近日,北京大学心理与认知科学学院陈立翰博士和华南师范大学心理学院陈骐教授课题组合作的研究工作《Perceptual inference employs intrinsic alpha frequency to resolve perceptual ambiguity》,在《PLOS Biology》期刊发表。该研究结合心理物理学、功能性核磁脑成像、脑电(包括颅内电极记录),揭示大脑的alpha振荡的快慢周期,可以预测并解决短时程的视觉似动的模糊知觉。

知觉的模糊性以及知觉推理决策机制,是认知神经科学研究的热点问题,但其内在的神经机制仍不清楚。本研究采用了经典的Ternus似动范式。德国心理学家Josef Ternus发现了该视觉似动错觉现象(Ternus,1926/1938)。Pantle和Picciano(1976)等学者试图从行为学上提出不同的视觉运动通路系统来解释这个现象。视觉Ternus似动包含了两种似动知觉:“点动”(图1右上) 和“组动”(图1右下)。这两种“知觉”介绍如下。“点动知觉”(Element Motion):对于依次呈现的两个视觉帧(Frame1和Frame2),当两帧之间的时间间隔(时距)较小时(比如50毫秒),人们知觉为最左边的点运动到最右边的点,中间位置所在的圆点保持不动或闪烁一下(“点动”,见图1右上)。“组动知觉”(Group Motion):当两帧之间的时距较长时(比如200毫秒),人们知觉到左侧和中间的两个点组成的视觉帧(Frame1)作为一个整体移动到中间和右侧点组成的视觉帧(Frame2)所对应的空间位置 (“组动”,见图1右下)。本研究利用双稳态Ternus似动知觉组织范式(Chen et al.,2010;Shi et al.,2010),观察到视觉系统中最主要的神经振荡-alpha频段(8-13Hz),作为新型的时间窗口知觉组织方式,能够预测视觉似动分类并解决解决知觉的模糊性。具体而言,当大脑的alpha振荡较慢(图1左上),相继呈现的两帧刺激会落在同一个alpha周期内,它们会在时间上整合在一起,从而产生以“点动”占优势的知觉;相反,当alpha振荡较快(图1左下),两个视觉帧落在不同的alpha周期中,它们会以空间上整合在一起的趋势占主导,从而产生“组动”占优势的知觉。该研究首次揭示了大脑利用其内在的神经振荡状态解决知觉模糊性的神经机制。


图 1 Alpha周期与视觉Ternus似动分类示意图

陈骐教授为论文的通讯作者。北大心理学院陈立翰副教授、华南师范大学心理学院博士研究生沈路和特聘研究员韩彪博士为该论文的共同第一作者。本研究由国家自然科学基金委、教育部长江学者和新世纪优秀人才计划、中德跨学科重大合作研究基金等资助完成。

Shen L, Han B, Chen L, Chen Q (2019) Perceptual inference employs intrinsic alpha frequency to resolve perceptual ambiguity. PLoS Biol 17(3): e3000025.

论文链接: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000025

参考论文:

Ternus J (1926/1938). Experimentelle Untersuchung über phänomenale Identität'' Psychologische Forschung 7, 81 - 135 [English translation as ‘The problem of phenomenal identity’, in A Source Book of Gestalt Psychology Ed.W D Ellis (1938, London: Routledge and Kegan Paul) pp 149- 160]

Pantle, A., & Picciano, L. (1976). A multistable movement display: evidence for two separate motion systems in human vision. Science, 193(4252), 500-502.

Chen, L., Shi, Z*., & Müller , H. J. (2010). Influences of intra- and crossmodal grouping on visual and tactile Ternus apparent motion. Brain Research,1354,152-162

Shi, Z*., Chen, L., & Müller , H. J. (2010). Auditory temporal modulation of the visual Ternus effect: the influence of time interval. Experimental Brain Research, 203 (4), 723-735

Gupta, D.S*, Chen L.* (2016) Brain oscillations in perception, timing and action, Current opinion in Behavioral Sciences, 8:161-166.


2019-03-18