视知觉学习过程中高级脑区的调控作用及其神经机制研究

本课题拟在长时间尺度上全面地动态地揭示视知觉学习中高级脑区的调控作用及其神经机制。通过设计精细的实验对照，对比在接受相同的训练条件下，特异性、传递性及其学习效率个体化的大脑活动差异和机制。我们将系统地考察视知觉学习中大脑高级脑区调控的大脑定位、时间进程、涉及的信息处理阶段及其与学习效率的关系。本研究的特点在于紧跟认知神经科学研究发展趋势，以行为学实验为基础，结合高时间分辨率的事件相关脑电（ERP）和高空间分辨率的功能磁共振成像（fMRI）技术手段，开展关于成年人视知觉学习的认知神经科学方面的研究，从动态的整体的角度来探讨视知觉学习在成熟大脑中的神经机制以及高级脑区在学习中调控作用。这个研究将有助于我们理解基本学习的一般脑机制。

本项目以行为学实验为基础、结合了高时间分辨率的事件相关脑电（ERP）和高空间分辨率的功能磁共振成像（fMRI）技术手段，开展关于成年人视知觉学习的认知神经科学方面的研究，从动态的整体的角度来探讨视知觉学习在成熟大脑中的神经机制以及高级脑区在学习中调控作用。本项目按照计划顺利执行完成，并取得了丰硕的研究成果。.　　首先，我们的研究对比了在相同训练条件下，真实线和虚拟线的朝向学习。结果发现两者在低级视皮层有共同的可以互相迁移的脑机制，但是高级脑区的调控参与的机制不同并具有特异性，提示高级脑区的调控对于不同刺激属性的学习。第二，为了考察在知觉学习过程中空间注意作用。我们实验发现和空间注意高度相关的脑电成分（N2pc）在训练视野随着训练逐渐增大，在非训练视野N2pc没有发生显著改变。提示学习能力的提高确实会伴随着空间注意能力的提高，但是空间注意能力的提高绝不是行为能力提高的必要条件。最后，我们通过一个经典的Vernier视觉分辨学习任务考察了学习的个体差异性。结果发现，一半被试的学习可以在不同视野中迁移，另一半被试的学习则变现为不能迁移的特异性。这么大的个体差异性是否和高级脑区的调控有关呢？。我们根据行为结果（学习迁移，学习特异）将被试的ERP分组处理。结果发现：Vernier视觉分辨学习引起枕区P1的减少和N1的增大，这个ERP的变化在行为迁移组中能够从训练位置迁移到非训练位置，但是行为特异组则表现为非训练位置的N1受到抑制，提示高级控制和非训练位置的连接受到抑制是导致知觉学习特异性的根本原因。这个为以往的多年行为假设首次提供了生理实验证据。 进一步的fMRI实验数据证实经典的朝向分辨引起了大脑视觉区域之间，以及视觉区和多个额区连接的变化。这些改变和行为高度相关，而且能够长期保持。总之，我们系统地考察了视知觉学习中大脑高级脑区调控的大脑定位、时间进程、涉及的信息处理阶段及其与学习效率的关系，这个项目的研究成果将十分有助于我们理解基本学习的一般脑机制。.　　本项目取得了丰富的研究成果，已经发表了6篇SCI收录的英文学术期刊文章（平均影响因子大于3.0)，2篇国内核心期刊文章和4篇国际会议文章。