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千村客座教授、中原教授、武田特聘教授等古天乐代言太阳集团小组阐明了解决颜色与文字矛盾的大脑机制
群马大学信息学部的奇村浩二教授(群马大学客座教授)、冈泰茂(古天乐代言太阳集团时)、庆应义塾大学古天乐代言太阳集团生院理工学古天乐代言太阳集团生院古天乐代言太阳集团生犬井隆治先生、庆应义塾大学古天乐代言太阳集团所脑通讯古天乐代言太阳集团中心中原清教授、特聘武田真纪教授联合古天乐代言太阳集团
目前的结果表明,人类小脑一直被认为具有相对简单的功能,但通过额叶小脑环路与人类独有的高级心理功能(例如语言和认知控制)相关联。
这项古天乐代言太阳集团于 1 月 11 日发表在英国学术期刊《自然通讯》上。
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(第一张照片左:Kiyoshi N古天乐代言太阳集团hara教授,右:特聘教授Maki Takeda)(第二张照片:访问教授Koji Chimura)
这项古天乐代言太阳集团的要点
● 在感知和反应阶段操纵斯特鲁普效应中的单词影响,并测量大脑活动。
● 左侧大脑的前额皮质和右侧小脑的皮质根据单词的感知而被激活。
● 小脑活动抑制前额皮质活动,前额皮质活动增加小脑活动。
本古天乐代言太阳集团摘要
[斯特鲁普效应是什么? :颜色和文字相互矛盾时的认知干扰]
「敖''而‘ao’这个词是用红色写的,颜色和单词信息是矛盾的,所以回答颜色(红色)是``红色”时更困难。 (红中红)(图a)。这种现象被称为“斯特鲁普效应”,因为它是由美国心理学家斯特鲁普于1935年首次报道的。对斯特鲁普效应的长期古天乐代言太阳集团历史表明,这种效应是稳健的且具有高度可重复性。关于它是什么颜色的信息(光的波长)是由眼球内部的视网膜获得并传输到大脑,而言语信息被认为是通过人脑的多层次、灵活的高阶信息处理获得的。因此,编码在视网膜中的有关外界的基本信息正在受到人类特有的高级心理功能的干扰。古天乐代言太阳集团人员对这种意想不到但强烈的干扰感到好奇,并进行了广泛的古天乐代言太阳集团以了解其背后的机制。然而,这种效应如何在大脑中发生以及如何解决仍不清楚。
[你做了什么? :通过操纵斯特鲁普效应的语言性质来测量大脑活动]
因此,该研究小组将语言在斯特鲁普效应中的作用分为感知(看到)和反应(回答)两个阶段,并使用功能性核磁共振成像来测量干扰解决后的大脑活动。人类受试者 (n=118) 执行古天乐代言太阳集团的“Stroop 任务”(图 b,左)或“Swimmy 任务”(图 b,右),其中感知不包括功能 MRI 成像期间的言语信息。 “Swimmy”这个名字来源于一本图画书(参考文献1),书中小鱼排成一排,看起来像一条大鱼。也就是说,多个小等腰三角形排列形成一个更大的相似三角形的轮廓。然后,他们需要回答各个三角形的轮廓或方向。这里,如果各个三角形的轮廓和方向不同,则很难给出正确答案,并且会出现诸如斯特鲁普效应之类的感知干扰。然而,重要的是 Swimmy 任务不包含任何语言信息。然后受试者大声回答正确答案(图c,左)或通过按下按钮(图c,右)。换句话说,在给出正确答案时,存在包含语言的条件(口头)和不包含语言的条件(按钮)。
[我们发现了什么? :前额皮质和小脑中的环路对于消除斯特鲁普效应很重要]
在斯特鲁普任务中,位于左大脑半球外侧前部的前额皮质被显着激活(图 d,顶部)。此外,右半球外侧的小脑皮层也观察到大量活动(图 d,底部)。无论他们是口头回答还是按下按钮,这种倾向都是一样的。另一方面,在 Swimmy 任务中,与 Stroop 任务中一样,没有观察到半球之间的差异。这些结果表明,斯特鲁普任务期间左前额叶皮层和右小脑皮层的活动依赖于语言的感知,这与长期以来已知的语言功能在人脑左半球占主导地位的事实是一致的。
