利用多模态脑成像技术研究形状学习的神经机制

The project will combine psychophysics, simultaneous EEG-fMRI recording, and computational analyses and modelling to investigate the neural mechanism of shape learning. The project is comprised of three parts in order to answer the following scientific questions: (1) the relationship between learning of shape discriminability and tuning characteristics of population neuronal coding; (2) the relationship between learning of shape detection and mechanism of perceptual integration; (3) the modulation of reward signal on shape learning and its task dependence. The project will provide novel evidences that can help the understanding of the neural mechanism of shape perception and learning. The results of the projects will provide strong theoretical and methodological and supports for the investigation of higher level visual functions such as object attention and recognition.

本项目将心理物理学，EEG-fMRI 同步采集技术，以及计算分析方法与模型相结合，对形状学习的神经机制进行系统的研究。本项目通过三个部分的研究尝试回答如下关键的科学问题：（1）形状辨别能力的学习与群体神经编码的调谐特性之间的关系；（2）形状探测能力的提高与知觉整合机制的关系；（3）奖赏信号对形状学习的调节作用，尤其是其作用脑区与功能在不同任务之间的差异。本项目将为进一步理解形状知觉及其学习过程的神经机制提供关键的原创性证据，从而为研究客体注意与识别等高级视觉功能提供理论与方法上的支持与铺垫。

本项目结合心理物理学、多模态脑成像（EEG、fMRI、TMS）、以及计算建模的研究手段，对知觉学习的行为与神经机制进行了较为深入系统的探索，取得一系列较为重要的发现和成果。主要的研究内容和结果包括五个方面。首先，我们考察了形状与运动方向知觉学习及其神经机制，探讨了知觉训练对知觉、注意、决策等不同加工阶段的影响。我们发现形状辨别任务与形状探测任务的学习对知觉与决策加工阶段产生了不同的影响。这一影响体现在不同类型不确定性的降低及其对应的脑区网络。同时，我们发现运动方向学习改变了决策网络多个脑区的激活，其学习效果与较高认知过程的调制变化相关。第二，我们考察了奖赏对知觉学习与认知的调节及其神经机制。我们发现无意识奖赏反馈可以促进知觉敏感度的提高，说明奖赏的促进作用独立于注意效应。此外，我们利用奖赏联结学习范式发现奖赏相关特征在工作记忆中表征的增强及其神经表征，并发现认知控制对奖赏相关特征的优先抑制机制。第三，我们考察了反馈在知觉学习中的作用，并发现内隐学习到的错误知觉可以引导学习的方向。第四，我们考察了反转学习中的线索有效性偏向，发现线索与期望一致性在反转学习中的重要作用。最后，我们考察了简单轮廓与复杂场景的整合机制及其神经表征证据，为后续相关知觉学习的研究提供了支持。这一系列研究结果为知觉学习领域提供了从行为到神经表征的多方面证据，促进了从知觉、注意、决策等多个层次更加全面的理解知觉学习的神经机制。