人類的聽覺通路也會產生預測

人類依靠自身感官來感知這個世界,而感官是通向外部世界的唯一窗口,所以人們也很少質疑它們對外部世界的真實度。在過去的20年當中,神經科學研究揭示了大腦皮層會不斷對下一刻所發生的事情產生預測,而負責感覺處理的神經元會對我們的預測及實際情況之間的差異進行重新編碼的動作。

由卡塔琳娜·馮·克里斯坦教授領導的德累斯頓工業大學神經科學團隊,他們提出了一個新的見解:研究結果表示不僅僅是大腦皮層,連人類的整個聽覺通路都會根據先前的預期來決定要收聽到什麼聲音。在他們的研究中,研究小組使用功能核磁共振成像(fMRI)來測量19名參與者他們共同在聽一系列聲音時的大腦反應,首先參與者被要求找出聲音序列中有哪些聲音與其他聲音不同,結果發現參與者的預期確實被操縱了,他們都會在序列的特定位置期待異常的聲音出現。

基於預測編碼感覺處理的理論

神經科學家在負責聽覺處理皮層下通路的兩個主要核心—下丘和內側膝狀體中檢查了異常聲音所引起的反應,儘管當這些聲音被放置在他們預期的位置時,參與者能更快地識別出來,但皮質下的核心只有在它們被放置在意料之外的位置時才會對這些聲音進行重新編碼。而這些結果可以在預測編碼(predictivecoding)的背景下得到最好的解釋,預測編碼是一種感覺處理的理論,它將感知描述為一個假設檢驗的過程,它是由 Rajesh P. N. Rao和Dana H. Ballard 所提出來的,即神經系統的連結在適應了外界規則後,會在各個階層中比較訊息,把沒有被預期的成分,將它精簡化再向上傳輸。

預測編碼的優勢在於可以大量減少冗餘的資訊處理,僅僅傳輸跟預測不同的部分,並高效率地應用神經元有限的訊息傳遞量,畢竟自然環境中的信號大部分都是可預期的,而大腦在短暫瞬間可以處理的訊息量卻是有限的。

物理世界的主觀信念決定我們如何感知現實

該研究作者亞歷杭德羅·塔巴斯博士對研究結果表示:「我們對物理世界的主觀信念對我們如何感知現實具有決定性作用。」數十年的神經科學研究已經表明,人類和猿類大腦中最發達的部分—大腦皮層,會通過測試這些信念和實際的感覺訊息來掃描感官世界。且我們現在也已經證明,這過程支配著大腦中最原始和進化中最保守的部分。

簡單地來說「我們所感知到的一切都可能被我們對物質世界的主觀信念深深影響。」這個研究結果為神經科學家研究人類感官處理開闢了新的方法,也可以為閱讀障礙患者在語言感知方面的障礙中提供一個統一的解釋,甚至為臨床神經科學家提供了一套關於感覺處理相關的其他神經障礙的新假說。

圖片來源:ntu

資料來源:Technische Universität Dresden(2021,January 8).We hear what we expect to hear. Sciencedaily

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