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A091 Sci adv | 喧闹中的悄悄话：大脑如何在多重感官信息中做出抉择？

来源：公众号 PSY-Brain_Frontier ｜发布：2025-10-08 ｜原文链接

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基本信息：

Title:Multistable bimodal perceptual coding within the ventral premotor cortex

发表时间：2025.9.19

Journal: Science advances

影响因子：12.5

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研究背景

想象一下，你正置身于一间嘈杂的餐厅，却依然能和朋友相谈甚欢。在这种环境下，你的大脑正在进行一项了不起的工作：它巧妙地将朋友的口型（视觉信息）和 TA 的声音（听觉信息）整合起来，同时“过滤”掉周围的背景噪音。这种整合多种感官信息的能力，是我们日常生活中一项至关重要的认知功能。长久以来，科学家们一直好奇大脑是如何处理、整合，甚至是在相互竞争的多种感官信息之间做出判断的。过去的观点认为，不同感官信息的处理主要在各自对应的初级感觉皮层中独立完成。然而，当大脑需要对一个“非此即彼”的信号（例如，刚刚是“听”到了声音，还是“感觉”到了振动？）做出判断时，信息究竟在哪一站被“汇总”和“裁决”？这个问题仍有待解答。

研究动机与科学问题

近期发表在Science Advances上的一项研究，将目光投向了腹侧前运动皮层 (ventral premotor cortex, VPC)。VPC连接着多个感觉和决策相关脑区，是整合信息的“理想候选者”。先前研究发现，在处理单一感觉任务时，VPC神经元表现活跃，但它能否以及如何在相互竞争的多种感觉输入（例如触觉和听觉）之间进行权衡，并最终引导我们做出正确的感知决策，其神经机制尚不清楚。

Fig. 1. BDT and performance.

核心发现与结论启示

为了解决这一问题，研究人员训练猕猴完成一项“双模态检测任务”在任务中，猕猴需要报告自己是感受到了指尖的轻微振动（触觉），还是听到了微弱的声音（听觉），或是没有任何刺激。通过记录猕猴在执行任务时VPC的神经活动，团队获得了关键发现：

VPC是多面手，而非“专科医生”：与只对特定感觉信息响应的初级感觉皮层不同，VPC中的神经元展现出多样的反应模式，它们可以分别编码触觉、听觉、两种感觉的共同存在，甚至是“无信号”这一状态。
感觉与记忆的“时空分离”：更有趣的是群体神经元的活动模式。当刺激（无论是触觉还是听觉）出现时，VPC的神经活动轨迹会沿着特定于该感觉的“感觉编码方向”迅速分开。而在刺激结束后的决策维持阶段，这些神经活动轨迹会发生一次“旋转”，进入一个与感觉编码近乎垂直的“记忆子空间”内，并以稳定的状态将决策信息（是触觉、是听觉，还是无）“储存”起来。
一种通用的计算策略：这种“先分离、后旋转”的动态模式不仅在真实大脑中被观察到，一个在相同任务上训练的循环神经网络（RNN）模型也复现了极其相似的动态过程。这有力地表明，这可能是一种跨越生物与人工智能的、用于区分感觉并维持记忆的通用计算策略。

这项研究的启示在于，它揭示了大脑处理多任务时一种精妙的“解耦”机制。通过将感觉编码和决策记忆“旋转”到不同的神经活动维度中，VPC能够确保对新信息的持续处理不会干扰到已储存在工作记忆中的决策内容。这一发现不仅加深了我们对VPC在整合感觉输入以指导感知决策中的关键作用的理解，也为探索更高级认知功能（如语言这种天生的多模态整合过程）的神经基础提供了新的视角。