認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)前沿文獻(xiàn)分享

基本信息

Title:Mental imagery and perception overlap within transmodal association networks

發(fā)表時(shí)間:2026-3-31

發(fā)表期刊:Neuron

影響因子:15.0

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研究背景

當(dāng)你閉上眼睛想象一場(chǎng)絢麗的日落，或者在腦海中回放一首熟悉的歌曲時(shí)，你的大腦正在經(jīng)歷什么？在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，一個(gè)長(zhǎng)期占據(jù)主導(dǎo)地位的理論是“感覺重現(xiàn)假說(shuō)”（sensory reinstatement hypothesis）。該假說(shuō)認(rèn)為，心理意象（mental imagery）的產(chǎn)生依賴于大腦對(duì)初級(jí)感覺皮層的重新激活：想象畫面會(huì)調(diào)用視覺皮層，想象聲音會(huì)調(diào)用聽覺皮層。

然而，這一經(jīng)典解釋在面對(duì)更復(fù)雜的內(nèi)部自發(fā)狀態(tài)（self-generated states）時(shí)遇到了挑戰(zhàn)。大量研究表明，當(dāng)人們進(jìn)行心理時(shí)間旅行（回憶過(guò)去或想象未來(lái)）或進(jìn)行內(nèi)心獨(dú)白時(shí)，大腦高度激活的往往是跨模態(tài)（transmodal）的聯(lián)絡(luò)皮層網(wǎng)絡(luò)，例如默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)（Default Network, DN）和語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò)（Language Network, LANG），而非單模態(tài)（unimodal）的感覺皮層。

這就引出了一個(gè)關(guān)鍵的斷點(diǎn)：如果想象確實(shí)伴隨著生動(dòng)的視覺或聽覺體驗(yàn)，為什么復(fù)雜想象任務(wù)激活的卻是跨模態(tài)網(wǎng)絡(luò)？感知（看或聽）與想象（在腦海中看或聽）的神經(jīng)交匯點(diǎn)究竟在哪里？

為了回答這一問(wèn)題，Anderson 等人在這篇發(fā)表于 Neuron 的研究中，結(jié)合了個(gè)體化精準(zhǔn)功能磁共振成像（precision fMRI）與多維經(jīng)驗(yàn)采樣（mDES）技術(shù)。他們不僅精確繪制了每個(gè)受試者的大腦網(wǎng)絡(luò)邊界，還追蹤了受試者在每次想象任務(wù)中主觀體驗(yàn)的動(dòng)態(tài)變化，試圖在單體水平上重新定位“想象力”的大腦坐標(biāo)。

研究核心總結(jié)

這項(xiàng)研究并沒有假設(shè)受試者在每次試驗(yàn)中都能完美遵循指令，而是根據(jù)受試者真實(shí)報(bào)告的心理內(nèi)容來(lái)解析大腦活動(dòng)。研究揭示了想象體驗(yàn)與大腦跨模態(tài)網(wǎng)絡(luò)之間的高度特異性映射。

一、多維經(jīng)驗(yàn)采樣揭示想象內(nèi)容的雙重維度

研究者設(shè)計(jì)了一項(xiàng)線索想象任務(wù)，要求受試者在掃描儀內(nèi)想象特定的場(chǎng)景、面孔、聲音或語(yǔ)言，并實(shí)時(shí)評(píng)估其視覺和聽覺的生動(dòng)程度。掃描結(jié)束后，受試者立即進(jìn)行多維經(jīng)驗(yàn)采樣（mDES），詳細(xì)回顧他們?cè)诿看卧囼?yàn)中的具體心理內(nèi)容。

行為學(xué)結(jié)果清晰地表明，受試者的想象體驗(yàn)并非單一的整體，而是沿著兩個(gè)主要維度展開。主成分分析（PCA）提取出了兩個(gè)關(guān)鍵成分：第一個(gè)是“情景建構(gòu)”（Episodic Construction），與視覺生動(dòng)度、空間位置和事件記憶高度相關(guān)；第二個(gè)是“聽覺語(yǔ)言”（Audiolinguistic），與聽覺生動(dòng)度、內(nèi)心聲音和特定詞匯高度相關(guān)。這意味著，任務(wù)成功誘發(fā)了具有不同感官側(cè)重的自發(fā)心理狀態(tài)。

Fig 1. 掃描儀內(nèi)的實(shí)時(shí)評(píng)分顯示，場(chǎng)景和面孔線索成功誘發(fā)了高視覺生動(dòng)度的體驗(yàn)，而語(yǔ)音和聲音線索則誘發(fā)了高聽覺生動(dòng)度的體驗(yàn)，證實(shí)了任務(wù)對(duì)不同心理意象的有效調(diào)制。

Fig 2. 掃描外的多維經(jīng)驗(yàn)采樣（mDES）進(jìn)一步揭示了想象內(nèi)容的協(xié)方差結(jié)構(gòu)，明確區(qū)分出以視覺/空間為主的“情景建構(gòu)”維度和以聽覺/詞匯為主的“聽覺語(yǔ)言”維度。

當(dāng)研究者將受試者試次級(jí)別的 mDES 評(píng)分與 fMRI 數(shù)據(jù)對(duì)齊時(shí)，發(fā)現(xiàn)了高度網(wǎng)絡(luò)特異性的激活模式。

對(duì)于那些在“情景建構(gòu)”維度上得分高的試次（即受試者報(bào)告了生動(dòng)的視覺場(chǎng)景），大腦活動(dòng)廣泛且精確地落在默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)子系統(tǒng)——DN-A的邊界內(nèi)。相反，對(duì)于在“聽覺語(yǔ)言”維度上得分高的試次（即受試者報(bào)告了生動(dòng)的內(nèi)心言語(yǔ)），大腦活動(dòng)則主要集中在語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò)（LANG）及其鄰近區(qū)域。

