视觉词汇加工的动态神经网络及其形成

揭示大脑加工的神经网络机制成为认知神经科学研究的最新取向.本研究以视觉词汇加工脑区(VWFA)的神经功能作为切入点,探讨视觉词汇加工神经网络的动态机制及其形成.研究一考察VWFA在刺激驱动和任务调节下的动态激活,及其与语音、语义脑区所组成神经网络的动态机制.研究二通过跨文化对比以及儿童阅读发展研究,阐明语言经验对视觉词汇加工网络的塑造作用.研究三对比功能网络、静息网络以及白质纤维束联结,探讨视觉词汇加工网络的动态联结及其形成.研究结果有助于建构视觉词汇加工的神经生理模型,为基于脑科学的阅读教学和阅读障碍矫治奠定理论基础,为认知神经科学研究提供了新的思路.     

视觉词形加工：从脑区到神经通路

视觉词形加工是阅读机制中的重要环节。基于获得性阅读障碍的早期阅读“神经病学模型”对视觉词形加工的神经通路进行了描述。近年来,随着脑功能成像技术的发展和左梭状回中部视觉词形区的发现,研究者们对原有视觉词形加工的神经通路加以补充和修订,并提出了新的模型。该文对视觉词形加工障碍患者的神经心理学研究和正常人视觉词形加工的脑功能成像研究进行了总结,并讨论了研究的局限性,对今后该领域的发展方向进行展望     

文字阅读学习的大脑塑造性机制

文字阅读学习如何塑造了人脑?这是当今语言认知神经科学的热点课题。研究表明,文字阅读学习不仅会增强早期视觉加工能力和重构腹侧视觉通路,还改变了口语脑网络的加工方式和词素-音素转换脑网络的结构。文字阅读学习通过在视觉皮层与口语系统之间创建一个高效自动运作的平台,改变人脑的功能与结构组织。今后的研究需要深入探究视觉词形区(VWFA)的功能特异性及其与语音和语义加工的动态交互作用、汉字阅读学习的大脑可塑性机制和文字识别与面孔加工的竞争性发育机制等重要问题。     

镜像等效或守恒及其打破：从行为到认知神经机制的研究证据

镜像等效或守恒是动物与人类个体对两侧对称自然物体的一种进化自适应加工。但是, 这种知觉特性会妨碍包含镜像字符的文字阅读学习。阅读者有必要学会利用镜像泛化抑制的“去学习”机制, 打破镜像等效或守恒, 以获得识别镜像字符的能力。这一过程中, 左侧梭状回皮层通过与早期视觉皮层、顶叶皮层和口语脑网络的交互作用, 逐渐发展出一个可以识别镜像字符的视觉词形区(visual word form area, VWFA)。今后的研究需要关注两半球及其连合纤维在镜像等效或守恒加工中的作用、镜像泛化与抑制的详尽加工机制及其对镜像书写的影响、正常汉语儿童的汉字镜像泛化加工等问题。     

文字与面孔识别的半球偏侧化互补模式的竞争性发展机制

成人的大脑左侧VWFA对正字法信息更敏感,而右侧FFA优先处理面孔信息。然而,这种偏侧化互补模式的发展机制还亟待阐明。神经元再利用假设认为,在文字阅读学习过程中,文字识别会与面孔表征在左侧FG竞争神经加工资源,导致文字识别出现VWFA的左侧化,并推动了面孔识别FFA的右侧化。分布式半球组织的观点提出了神经计算加工三原则,试图系统阐释文字与面孔偏侧化竞争性发展的多层次双向动态加工机制。近期,FG的结构分区与功能特征研究取得了一些新成果,并据此构建了一个文字与面孔识别的多维度计算加工模型。因此,有必要基于神经元再利用假设和分布式半球组织的观点,并结合FG的结构与功能特征和近期研究证据,以系统探讨文字与面孔识别的半球偏侧化互补模式竞争性发展的认知神经加工机制。未来研究应进一步探究文字与面孔竞争加工的皮层空间位置和功能神经组织学基础、汉字与面孔竞争的加工机制、面孔识别的右侧化发展机制以及数字和音符阅读学习导致大脑可塑性改变的机制。     

识别名人与陌生人面孔的功能磁共振成像

探讨名人与陌生人身份判断的脑功能。6名被试参加实验,运用功能磁共振技术采集数据,AFNI软件进行统计处理。实验结果显示,名人面孔身份识别主要激活了额颞区和梭状回等,陌生人面孔识别主要激活了脑岛和梭状回。实验表明,熟悉名人面孔与陌生人面孔识别有其不同的区域;都有梭状回的视觉加工,但是激活的程度不同。     

