大脑如何将图片转化为动作,并将动作转化为声音
费拉拉大学(意大利)教授卢西安诺·法迪加在圣彼得堡国立大学的公开讲座中讲述了大脑中通过语言和言语保障信息感知和交际的过程。这位神经生理学家是帕尔马小组的成员,该小组曾发现镜像神经元,他分享了自己对大脑运动区域参与语言交际过程的观点——既有经验证实的事实,也有假说。
两种感知流
讲座是在第三届“语言和言语神经生物学”国际会议的框架内举行的。
谈及大脑对信息的理解,卢西安诺·法迪加谈到了两种流的假设:腹侧流和背侧流。它们是大脑中两个并行的系统,用于编码视觉上可理解的信息。在视觉感知物体时,信息被固定在初级视皮层中,之后它进入次级皮层,腹侧流和背侧流便起源于此处。
腹侧流在颞侧结束,而背侧流在大脑的顶叶皮层结束。得益于对具有颞叶和顶叶疾病的猴子进行的实验,我们可以对大脑中这些部分在视觉信息感知中的作用进行假设。例如,颞叶参与记忆的运作,并作为一种“档案馆”:当信息到达此处时,会迅速被分为必要的“类别”。顶叶被认为负责空间定位。根据该假设,腹侧流负责语义,事实上负责回答大脑“这是什么?”的问题。背侧流负责空间位置,处理“在哪里?”或“怎样?”的概念。
我们的大脑——是一个分类机器。它将我们看到的所有内容分配至许多类别中。大脑生成联想,以及事物和概念之间的联系,根据不同参数对对象进行分组。
费拉拉大学(意大利)教授卢西安诺·法迪加
“例如,砖块属于建筑材料的概念组别,同时可以根据颜色特征与红苹果归为一类。所有这些是自动完成的,无需思考,我们的大脑就这样做了,”卢西安诺·法迪加说道。
运动和动作
卢西安诺·法迪加说,在处理完视觉信息后,大脑会决定采取进一步行动。例如,如果一个人意识到他需要一个可见物体,他便伸出手去拿它。与此同时,大脑必须快速了解途中是否存在障碍,以及如何握掌以抓取所需的东西。卢西安诺·法迪加和他的同事们研究了猴子抓住大小形状不同的物体采取各种肢端抓取动作时它们大脑的工作。这使我们能够确定大脑的反应和导致完成运动的方案。
根据卢西安诺·法迪加的表述——这一行动是一个多层次组织的,有目的的运动序列。 也就是说,如果目标是拿取可见物体,那么抓取将是大脑规定的一连串运动组成的动作。据卢西安诺·法迪加称,相应决定的采纳是在前运动皮层的腹侧区域(即所谓的F5区)进行的。包括卢西安诺·法迪加在内的帕尔玛研究小组成功找到了所谓的镜像神经元。
找到镜像神经元的第一步是偶然的。
“一次,我的同事在实验室里吃冰淇淋。在他舔冰淇淋的那一刻,连接到脑电描记仪的实验猴的大脑F5区域显示出反应,这种反应发生在猴子本身做出类似于该同事动作的运动时。然而,那一刻的猴子是一动不动的,” 卢西安诺·法迪加说道。
由此便成功发现猴子F5区域的神经元不仅在抓住物体时被激活,而且在观察另一个人做出熟悉动作时也会被激活。
布罗卡中心
据卢西安诺·法迪加所说,所有上述因素都会影响人类的言语功能。他确信,正是由于视觉感知以及信息进一步转化为言语的运动,才产生了说话的过程。也就是说,据卢西安诺·法迪加所说,在这种情况下声音并不起决定作用。“请听老人和小孩或者不同口音的人们如何说出同一个词:声音可能会有所不同,但嘴唇和舌头的动作是相同的,” 据卢西安诺·法迪加强调道。
当然,人类的大脑与猴子大脑是截然不同的:猴子实际上并未使用通常意义上的语言。法迪加教授认为,猴子大脑与人类大脑之间可以追溯其相似性,但后者在进化过程中有显着改进。
根据卢西安诺·法迪加的推测,猴子大脑F5区域的细胞结构同源物在人类脑中可能是布罗卡区或布罗卡中心。布罗卡区位于前额叶皮层的后下部,并且负责言语的感觉运动组织。根据卢西安诺·法迪加的研究,在人类感知和运用语言、数学计算、听音乐和逻辑操作时,布罗卡中心便会被激活。卢西安诺·法迪加认为,布洛卡中心的各过程也与周围世界的视觉感知有关:对可见空间的分析允许人们计划和预测自身行为以及他人的行为。这是最重要的进化成果之一,法迪加教授确信,由于人类拥有“未来”的概念,便能够进行长期规划,计算自身行为的后果,能够进行象征性思维,以及可能掌握语言。
“在效率方面付出代价后,我们的观点获得了新潜力:发明新的动作和反应,探索新的解决方案。所有这些都是由极其复杂的感觉运动机制提供的,其计算能力也可用于认知目的,”卢西安诺·法迪加总结道。