研究为我们的大脑如何感知地方提供了新的见解

近30年前，科学家们证明，视觉上识别一个物体(如杯子)，并进行视觉引导的动作(如拿起杯子)，涉及位于大脑不同区域的不同神经过程。一项新的研究表明，大脑如何感知我们的环境也是如此——它有两个不同的系统，一个是识别一个地方，另一个是在其中导航。

的神经科学杂志埃默里大学的研究人员根据功能性磁共振成像(fMRI)的实验，发表了这一发现。结果表明，大脑的海马旁位置区域对场景识别任务的反应更强烈，而枕部位置区域对导航任务的反应更强烈。

这项工作可能会对帮助人们从脑损伤中恢复，以及对自动驾驶汽车等计算机视觉系统的设计产生重要影响。

该研究的资深作者、埃默里大学心理学助理教授丹尼尔·迪尔克斯说:“了解大脑的不同区域在做什么是令人兴奋的。”“学习大脑如何理解我们每天被轰炸的所有信息是最伟大的智力探索之一。而是要理解是什么让我们成为人类。”

进入一个地方并认识到你在哪里——无论是厨房、卧室还是花园——瞬间发生，你几乎可以同时绕过它。

“人们认为这两种大脑功能是混杂在一起的——识别一个地方总是与导航相关，”第一作者安德鲁·佩尔西凯蒂说，他是埃默里大学的研究生，参与了这项研究。“我们证明了这是不对的，我们的大脑为每一项任务都有专门的、可分离的系统。值得注意的是，我们越仔细观察大脑，我们就会发现更专业的系统——我们的大脑已经进化得超级高效。”

佩尔西凯蒂后来从埃默里大学获得了博士学位，现在在美国国家心理健康研究所工作，他解释说，对哲学的兴趣使他进入了神经科学领域。他说:“伊曼努尔·康德说得很清楚，如果我们不能理解我们思维的结构，知识的结构，我们就不能完全理解我们自己，甚至不能充分了解外部世界，因为这些都被我们的感知和认知过程过滤掉了。”

迪尔克斯实验室专注于绘制视觉皮层的功能组织。迪尔克斯说:“我们是视觉生物，大脑的大部分都以这样或那样的方式处理视觉信息。

自19世纪晚期以来，研究人员一直想知道为什么脑损伤患者有时会出现奇怪的视觉后果。例如，有些人可能在所有方面都有正常的视觉功能，除了识别面孔的能力。

然而，直到1992年，大卫·米尔纳(David Milner)和梅尔文·古德尔(Melvyn Goodale)发表了一篇有影响力的论文，描述了大脑中两个不同的视觉系统。腹侧脑流，或颞叶，参与物体识别，而背侧脑流，或顶叶，指导与物体相关的动作。

1997年，麻省理工学院的南希·坎维舍(Nancy Kanwisher)和同事们证明，大脑中有一个区域专门负责面部感知——梭状回面部区(fusiform face area，简称FFA)。仅仅一年后，坎维舍的实验室就划定了一个专门处理部位的神经区域，即位于腹侧流的海马旁部位区(PPA)。

在坎维舍实验室做博士后时，迪尔克斯领导发现了大脑中专门处理部位的第二个区域，即位于时间流中的枕部区域(OPA)。

迪尔克斯在2013年发表这一发现的同一年，也就是在埃默里大学建立了自己的实验室。他想要解决的第一个问题是，为什么大脑有两个专门处理信息的区域。

Persichetti设计了一个实验来验证这个假设，即地点处理在大脑中以类似于物体处理的方式进行划分。使用模拟人生游戏中的软件，他创建了三个地方的数字图像:卧室、厨房和客厅。每个房间都有一条小径，可以从三扇门中的一扇出去。

在功能磁共振成像扫描仪中，研究参与者被要求将目光固定在一个小小的白色十字架上。在每次试验中，会出现一个房间的图像，位于十字架的中央。参与者被要求想象他们正站在房间里，并通过按下一个按钮来指出这是卧室、厨房还是客厅。在不同的试验中，同样的参与者还被要求想象他们正在穿过同一个房间的连续路径上行走，并指出他们是可以从左边、中间还是右边的门离开。

结果数据显示，这两个大脑区域根据任务的不同被选择性激活:PPA对识别任务的反应更强烈，而OPA对导航任务的反应更强烈。

迪尔克斯说:“虽然我们能证明大脑皮层的不同部分负责不同的功能，这令人难以置信，但这只是冰山一角。”“现在我们了解了大脑的这些区域在做什么，我们想确切地知道它们是如何做的，以及为什么它们以这种方式组织起来。”

迪尔克斯计划对这两个场景处理区域进行因果测试。重复经颅磁刺激(rTMS)是一种非侵入性技术，可以附着在头皮上，暂时激活健康参与者的外环a，并测试某人是否可以在没有它的情况下导航。

由于PPA位于颞叶较深的位置，同样的技术不能用于失活PPA。迪尔克斯实验室计划招募PPA区域脑损伤的参与者，以测试对他们识别场景能力的影响。

这项研究的临床应用包括为做脑部手术的外科医生提供更精确的指导，以及更好的脑部康复方法。

迪尔克斯说:“我的最终目标是对人脑的视觉过程进行逆向工程，并在计算机视觉系统中复制它。”“除了改进机器人系统，计算机模型还可以帮助我们更全面地了解人类的思想和大脑。”

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