大腦如何提取和加工“視覺的隱藏信息”

　　被忽視的香蕉（neglected banana）是一個典型的在日常生活中被我們認為理所當然的事物：當你走進超市，你看到一把把綠色、黃色和棕色的香蕉，你的大腦很自然地就會將它們分類為未成熟的、成熟的和變質的。大腦如何將簡單的感覺輸入，如“綠色”轉變為有意義的“未成熟”信息？許多神經科學家預測，加工處理這些信息可能需要多個大腦皮層的配合。

　　麻省理工學院Picower學習和記憶研究所的一項研究打破了對這一過程的經典理論，他們發現，單獨的皮層區域具有至少兩個角色。實驗室動物將所看到的事物定義為具體的行為相關理解，6個皮層區的大腦細胞連續地在感覺處理和分類之間輪番操作。但是，每個區域都有明顯的“個人風格”，至于分類相關活動則被廣泛地分享，這項研究發表在《PNAS》。

　　“皮質不是模塊化的，”MIT大腦和認知科學系神經科學教授Earl Miller說。“皮質的不同部位強調不同事物、做不同類型的加工。更重要的是，它們不止術業有專攻，更多情況下都在做‘混合’，從一個過渡到另一個。這種處理方式使大腦擴展到了更高級的認知。”

　　這項研究不僅細化了神經科學家對核心認知能力的理解，也提高了精神科醫生對患有分類判斷非典型疾病（如精神分裂癥和自閉癥譜系障礙）的理解。

　　從“看”到“判斷”

　　研究人員讓動物玩一個簡單的游戲，讓動物學會根據提示物的性狀判斷紅色或綠色的點可能下移還是上移。基于初始形狀提醒，掌握關聯的動物會向左看尋找綠色或上移光斑，向右看試圖尋找紅色或下移光斑。

　　同時，研究人員監視大腦皮層六個區域數百個神經元的活動：前額皮層（PFC）、后顳下皮層（PIT）、頂內溝外側壁（LIP）、前額眼動區（FEF）和視覺MT和V4區。跟蹤游戲中每個神經元的活動，確定它在感覺與分類之間參與了多少工作，從而解釋許多神經元有沒有可能身兼其他職責。他們先用計算機模擬精煉數據分析，然后再將它們應用到實際的神經數據。

　　盡管感覺處理的實際工作情況基本符合經典神經科學預測，例如MT和V4的處理方式。但是，分類處理令人意想不到的分布廣泛。如預期所示PFC起領導作用，但是FEF、LIP和PIT也表現出明顯的分類活動。

　　“我們的研究表明，盡管大腦區域是專業化的，但是它們依然共享許多相似的功能和信息，”文章共同一作Markus Siegel說。“因此，我們的結果表明，大腦應該是一個健談的相關節點高度連接網絡，而不是一些高度專門化的模塊，彼此稀疏地互相傳遞信息。”

　　我們知道，V4細胞對顏色感覺特別活躍，MT細胞對運動感覺特別活躍，分類信號似乎傳播的更遠，甚至經典的特異性運動感知區域竟然也涉及顏色分類！

　　科學家們還注意到，感覺信息處理是高度多維的（即考慮到視覺輸入的許多不同細節），而分類活動相對更專注（例如僅需判斷“上”或“下”）。

　　皮層認知

　　Miller推測，分類活動的廣度也許是大腦何時產生目標的信號。即使PFC可能是做決策的腦區，這有點像企業從CEO到車間員工，理解企業理念可以讓所有人更好地工作。

　　下一次當你觀察香蕉的成熟度時，你可以回憶一下今天我們討論的這個話題“我的大腦正在從感知到的東西里提取有意義的信息”