应用动态因果模型研究阅读神经网络背、腹侧通路的协作机制

在神经网络的最新取向下, 探讨阅读脑机制中背侧和腹侧通路的协作机制, 是解决语言认知神经科学多个理论问题共同面临的焦点。本项目拟通过两个脑功能成像实验, 建构汉字阅读的动态因果模型, 系统地考察汉字阅读的神经网络, 以及阅读网络中背、腹侧通路的协作机制。实验一利用快速适应实验范式的优点, 识别和考察汉字阅读涉及的认知成分所对应的功能脑区, 以及脑区联结形成的神经回路, 并建构汉字阅读的动态因果模型; 实验二进一步考察在刺激属性(语音和语义信息)和任务要求下阅读脑区的动态激活及相互作用。通过不同任务下的模型对比, 重点探讨阅读网络的脑区联结模式变化, 尤其是背、腹侧通路受刺激和任务影响时的协作机制。研究结果将为揭示阅读的神经生理模型、解决语言特异性脑区激活的争论等理论问题提供直接的证据, 还能为语言教学、阅读障碍矫治、以及临床应用提供理论基础与指导。     

视觉搜索中多目标追踪的研究

在视觉信息的选择加工过程中 ,只有很少信息能够通过注意系统得到进一步的认知加工 ,其中视觉搜索起着十分重要的作用。本研究基于动态视觉信息注意追踪的研究 ,采用 3× 2× 2的实验设计 ,从如下三方面对注意追踪的规律进行了探讨 :(1)分心物数量 (1,5和 9)的变化对多目标注意追踪的影响 ;(2 )目标的显著性 (特征变化和特征不变 )对多目标注意追踪的影响 ;(3)目标运动形式 (目标随机运动和目标运动形式不变 )对多目标注意追踪的影响。研究结果表明 :(1)分心物数量的增加对目标的注意识别没有抑制作用 ;(2 )特征变化目标的注意识别速度显著高于特征不变的目标 ;(3)运动形式不变的目标较运动形式变化目标的注意识别速度快。     

发展性阅读障碍风险儿童的大脑异常及阅读障碍的早期神经标记

考察发展性阅读障碍风险儿童的神经异常有助于找到阅读障碍的早期神经标记物,对实现阅读障碍早期预测和干预具有重要意义。基于风险儿童的横向研究显示,其大脑的功能和结构存在异常。具体表现在风险儿童感知语音及非语音诱发的失匹配波(MMR,MismatchResponse)波幅更小,潜伏期更长,在阅读的腹侧和背侧通路功能和结构存在异常。相比于学龄前横向比较,追踪到学龄后的研究可以发现与阅读发展相关的神经变化,揭示阅读障碍的早期神经标记。纵向研究显示,语音加工诱发的MMR、左侧颞顶区、视觉词形区功能异常及左侧弓状束结构异常是阅读障碍的早期生物学标记。此外,风险儿童大脑异常的纵向研究相对稀少,同时较小的样本量也会降低结果的可信度。未来需要强调更大样本量的纵向研究,同时关注汉语风险儿童的大脑异常,探究汉语阅读障碍认知神经风险因素的特殊性和普遍性。     

视觉特征提取加工中的认知可塑性

本研究采用“加因素法”研究范式,通过两个实验分别检测20名飞行员和lO名老年被试及其相应控制组在视觉特征提取任务上的认知加工水平,旨在探讨视觉特征提取这一高水平视觉表象加工上的认知可塑性水平。研究结果表明,视觉特征提取加工既表现出了随外界系统训练而发生功能增强的练习效应,也表现出了随年老化过程而发生相应功能显著改变的年龄效应。研究提示,由于受大脑神经细胞活动特性改变的影响,视觉特征提取加工更多地表现出了可塑性或易变性相对较高的认知特性。结合相关的工作基础,研究结果还进一步证实高水平视觉认知加工所表现出的练习效应和年龄效应在大脑神经网络上的分布是不平衡的。本研究不仅对于揭示高水平视觉表象加工的认知特性具有重要的理论意义,而且在实践中对于建立飞行员、宇航员等特殊职业人员的选拔模型以及揭示飞行空间定向障碍的认知机制也具有重要的应用价值。     

Functional specificity of the visual word form area: general activation for words and symbols but specific network activation for words

The functional specificity of the brain region known as the Visual Word Form Area (VWFA) was examined using fMRI. We explored whether this area serves a general role in processing symbolic stimuli, rather than being selective for the processing of words. Brain activity was measured during a visual 1-back task to English words, meaningful symbols (e.g., $, %), digits, words in an unfamiliar language (Hebrew), and geometric control stimuli. Mean activity in the functionally defined VWFA, as well as a pattern of whole-brain activity identified using a multivariate technique, did not differ for words and symbols, but was distinguished from that seen with other stimuli. However, functional connectivity analysis of this region identified a network of regions that was specific to words, including the left hippocampus, left lateral temporal, and left prefrontal cortex. Results support the hypothesis that activity in the VWFA plays a general role in processing abstract stimuli; however, the left VWFA is part of a unique network of brain regions active only during the word condition. These findings suggest that it is the neural "context" of the VWFA, i.e., the broader activity distributed in the brain that is correlated with VWFA, that is specific for visual word representation, not activity in this brain region per se.     