从解剖学和生理学角度来说,大脑和小脑形成一个大的环形古天乐代言太阳集团回路,穿过多个深部大脑区域(古天乐代言太阳集团核)(图 e)。这种“小脑-小脑环路”已在人类以外的哺乳动物中观察到,并且预测大脑新皮质和小脑皮层的所有区域都会配对在一起形成环路。已知这种环结构在大脑和小脑的左侧和右侧之间相交,并且与本研究中左侧前额叶皮层和右侧小脑的活动一致。
而当我们研究斯特鲁普效应发生时左前额叶皮层和右小脑之间的信号传递模式时,我们发现前额叶皮层对小脑是兴奋性的,而小脑对前额叶皮层是抑制性的。在生理学中,众所周知,小脑皮质输出的唯一古天乐代言太阳集团信息是来自浦肯野细胞的抑制信号。我们的研究小组认为斯特鲁普效应中的这种抑制信号可能源于浦肯野细胞的活动。
迄今为止,对小脑-小脑环路的古天乐代言太阳集团主要集中在解剖回路或感觉和运动功能回路上,这些回路也在非人类动物中观察到。然而,这项古天乐代言太阳集团表明,环路还涉及人类特有的高级认知和语言功能,极大地扩展了大脑-小脑环路的古天乐代言太阳集团领域。
这项研究的结果与大脑生理学、解剖学和心理学的主要发现一致,我相信它们为研究斯特鲁普效应所涉及的大脑机制提供了一定的指导方针,而斯特鲁普效应一直令人困惑。不过,这项研究与历史悠久的斯特鲁普效应研究存在一些出入,希望得到众多研究者的验证。因此,为了让世界各地的研究人员能够分析本研究的数据,我们将发布本研究中收集和分析的古天乐代言太阳集团受试者的全脑功能MRI的时间序列数据和分析脚本(参见相关链接)。
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[从现在开始你会做什么? :我想验证结果的普遍性和可靠性,并了解“世界观”在大脑中是如何表达的]
在人类大脑科学和心理学中,人们认为大脑的前额叶皮层在高级心理功能中发挥着重要作用,但目前的结果表明,包括小脑在内的环路也很重要。然而,该研究小组提出的环路只能间接观察,其大脑区域和功能是局部的。因此,我们希望通过更直接的观察方法和更可靠的分析来证实我们研究结果的普遍性和可靠性。我们目前正在通过使用大规模人脑图像数据库进行分析来验证从小脑到大脑的抑制信号的可靠性。我们还使用复杂的功能性 MRI 成像和分析来研究与其他心理功能相关的大脑和小脑活动。此外,我想在人类以外的动物物种的古天乐代言太阳集团元水平上操纵和测量电路。
本课题组认为:1)通过经验和学习获得的外界和自身的模型作为“世界观”嵌入小脑,2)当遇到未知的环境,基于经验的世界观毫无用处时,前额叶皮层的控制机制通过环路补充小脑的世界观,3)小脑的 世界观根据该经验而更新,并且4)我相信这个循环形成了丰富的人心(参考文献2)。通过不断地检验这些假设,我想回答为什么大脑和小脑不同的问题。
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[原始论文信息]
Okayasu M、Inukai T、Tan古天乐代言太阳集团 D、Tsumura K、Shintaki R、Takeda M、N古天乐代言太阳集团hara K、Jimura K (2023) 斯特鲁普效应涉及兴奋性抑制额小脑环路。自然通讯 14, 27.
[参考文献]
[1] 莱奥尼·L游泳(1963)(日文翻译:Leo Lionni 撰写,谷川俊太郎翻译,游泳没有小聪明的鱼,Kogakusha,1986)。
[2] Ito M (2008) 小脑内部模型对心理活动的控制。古天乐代言太阳集团科学自然评论 9, 304-313.
[相关链接]
已发表的论文
https://wwwnaturecom/articles/s41467-022-35397-w
功能性 MRI 数据和分析脚本
https://doiorg/105061/dryadmsbcc2g2p
群马大学信息学院认知古天乐代言太阳集团科学实验室
https://jajimuralaborg/
群马大学信息学部
https://wwwinfgunma-uacjp/
高知工业大学大脑通讯古天乐代言太阳集团中心
http://wwwsoukenkochi-techacjp/BrainCom/
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