人类腹侧枕颞皮质模块化和分布式加工的磁共振成像研究

In many recent theoretical accounts, the longstanding debate in neuroscience regarding modular and distributed processing has been somewhat reconciled, but only in principle; systematic empirical research is required to confirm underlying principles and possibly establish new ones. Recent progress in research in the ventral occipitaltemporal cortex (VOT) of the human brain and newly developed technologies provide a good opportunity to resolve the fundamental issues. Based on the applicant's early work, the current project will use high-resolution magnetic resonance imaging, high angular and resolution diffusion imaging, and multivariate pattern analyses technologies, to precisely characterize the internal functional organization principles in the VWFA and FFA, as well as the interaction between these areas and related regions. This project will not only make substantial breakthroughs in understanding the nature of how the VOT processes visual information, but will also provide more comprehensive insights regarding the general principle of information processing especially with regard to the relationship between modular and distributed processing in the human brain.

神经科学领域长期存在模块化和分布式加工两种对立的争论，这些争论近期在理论上趋向于调和，但尚缺乏系统的实证研究。近年来对人脑枕颞皮质（ventral occipitaltemporal cortex，VOT）所取得的丰富研究成果和近期发展起来的各种新技术为解决上述神经科学的重大基本问题提供了契机。基于申请人的工作基础，本项目将采用高分辨率功能磁共振成像和高角、高分辨率白质成像以及多元时空模式分析技术，精细地刻画腹侧枕颞区梭状回脸孔区（fusiform face area, FFA）和视觉词形区（visual word form area, VWFA）的内部功能组织方式，并系统地考察这些脑区与其它相关脑区之间的相互作用机制。该项目不但将对认识VOT知觉功能的工作原理有实质性突破，而且有助于加深理解人脑模块化和分布式加工的普遍性原则。

本项目针对神经科学领域长期存在模块化和分布式加工两种对立的争论，采用多种磁共振成像、脑电和分析技术，精细地刻画了位于人脑腹侧枕颞皮质（ventral occipitotemporal cortex，VOT）的梭状回脸孔区（fusiform face area, FFA）和视觉词形区（visual word form area, VWFA）的内部功能组织规律，并系统地考察了这些脑区与其它相关脑区之间的相互作用机制。具体地，FFA可以分为多个亚区，其功能各有不同。它们表征了脸孔刺激的不同信息，通过互相合作的方式完成对脸孔信息的整个加工过程。而对文字加工系统，尽管以左脑为主导，但右脑也参与初级视觉信息加工和语义加工。我们还发现脸孔加工和文字加工既有竞争关系，也有促进关系，主要取决于文字经验的积累。我们还在国际上首次于双侧枕叶皮层发现了一个新的文字加工区，并对其功能特征进行了研究。更为重要的是，通过两个加工系统的研究，本项目探讨了“为什么腹侧枕颞叶皮层的功能组织是这样的？”这个更基本的科学问题，从而自然地衍生了新的科研思路，即功能区之间信息整合可能是以预期编码形式而不是以简单的线性重复学习方式进行的。该项目不但将对认识VOT知觉功能的工作原理有实质性突破，而且有助于加深理解人脑模块化和分布式加工的普遍性原则。.在本项目资助下，我们还进行了磁共振方法学研究和神经系统疾病的认知问题研究。同时，我们培养了一批青年教师（两人获得国家自然科学基金）和研究生（两人获得博士学位，7人被国内外知名大学录取）。此外，我们还与国内外合作者进行了广泛而深入地交流，不但促进了本项目的研究进展，而且合作开展了与本项目相关的研究项目。