猴

图 1-2 猕猴听觉皮层层级组织形式然而，对于背腹侧两个通路间结构功能的分离依然存在诸多争议，一的磁共振研究表明，声音刺激中的方位信息可以促进初级听觉皮层（rycortex,PAC）对听觉对象的编码效率[14]，这也预示着对听觉背腹侧晰的人为划分是不合适的。一项来自脑磁图（Magnetoencephalography究表明听觉认知过程中背腹侧通路是存在信息交互的[15, 16]，腹侧与声音空间信息的编码[17]，更进一步，枕叶是否处于听觉信息处理清楚，最近一个关于脑损伤病人的研究发现枕叶病灶显著影响声音定尽管其他一些研究支持听觉信息处理通路并不涉及枕叶区域的假设 Bizley 等人综述文章[10]。因此，这些争议区域具体在听觉信息认知用有待进一步的深入研究探索。视觉缺失患者（盲人）在声音感知方面的先天优势已经被已有研究证可[18, 19]，这给我们研究人类大脑的听觉处理机制提供了新奇的视量关于盲人群体的研究表明传统的视觉相关脑区被“征用”去处理
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.4;R338.3

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