更重要的是，這些激活與主觀生動(dòng)度直接掛鉤：DN-A 的活動(dòng)強(qiáng)度追蹤了視覺意象的生動(dòng)度，而 LANG 的活動(dòng)強(qiáng)度追蹤了聽覺意象的生動(dòng)度。

Fig 5. 結(jié)合試次級(jí)主觀報(bào)告的分析表明，想象場(chǎng)景（左側(cè)）和想象語(yǔ)音（右側(cè)）分別引發(fā)了 DN-A 和 LANG 這兩個(gè)不同跨模態(tài)網(wǎng)絡(luò)的廣泛激活。

Fig 6. 統(tǒng)計(jì)分布結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)，在支持想象任務(wù)時(shí)，跨模態(tài)網(wǎng)絡(luò)（DN-A 和 LANG）的激活程度顯著高于其相鄰的單模態(tài)感覺網(wǎng)絡(luò)（如視覺網(wǎng)絡(luò)和聽覺網(wǎng)絡(luò)）。

這項(xiàng)研究最核心的發(fā)現(xiàn)來(lái)自于對(duì)“感知”與“想象”重合區(qū)域的精確定位。傳統(tǒng)觀點(diǎn)預(yù)期這種重合會(huì)發(fā)生在初級(jí)或次級(jí)感覺皮層。

然而，當(dāng)研究者將受試者“觀看真實(shí)場(chǎng)景”與“想象場(chǎng)景”的大腦活動(dòng)圖譜疊加時(shí)，發(fā)現(xiàn)重合區(qū)域主要位于腹側(cè)顳葉和內(nèi)側(cè)頂葉的較前部區(qū)域——這些區(qū)域在個(gè)體化網(wǎng)絡(luò)劃分中，明確屬于跨模態(tài)的 DN-A 網(wǎng)絡(luò)，而不是相鄰的單模態(tài)視覺網(wǎng)絡(luò)。

同樣的規(guī)律也出現(xiàn)在聽覺任務(wù)中。“聆聽真實(shí)語(yǔ)音”與“想象語(yǔ)音”的重合區(qū)域，絕大部分落在了跨模態(tài)的語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò)（LANG）內(nèi)，而非初級(jí)聽覺皮層（AUD）。感知過(guò)程確實(shí)激活了從初級(jí)感覺皮層到跨模態(tài)皮層的整個(gè)梯度，但想象過(guò)程主要“重現(xiàn)”的是這個(gè)梯度中最高級(jí)的跨模態(tài)部分。

Fig 3. FC defines large-scale networks in each participant DN-A and LANG were identified as transmodal association networks. Addi-tional networks w...

Fig 4. DN-A and LANG overlap with activity evoked by viewing scenes and listening to speech The left column shows activity when viewing scenes duri...

Fig 7. 觀看場(chǎng)景（綠色）與想象場(chǎng)景（藍(lán)色）的重合區(qū)域（紅色）主要集中在 DN-A 的邊界內(nèi)，而非相鄰的單模態(tài)視覺網(wǎng)絡(luò)（dATN 和 VIS-P）。

Fig 8. 聆聽語(yǔ)音與想象語(yǔ)音的重合區(qū)域同樣遵循這一規(guī)律，絕大部分重疊發(fā)生在跨模態(tài)的語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò)（LANG）中，而非初級(jí)聽覺或運(yùn)動(dòng)皮層。

研究意義

這項(xiàng)工作在理論和方法學(xué)上都極具啟發(fā)性。

在理論層面，它對(duì)經(jīng)典的“感覺重現(xiàn)假說(shuō)”提出了重要修正。研究表明，至少對(duì)于自然狀態(tài)下的、由語(yǔ)義線索引發(fā)的心理意象而言，大腦并不主要依賴于初級(jí)感覺皮層的自上而下激活。相反，想象力更多地依賴于跨模態(tài)聯(lián)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)（如 DN-A 和 LANG）的參與。這支持了心理意象的“命題性”（propositional）或高級(jí)表征觀點(diǎn)，即大腦在想象時(shí)，是在跨模態(tài)層面上重構(gòu)概念和情景，而不是在像素或聲學(xué)層面上重繪細(xì)節(jié)。

在方法學(xué)層面，本研究展示了“個(gè)體化精準(zhǔn)腦圖譜”結(jié)合“試次級(jí)主觀經(jīng)驗(yàn)采樣”的強(qiáng)大潛力。如果僅僅采用傳統(tǒng)的組平均和固定條件對(duì)比，想象語(yǔ)音的神經(jīng)相關(guān)物會(huì)顯得非常微弱且充滿噪聲。正是因?yàn)橐肓?mDES，捕捉到了受試者在不同試次間采用的策略差異（例如是真的在想象特定詞匯，還是僅僅想象了一種聲音氛圍），才讓語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò)在想象中的核心作用得以清晰顯現(xiàn)。

當(dāng)然，這項(xiàng)研究也有其邊界。它并沒有完全否認(rèn)早期感覺皮層在想象中的潛在作用——如果任務(wù)要求受試者想象極度具體的低級(jí)視覺特征（如特定角度的條紋），早期視覺皮層可能仍會(huì)被調(diào)用。但對(duì)于我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛＝?jīng)歷的那種“栩栩如生”的場(chǎng)景建構(gòu)和內(nèi)心獨(dú)白，跨模態(tài)網(wǎng)絡(luò)才是那個(gè)真正的“腦內(nèi)劇場(chǎng)”。

分享人：飯鴿兒

審核：PsyBrain 腦心前沿編輯部

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