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A042 Nat Commun | 统一大脑跨模态感知：视觉与触觉运动如何在脑内实现“表征对齐”？

来源：公众号 PSY-Brain_Frontier ｜发布：2026-04-03 ｜原文链接

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基本信息

Title:Aligned representation of visual and tactile motion directions in hMT+/V5 and fronto-parietal regions

发表时间：2026.3.20

发表期刊: Nature Communications

影响因子：15.7

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研究背景

闭上眼睛，想象一只昆虫在你的手臂上缓缓爬行：即便看不见，你也能清晰地感受到它移动的方向。现在，睁开眼睛，如果你看见了同样的昆虫以相同的路径移动，你的大脑是如何将这两种截然不同（一个是“触觉”的感受，一个是“视觉”的捕捉）的感觉体验，统一为对同一个“向上”或“向下”运动方向的感知的呢？

这背后的神经机制一直是认知神经科学领域的未解之谜。传统的感官独立处理观点认为，不同的感觉流派在被融合成一个统一的知觉之前，会在各自特定的初级感觉皮层中进行初步加工。然而，越来越多的证据表明，在这些所谓“纯粹”的初级皮层中，就已经存在跨模态的整合现象。一个最受关注的核心脑区是位于颞顶枕交界处的 hMT+/V5，它被公认为是视觉运动处理的枢纽，但这并非其全部身份。那么问题来了：大脑中的运动地图（direction maps）到底是视觉和触觉各自为政、需要翻译，还是在某些脑区中就已经被“对齐”为同一种“神经语言”了呢？

这项最新的研究正是试图回答这一核心科学问题：视觉和触觉的运动方向信息，是否在人脑的早期视觉皮层（V1）、hMT+/V5以及额顶叶多模态区中存在“表征对齐”现象？即，大脑处理不同感觉的运动方向时，是否共享一套统一的编码模式？

Fig. 1 | Experimental design and tasks.

研究核心总结

一、视觉与触觉运动方向在广泛皮层网络中实现表征对齐

这项近期发表在 Nature Communications 上的研究，采用高场功能磁共振成像（fMRI）与先进的多元模式分析（MVPA）技术（包括跨模态解码和表征相似性分析RSA），深入探索了视觉与触觉运动方向在人脑广泛皮层中的神经编码模式。结果显示，在包括初级视觉皮层（V1）、传统的视觉运动中枢 hMT+/V5 以及更广泛的额顶叶（fronto-parietal）多模态关联脑区中，视觉运动方向和触觉运动方向存在显著的“表征对齐”现象。这意味着，在这些脑区的多元神经活动模式中，两种不同感觉流派（视觉与触觉）所表示的“相同方向”（例如视觉“向上”和触觉“向上”）相比于不同方向，具有更高的神经表征相似性。

Fig. 2 | functional regions-of-interest (fROIs) and associated univariate activity.

二、hMT+/V5并非视觉独有，而是处理运动方向的超模态中心

研究表明，hMT+/V5不仅对视觉运动表现出极高的选择性，同样也能以精确的空间对齐模式编码触觉运动的方向信息。通过跨模态解码（即在一个感觉模态上训练分类器，在另一个感觉模态上进行测试），研究人员发现，hMT+/V5中存在一个超越具体感觉模态（supra-modal）的、统一的运动方向表征地图。这一发现直接挑战了hMT+/V5仅处理视觉信息的传统观点，确立了其在跨模态运动方向知觉形成中的核心地位，即作为一个非特异性感觉的超模态运动编码中枢。

Fig. 3 | fROI-based multivariate pattern analyses (MVPA).

三、额顶叶网络共同参与超模态运动编码

不仅在感觉中枢（V1、hMT+/V5），研究还在额叶和顶叶区域发现了显著的超模态运动编码证据。额顶叶网络提供了更高级、更抽象的运动表征空间，大脑利用这些高级表征来整合不同环境和感觉条件下的运动方向判断，从而保持运动感知的准确性。研究表明，从感觉皮层到高级关联皮层，大脑倾向于采用一种统一的、超越特定感官的神经代码来处理运动方向。

图10

Fig. 4 | Searchlight analyses.

四、关键意义：突破单一感官限制，实现运动知觉的统一编码

总结而言，该研究揭示了视觉与触觉运动方向在包括早期视觉皮层在内的广泛皮层网络中存在“表征对齐”现象，证明了大脑倾向于使用一种统一的、非感官特异性的代码来表征运动方向。这一发现不仅突破了单一感官处理模式的理论限制，还深入解释了大脑如何能够如此高效地整合不同感官信息以形成一个统一、稳定的外界运动感知，从而极大地扩展了我们对大脑跨模态加工和统一知觉形成机制的理解。

图11

Fig. 5 | Analyses in the MT/MST.

图12

Abstract

Moving events on the skin can be perceived through vision and touch. How does the brain create a unified multisensory representation of motion directions initially acquired in different coordinate systems? Using functional magnetic resonance imaging, we demonstrate that individually and functionally defined hMT+/V5 shows univariate preference for both visual and tactile motion and encodes motion directions across hand postures. Unlike somatosensory regions, information about tactile directions is enhanced in right hMT+/V5 when mapped using an external rather than a somatotopic frame of reference. Crossmodal decoding reveals alignment between tactile and visual motion directions in the right hMT+/V5 (both in MT and MST) only when tactile motion is defined in external space. A whole-brain searchlight analysis extends this aligned representation to parietal and frontal regions. Our findings reveal a network involving right hMT+/V5 and fronto-parietal regions that encodes motion directions in vision and touch using a common external frame of reference.

图13