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P079 Nature实锤：看着都疼是真的！视觉皮层里藏着第二套触觉小人

来源：公众号 PSY-Brain_Frontier ｜发布：2025-11-28 ｜原文链接

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基本信息：

Title:Vicarious body maps bridge vision and touch in the human brain

发表时间：2025.11.26

Journal:Nature

影响因子：48.5

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研究动机与背景

我们的感官系统并非孤立工作，而是协同构建对世界的认知。心理学与神经影像学的证据长期表明，视觉输入能够跨模态“招募”体感处理区域，例如：仅观察他人被触摸就能激活观察者自身的体感皮层。这种现象被称为“替代性（vicarious）”或“移情”体验。尽管这种跨模态激活已是共识，但目前的理解仍存在断层：我们仅知道视觉能激活体感区，却缺乏明确的计算模型来解释这两种模态的计算机制是如何连接的。换言之，仅仅观察到“有激活”是不够的，关键在于揭示大脑是如何利用拓扑映射（Topographic mapping）这一通用原则，将体感信息有组织地嵌入视觉系统的。此外，传统的受控刺激方式往往难以捕捉到这种自然情境下复杂且精细的映射关系。为了突破这一限制，本研究旨在解决一个核心科学问题：在缺乏直接身体接触（如静息态或观看自然视频）的条件下，大脑如何在视觉皮层中实现视觉表征与体感表征的接口？这种跨模态的接口是遵循视空间对齐（visuospatial alignment）规则，还是更高阶的语义类别对齐（category alignment）规则？

实验设计与文章逻辑

为了解决上述问题，作者并未采用传统的局部功能定位任务，而是设计了一套基于连通性的预测模型。首先，作者利用静息态fMRI数据训练模型，假设如果大脑某区域（目标区）的活动可以通过初级体感皮层（S1）和初级视觉皮层（V1）的活动模式来线性组合预测，那么该区域就具有“连接感受野”，这一步旨在揭示大脑内在的、“内源性”的体感网络拓扑结构。随后，作者将这一模型应用于自然视频观看任务（HCP数据集，高分辨率7T fMRI），逻辑在于，如果视觉输入能够驱动体感映射，那么在观看视频时，视觉皮层中的体素应该表现出对S1特定部位（如手、脚、脸）的选择性调谐，为了验证这种调谐不是随机的，作者进一步分析了这些“替代性地图”内的梯度结构，并将其与独立的视觉映射（视网膜拓扑）和语义映射（身体部位分类）进行比对，从而确定视觉和体感参考系是如何在皮层表面实现对齐和整合的。

核心发现

发现一：静息态下的内源性体感网络

作者发现，即使在没有任何外部刺激的静息状态下，利用S1作为源区域的连接感受野模型也能准确预测大脑广泛区域的活动。这揭示了一个内源性的体感拓扑网络，涵盖了顶叶、额叶和岛叶皮层，且这些区域的体感映射梯度（如脚到舌头的排列）与经典的体感皮层组织高度一致。

Fig. 1 | Connective-field modelling reveals endogenous somatotopic network.

发现二：视觉输入驱动了视觉皮层的体感映射

在观看视频时，体感拓扑连接的强度显著增加，尤其是在背外侧视觉皮层（包括纹外身体区EBA等）。模型分析显示，这些传统上被认为是“视觉”的区域（如EBA, FBA），其神经活动变异竟然能被体感皮层（S1）的活动模式很好地解释，且表现出明确的体感选择性（如偏好手或脚）。

Fig. 2 | Somatotopic connectivity in visual cortex during video watching.

Fig. 3 | Multimodal topographic connectivity in dorsolateral visual cortex.

发现三：视觉皮层内精细的“小人”图

作者在背外侧视觉皮层中不仅发现了体感激活，还识别出了多个有序的体感拓扑梯度。这些梯度表现出身体部位的连续映射（从脚到脸），并且在个体之间具有高度的可重复性。这说明视觉皮层内部实际上平铺着一系列微缩的“体感小人”地图。

Fig. 4 | Structured somatotopic representations in dorsolateral visual cortex

发现四：两种对齐模式的共存

进一步地，作者发现视觉皮层采用了两种不同的对齐策略：

背侧流（Dorsal stream）区域表现出视空间对齐，即视野位置与身体部位位置相关联（如上视野对应上身/手操作空间），这支持了“行动导向”的视觉处理。
腹侧流（Ventral stream）区域（如VWFA, FBA）表现出类别对齐，即体感偏好与视觉身体部位的语义分类一致，与空间位置无关。

图10

省流总结

本研究旨在探索人类大脑如何通过视觉输入产生触觉共鸣（如看到他人疼痛时自己也会胆颤）。作者利用7T高分辨率功能磁共振成像（fMRI）数据，结合创新的双源连接感受野模型（Dual-source connective-field modeling），在参与者仅观看视频（无触觉刺激）的情况下，分析了大脑皮层的活动。核心成果表明，人类视觉系统中存在广泛的、详细的“替代性身体地图（Vicarious body maps）”。这些地图位于背外侧视觉皮层，其组织方式与初级体感皮层（S1）的“小人（Homunculus）”结构高度一致。这揭示了视觉皮层不仅仅处理视觉信息，还内嵌了体感计算机制，这种跨模态的对齐为理解具身感知、社会认知以及视觉与触觉如何协同工作提供了新的神经解剖学基础。

图11