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听声音的脑区居然也能看东西!科学家揭示视觉诱发活动在听觉皮层的感觉起源机制
发布日期:2025-12-17 19:58:25 浏览次数:

  我们的大脑有专门处理不同感觉的区域,比如听觉皮层负责“听声音”,视觉皮层负责“看东西”。但科学家早就发现一个奇怪的现象:当小鼠(甚至人)看到画面时听觉皮层也会被激活。这让人困惑:难道听觉皮层真的能“看见”?还是说这种反应其实是因为动物在看东西时动了脸、转了头,而这些动作骗了听觉皮层?

听声音的脑区居然也能看东西!科学家揭示视觉诱发活动在听觉皮层的感觉起源机制(图1)

  作者检测了清醒小鼠在视觉和听觉刺激以及自发活动期间其初级听觉皮层(A1)和初级视觉皮层(V1)的神经活动及其伴随的面部运动。作者发现:视觉刺激很少诱发面部运动;即使在没有面部运动的情况下A1对视觉输入的反应依然稳健;而通过光遗传学抑制V1则会减弱A1对视觉刺激的反应。综合来看,这些结果证实:听觉系统中的跨模态反应主要源于感觉输入本身,而非由动物行为状态(如面部运动)所驱动。

听声音的脑区居然也能看东西!科学家揭示视觉诱发活动在听觉皮层的感觉起源机制(图2)

  研究人员首先探究视觉刺激是否像声音一样容易引发小鼠的面部运动。他们在清醒小鼠中交替播放动态视觉噪声影片和重复的声音噪声,每次间隔4–8秒,并用Facemap软件量化面部动作,该软件通过主成分分析捕捉面部运动的主要模式。

  结果发现,视觉刺激很少引起面部反应,而听觉刺激则频繁触九游娱乐发。具体来说,只有约16.5%的视觉试次出现明显面部运动(定义为刺激后500毫秒内运动幅度超过基线个标准差),而听觉试次这一比例高达58.0%。一旦发生,两类刺激引发的面部运动幅度相似。

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  作者还通过不同主成分、不同刺激类型和分析方法进行了多项验证,结果一致:相比声音,视觉刺激诱发面部运动的可能性显著更低。

听声音的脑区居然也能看东西!科学家揭示视觉诱发活动在听觉皮层的感觉起源机制(图3)

  尽管视觉刺激很少引发面部运动,但作者仍想探究:这些微弱的面部动作是否“伪装”成了听觉皮层对视觉的反应。为此,他们在记录清醒小鼠初级听觉皮层(A1)神经活动的同时,同步监测其面部运动。

  结果发现,约8%的A1神经元确实对视觉刺激有反应(多位于深层),但绝大多数(79%)的视觉反应与面部运动无关。虽然在整体数据中,有面部运动的试次放电略高,但这主要是由少数(21%)神经元驱动的并非普遍现象。

  作者通过多种方法反复验证:更换面部运动指标、调整分析参数、限定神经元类型或记录位置,结果一致:听觉皮层对视觉刺激的反应主要源于视觉本身,而非伴随的面部动作。进一步建模也显示,视觉刺激对神经活动的解释力远强于面部运动。

听声音的脑区居然也能看东西!科学家揭示视觉诱发活动在听觉皮层的感觉起源机制(图4)

  为了最终确认听觉皮层对视觉刺激的反应是真的“看到”了,而不是因为动物动了或状态改变,研究人员用光遗传技术“关掉”了小鼠的初级视觉皮层(V1),这是大脑处理视觉信息的第一站,几乎所有视觉信号都要经过这里。

  在特定转基因小鼠中,蓝光照射能有效抑制V1中主要的兴奋性神经元从而阻断视觉信息向外传递。结果发现:一旦V1被关闭,听觉皮层对视觉刺激的反应就明显减弱。而在没有这种光敏蛋白的小鼠中,蓝光则毫无影响,排除了光照本身或其他非特异性因素的干扰。

  这说明:听觉皮层中的视觉反应确实来自真实的视觉输入,而不是面部动作或行为状态造成的假象。

听声音的脑区居然也能看东西!科学家揭示视觉诱发活动在听觉皮层的感觉起源机制(图5)

  这项研究的意义在于:首次明确证实听觉皮层中由视觉刺激引发的神经活动并非源于动物的运动或行为状态(如面部动作),而是直接来自真实的视觉感觉输入。通过结合面部运动追踪、多变量分析和光遗传学抑制V1,揭示了跨模态感觉整合的真正神经基础。这一发现挑战了以往认为此类跨模态反应可能只是行为副产物的观点,支持大脑皮层(包括传统“单模态”区域如听觉皮层)具有内在的多感官处理能力。它不仅深化了我们对感觉系统交互机制的理解,也为研究自闭症、精神分裂症等涉及感觉整合异常的神经精神疾病提供了新思路,并强调在神经科学研究中需严格区分感觉驱动与行为相关信号。

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