Letter processing in the visual system: different activation patterns for single letters and strings

One would expect that a lifetime of experience recognizing letters would have an important influence on the visual system. Surprisingly, there is limited evidence of a specific neural response to letters over visual control stimuli. We measured brain activation during a sequential matching task using isolated characters (Roman letters, digits, and Chinese characters) and strings of characters. We localized the visual word form area (VWFA) by contrasting the response to pseudowords against that for letter strings, but this region did not show any other sign of visual specialization for letters. In addition, a left fusiform area posterior to the VWFA was selective for letter strings, whereas a more anterior left fusiform region showed selectivity for single letters. The results of different analyses using both large regions of interest and inspections of individual patterns of response reveal a dissociation between selectivity for letter strings and selectivity for single letters. The results suggest that reading experience fine-tunes visual representations at different levels of processing. An important conclusion is that the processing of nonpronounceable letter strings cannot be assumed to be equivalent to single-letter perception.     

Behavioral control of visual fixation of the rhesus monkey.

A paradigm for the control of visual fixation of the macaque monkey in vision experiments was described. Using a Maxwellian view, the procedure permits the placement of discrete test-light stimuli in a specific area of the retina as the monkey fixates a primary target. This procedure holds foveal fixation as other behaviorally significant visual stimuli are presented to the visual field. By a methods-of-limits procedure, the sensitivity of the monkey eye was measured at different retinal locations under both photopic and scotopic visual adaptation.     

多目标觉知范式检验视觉意识容量

采用一种新的多目标觉知范式检验视觉意识容量。实验中首先迅速呈现包含8个刺激的圆形阵列(刺激位置随机分布), 然后所有刺激被灰色的圆覆盖, 并随机选取阵列中的一个刺激作为目标, 要求被试用尽可能少的点击次数找到目标。结果发现, 即使被试不能一次击中目标, 其也可能拥有对目标不精确的视觉信息。这些不精确的视觉信息能够帮助被试用更少的点击次数和更短的点击距离找到目标, 且被试对这些不精确的视觉信息是有意识的。研究结果表明视觉意识能够以概率性的表征存在, 并支持视觉整体统计假说, 也能够进一步解释视觉意识容量的主观测量和客观测量之间存在的冲突。     

刺激的视觉显著性和奖赏价值对眼跳的影响

本研究旨在探索刺激的视觉显著性和奖赏价值分别在协同和竞争的条件下对眼跳过程的影响。实验材料为成对的Gabor图案,要求被试选择具有更高奖赏价值的图案,并记录下其眼动过程。实验分为协同条件和竞争条件。结果发现,在不同实验条件下,奖赏价值对眼跳命中率和潜伏期均存在显著效应;视觉显著性的效应则在不同实验条件下出现了分离。刺激驱动过程和目标驱动过程对眼动行为的影响可能是互相区别的两种不同模式。     

基于视觉传播理论探索视觉素养与读片技能的整合

视觉素养是"读图"时代人们的基本文化素养,鉴于医学影像学的特点和要求,影像诊断学专业学生必须拥有良好的视觉素养。本文从视觉素养概念、视觉基本理论以及视觉素养培养的策略等方面探索了视觉素养与读片技能的整合。作者建议在影像诊断学中,应讲授有关视觉素养的基本知识。     

Through the forest of motor representations

Following neuroscience, and using different labels, several philosophers have addressed the idea of the presence of a single representational mechanism lying in between (visual) perceptual processes and motor processes involved in different functions and useful for shaping suitable action performances: a motor representation (MR). MRs are the naturalized mental antecedents of action. This paper presents a new, non-monolithic view of MRs, according to which, contrarily to the received view, when looking at in between (visual) perceptual processes and motor processes, we find not only a single representational mechanism with different functions, but an ensemble of different sub-representational phenomena, each of which with a different function. This new view is able to avoid several issues emerging from the literature and to address something the literature is silent about, which however turns out to be crucial for a theory of MRs.     

Regarding Scenes

ABSTRACT— When we view the visual world, our eyes flit from one location to another about three times each second. These frequent changes in gaze direction result from very fast saccadic eye movements. Useful visual information is acquired only during fixations, periods of relative gaze stability. Gaze control is defined as the process of directing fixation through a scene in real time in the service of ongoing perceptual, cognitive, and behavioral activity. This article discusses current approaches and new empirical findings that are allowing investigators to unravel how human gaze control operates during active real-world scene perception.