大腦在觀看重複播放電影時的運作模式

根據最近發表在ELife上的一項研究:如果我們正看著重複播放的電影,這時大腦的許多區域會開始預測電影裡即將發生的事情。當第一次欣賞某部電影時,人類的大腦會形成一種獨特的神經模式,而當我們熟悉這些電影片段時,這種神經模式就會提前發生變化,在腦海中投射出對某種程度的期望,這次研究人員的發現不僅說明了我們在重複觀看電影時的反應,這個實驗也幫助我們思考人類大腦是如何組織起來的。

研究人員追蹤了30名測試者的大腦活動,測試者重複觀看了一段90秒的電影剪輯片段共六次,接著研究人員對他們大腦的功能磁共振成像(fMRI)掃描,發現測試者在重複觀看影片時,他們大腦的活動模式會提前做出改變。成像掃描顯示出不同區域的大腦預期程度會不同。例如,前額葉皮層可以提前15秒預測可能預見電影的情節,而後腦皮層區域只能提前1秒預測,而它只預測單詞或簡單圖像的變化。

大腦可以預測未來

紐約哥倫比亞大學的認知神經科學家Christopher Baldassano說:「這些發現共同指出了大腦中是有組織的運作模式,靠近大腦前部的部分顯示出對未來事物更長時間的預期,所以大腦能夠在多個時間尺度上創造這些預期信號。」

功能磁共振成像(fMRI)掃描同時測量了大腦數千個小區域的活動以及觀察神經活動的起伏。這次的發現與記憶研究的數據是一致的,這些研究都探討了關於大腦的不同區域可以保存多少訊息,而這項研究則找出層級結構會從大腦前部移動到後部,與大腦後部僅僅幾秒鐘相比,大腦前部可以追蹤到幾十秒左右。

大腦前部有一個類似層次的結構

倫敦DeepMind的神經科學家金伯利·斯塔亨菲爾德(Kimberly Stachenfeld)說:「人們都很好奇對大腦如何在不同尺度上預測未來,以及這些訊息是如何在大腦上組織起來的。」斯塔亨菲爾德還說到:「這篇論文通過展示不同時間尺度的預測是如何在大腦中表現,揭示了大腦的前部有一個類似梯度或層次的結構。」

這些研究結果開啓了許多令人興奮的可能性,之後研究人員想看看這樣的預測模式是否也適用於相似但不相同的經驗。賓夕法尼亞州費城坦普爾大學認知神經科學博士後伊娃·布魯內克(Iva Brunec)說:「人們是否在他們的大腦中對於未來會有系統性的預測的確值得我們去探討。」

圖片來源:Christopher Baldassano

資料來源:Amy McDermott(2021,April 30).Several brain regions help us anticipate what’s going to happen next. Pnas

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