自然视听觉流的时间分割及其神经机制

在驾驶过程中，每时每刻我们都将接受大量在时间上展开的包含着复杂动态特征的视听觉信息流，但我们所知觉到的外部世界却是连续的且具有前后因果关系的有意义的场景，而不是离散和相互独立的信息片断。因此，大脑是如何从这些"不稳定"的动态视听觉流中抽提和建立一个相对稳定但同时又能保持对外界新颖信息的更新的表征是一个极为重要的问题。其中，时间组织起到了重要作用，即通过对动态信息在时间上进行分割产生时间组块来降低外部信息的不稳定和信息爆炸问题，进而达到对外界动态复杂场景的感知稳定性。我们以往的工作系统地揭示了大脑对于自然语音流以及自然视听觉电影流的时间分割的神经表达。本项目将建立在我们已有神经科学工作基础上，结合脑磁、核磁共振以及透颅磁刺激等各种脑成像技术，研究驾驶行为的脑认知功能，特别集中在大脑对自然运动视觉场景、自然听觉流，以及跨视听觉模态的时间分割过程等驾驶中关键认知过程的神经表达。

在驾驶过程中，每时每刻我们都将接受大量在时间上展开的包含着复杂动态特征的视听觉信息流，但我们所知觉到的外部世界却是连续的且具有前后因果关系的有意义的场景，而不是离散和相互独立的信息片断。因此，大脑是如何从这些“不稳定”的动态视听觉流中抽提和建立一个相对稳定但同时又能保持对外界新颖信息的更新的表征是一个极为重要的问题。其中，时间组织起到了重要作用，即通过对动态信息在时间上进行分割产生时间组块来降低外部信息的不稳定和信息爆炸问题，进而达到对外界动态复杂场景的感知稳定性。我们以往的工作系统地揭示了大脑对于自然语音流以及自然视听觉电影流的时间分割的神经机制。本项目在我们已有工作基础上，采用脑磁图成像技术结合认知行为范式，研究了视听觉认知中的时间组织及其神经机制。我们在三方面取得了突出成果，包括（1）多时间尺度的时间分割神经机制，拓展了以往发现的单时间尺度；（2）从行为和脑成像角度研究了听觉记忆中的时间尺度，发现人脑对于没有意义的白噪声也能建立记忆学习，并且这种记忆的存储并不是连续的，而是在时间上进行分段来存储的；脑成像结果则表明随着一个白噪声被学习来建立记忆，大脑听觉皮层的振荡相位也越来越趋于稳定，表明了大脑对于听觉刺激的时间分割的建立和稳定化；（3）采用一种高时间分辨率的行为探测方法来研究视觉注意行为中的时间结构，发现了行为水平上的时间组织，即行为振荡（behavioral oscillation），在视觉空间注意行为上表现为多空间位置的视觉注意实际是以一种时间上来回有规律的切换方法对两个空间位置用alpha脉冲的方法进行注意采样，分别发表在《Frontiers in Psychology》、《Current Biology》以及《Journal of Neuroscience》上。这些研究提供了大量行为和神经机制的新证据和新结果，表明时间组织在认知各个层面，包括视听觉信息处理、听觉记忆学习、视觉注意等过程中的重要和基本的作用，也为以后认知过程的模型提供了时间维度这个重要但并没有被广泛关注的新角度。