Neuron | 你腦海中的聲音和畫面藏在哪里？最新研究揭示想象力的雙重神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

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基本信息

Title:Mental imagery and perception overlap within transmodal association networks

發(fā)表時間:2026-3-31

發(fā)表期刊:Neuron

影響因子:15.0

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研究背景

當你閉上眼睛想象一場絢麗的日落，或者在腦海中回放一首熟悉的歌曲時，你的大腦正在經(jīng)歷什么？在認知神經(jīng)科學領(lǐng)域，一個長期占據(jù)主導地位的理論是“感覺重現(xiàn)假說”（sensory reinstatement hypothesis）。該假說認為，心理意象（mental imagery）的產(chǎn)生依賴于大腦對初級感覺皮層的重新激活：想象畫面會調(diào)用視覺皮層，想象聲音會調(diào)用聽覺皮層。

然而，這一經(jīng)典解釋在面對更復雜的內(nèi)部自發(fā)狀態(tài)（self-generated states）時遇到了挑戰(zhàn)。大量研究表明，當人們進行心理時間旅行（回憶過去或想象未來）或進行內(nèi)心獨白時，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)，例如默認網(wǎng)絡(luò)（Default Network, DN）和語言網(wǎng)絡(luò)（Language Network, LANG），而非單模態(tài)（unimodal）的感覺皮層。

這就引出了一個關(guān)鍵的斷點：如果想象確實伴隨著生動的視覺或聽覺體驗，為什么復雜想象任務(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)交匯點究竟在哪里？

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

研究核心總結(jié)

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

一、多維經(jīng)驗采樣揭示想象內(nèi)容的雙重維度

研究者設(shè)計了一項線索想象任務(wù)，要求受試者在掃描儀內(nèi)想象特定的場景、面孔、聲音或語言，并實時評估其視覺和聽覺的生動程度。掃描結(jié)束后，受試者立即進行多維經(jīng)驗采樣（mDES），詳細回顧他們在每次試驗中的具體心理內(nèi)容。

行為學結(jié)果清晰地表明，受試者的想象體驗并非單一的整體，而是沿著兩個主要維度展開。主成分分析（PCA）提取出了兩個關(guān)鍵成分：第一個是“情景建構(gòu)”（Episodic Construction），與視覺生動度、空間位置和事件記憶高度相關(guān)；第二個是“聽覺語言”（Audiolinguistic），與聽覺生動度、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)的實時評分顯示，場景和面孔線索成功誘發(fā)了高視覺生動度的體驗，而語音和聲音線索則誘發(fā)了高聽覺生動度的體驗，證實了任務(wù)對不同心理意象的有效調(diào)制。

Fig 2. 掃描外的多維經(jīng)驗采樣（mDES）進一步揭示了想象內(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“聽覺語言”維度。

當研究者將受試者試次級別的 mDES 評分與 fMRI 數(shù)據(jù)對齊時，發(fā)現(xiàn)了高度網(wǎng)絡(luò)特異性的激活模式。

對于那些在“情景建構(gòu)”維度上得分高的試次（即受試者報告了生動的視覺場景），大腦活動廣泛且精確地落在默認網(wǎng)絡(luò)的一個子系統(tǒng)——DN-A的邊界內(nèi)。相反，對于在“聽覺語言”維度上得分高的試次（即受試者報告了生動的內(nèi)心言語），大腦活動則主要集中在語言網(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度直接掛鉤：DN-A 的活動強度追蹤了視覺意象的生動度，而 LANG 的活動強度追蹤了聽覺意象的生動度。

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

Fig 6. 統(tǒng)計分布結(jié)果進一步證實，在支持想象任務(wù)時，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)）。

這項研究最核心的發(fā)現(xiàn)來自于對“感知”與“想象”重合區(qū)域的精確定位。傳統(tǒng)觀點預期這種重合會發(fā)生在初級或次級感覺皮層。

然而，當研究者將受試者“觀看真實場景”與“想象場景”的大腦活動圖譜疊加時，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。“聆聽真實語音”與“想象語音”的重合區(qū)域，絕大部分落在了跨模態(tài)的語言網(wǎng)絡(luò)（LANG）內(nèi)，而非初級聽覺皮層（AUD）。感知過程確實激活了從初級感覺皮層到跨模態(tài)皮層的整個梯度，但想象過程主要“重現(xiàn)”的是這個梯度中最高級的跨模態(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. 觀看場景（綠色）與想象場景（藍色）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. 聆聽語音與想象語音的重合區(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)的語言網(wǎng)絡(luò)（LANG）中，而非初級聽覺或運動皮層。

研究意義

這項工作在理論和方法學上都極具啟發(fā)性。

在理論層面，它對經(jīng)典的“感覺重現(xiàn)假說”提出了重要修正。研究表明，至少對于自然狀態(tài)下的、由語義線索引發(fā)的心理意象而言，大腦并不主要依賴于初級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）或高級表征觀點，即大腦在想象時，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層面上重繪細節(jié)。

在方法學層面，本研究展示了“個體化精準腦圖譜”結(jié)合“試次級主觀經(jīng)驗采樣”的強大潛力。如果僅僅采用傳統(tǒng)的組平均和固定條件對比，想象語音的神經(jīng)相關(guān)物會顯得非常微弱且充滿噪聲。正是因為引入了 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），才讓語言網(wǎng)絡(luò)在想象中的核心作用得以清晰顯現(xiàn)。

當然，這項研究也有其邊界。它并沒有完全否認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視覺特征（如特定角度的條紋），早期視覺皮層可能仍會被調(diào)用。但對于我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛＝?jīng)歷的那種“栩栩如生”的場景建構(gòu)和內(nèi)心獨白，跨模態(tài)網(wǎng)絡(luò)才是那個真正的“腦內(nèi)劇場”。

分享人：飯鴿兒

審核：PsyBrain 腦心前沿編輯部

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