嗅视整合的时空特征及其神经通路

To process an object, the neural system usually combines sensory inputs from multiple modalities to form a coherent perceptual representation. Olfaction is typically considered a vestigial sense, yet recent research indicates that it readily integrates with vision and modulates visual perception in a congruency-based manner. Such olfactory-visual interaction requires the coupling between olfactory and visual inputs, but the spatiotemporal dynamics remain largely uncharted. The proposed project aims to tackle this issue using both psychophysical and neuroimaging methods in human subjects. We are particularly interested in (1) the spatiotemporal dynamics of olfactory-visual integration, (2) how spatiotemporal relationship between olfactory and visual inputs influences visual processing, (3) whether the spatiotemporal dynamics of olfactory-visual integration is subject to experiential modulation, and (4) the neural pathway subserving the dynamic binding of olfactory and visual signals. The project is expected to provide systematic data regarding the spatiotemporal characteristics of olfactory-visual interaction and will help refine the existing framework of cross-modal object representation.

神经系统在编码外界物体时需要将来自不同通道的信息整合到一起。嗅觉长期被认为是一个无足轻重的退化感官。然而，最近的研究揭示嗅觉可以自动化地影响视觉加工；这种嗅视的交互作用取决于对物体信息的整合编码，要求嗅觉和视觉输入是一致的。然而，对嗅视整合的时空特性我们尚不清楚，也少有研究考察嗅视输入的时空关系如何调节人类的嗅视整合。在此背景下，本项目拟结合心理物理方法和神经成像手段，以人类被试为研究对象，从四个方面来考察嗅视整合发生的时空特征及其神经通路：（1）嗅视信息的时空关系对嗅视整合的影响，（2）嗅觉和视觉输入的时空关系对视觉信息加工的影响，（3）经验和学习对嗅视整合时空特征的调节，以及（4）嗅视整合的神经通路。通过本项目的研究，我们预期可以为嗅视的交互协作提供基于时间和空间关系的系统性数据，将有助于完善跨通道客体表征的理论框架。

嗅觉长期被认为是一个无足轻重的退化感官。然而，最近的研究揭示嗅觉信息是神经系统表征物体和环境的重要参与者，而且可以自动化地影响其它感觉通道——例如视觉——信息的加工。嗅-视交互整合如何运作，尤其是嗅觉信息如何影响视觉相关的认知加工的时间动态，是目前仍留待回答的重要科学问题。在此背景下，本项目结合心理物理方法和神经成像手段，以人类被试为研究对象，考察了嗅-视整合的时间窗，以及嗅觉信息对视觉时空加工、视觉注意的时间控制、神经活动的状态和网络联结模式的调控。我们的主要结果显示，嗅觉输入可以调节视觉双稳态感知、调控注意瞬脱任务中注意资源的时间限制、改变个体知觉到的唤醒水平和相应的神经振荡活动、以及调节特定频段神经活动的功能性网络联结模式。这些结果表明，嗅觉在我们的感知和认知加工中扮演着重要的角色，不仅可以影响其它感觉通道信息的加工，而且会改变整个神经网络活动的时空状态，从而调节个体的主观感受和行为反应。这些工作为我们深入了解嗅觉与其它感觉通道以及情绪系统的交互协作及背后的神经通路与机制提供了重要的实证数据和基础，有助于我们进一步完善嗅觉在表征环境中的作用的理论框架。