想象一下,你身處雞尾酒派對的深入交談中,周圍的其他客人都在交流戰爭故事和八卦。為了理解所有的噪音(也就是說,正確地處理場景並知道注意力應該集中在哪裡),大腦必須接收並整合所有的感官線索。經典神經科學認為,每種感官收集的資訊在專門區域處理後才會被綜合。但是,最近的研究表明,訊號的整合必須更早發生,例如,面孔可以與聲音匹配,聲音可以與觸控匹配,氣味可以與味道匹配。
一個德國研究團隊正在透過繪製獼猴大腦聽覺(聽力)皮層不同區域對視覺刺激的反應,來幫助推翻傳統理論。這些科學家在本週的《神經科學雜誌》上報告了他們的發現,揭示了用於處理聲音區域後部的區域實際上對觀看影片表現出更高的反應,即使聲音被靜音。這種現象可能是定位聲音來源的先天機制的一部分,並且可能對試圖對抗以聽覺缺陷為特徵的疾病(如閱讀障礙)的科學家有用。
克里斯托夫·凱澤(Christoph Kayser)是德國圖賓根馬克斯·普朗克生物控制論研究所的研究科學家,他說他的團隊繪製了猴子的聽覺皮層,根據每個區域處理的聲音訊率將其分為11個區域。 “這使我們能夠搜尋大腦的哪些部分通常會被聽覺刺激啟用,”他說,“並將聽覺區域(例如初級聽覺皮層)與更高階的聽覺區域分開。”
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該團隊使用 fMRI 監測麻醉(以及清醒)的獼猴,當它們觀看影片(有聲音和無聲音)時,以及當僅播放影片的音軌時,它們在聽。在麻醉的猴子中,研究人員觀察到,當動物暴露於視覺刺激以及伴隨影片的聲音時,聽覺皮層的尾帶(整個豆形區域後部的兩個區域)被啟用。更多區域在完全清醒的動物中做出反應,但它們都位於聽覺皮層的最後端區域。凱澤說,啟用的增加“可能是注意力和對刺激進行更清醒處理的原因,這在某種程度上在清醒的動物中是無法控制的,因為我們並不真正知道它們感知到什麼或它們在想什麼。”
目前的發現證實了之前的研究,這些研究表明人類聽覺皮層的尾部區域參與解釋視覺語音,但無法使用 fMRI 正確定位這種關聯。凱澤和他的同事現在正致力於更好地理解人類皮層中聽覺區域的對映。華盛頓特區喬治城大學醫學中心的生理學家和生物物理學家約瑟夫·勞斯切克(Josef Rauschecker)說,幾項研究表明,人類大腦的組織結構與低等靈長類動物相似,尤其是在視覺系統方面。“聽覺方面也可能如此,儘管確切的同源性還需要研究出來,”他說。“功能性 MRI 是一項很棒的技術,可以應用於這兩個物種,因此可以在比較它們方面發揮重要作用。”
深入瞭解人類聽覺皮層管理多感官效應的方式可能有助於更好地理解涉及聽覺缺陷的疾病,例如閱讀障礙。“我不會說我們現在有任何應用,”凱澤說。“對於許多這些[缺陷],我們並不真正知道它們發生在聽覺系統的哪個位置,這是需要仔細定位的。”
愛荷華大學的神經學家丹尼爾·特拉內爾(Daniel Tranel)更加樂觀,他說,早期階段對感覺整合的瞭解“可能有助於科學家查明非凡感覺處理的來源,例如創造力和天賦,以及異常的感覺處理,如精神分裂症中所見。”