感觉通道信息交互作用与知觉平均加工

To achieve a comprehensive and coherent perception of the objects/events in the environment, we often need the engagement of multiple senses, in which one sensory modality (distractor modality) would impose influence over the other modality (target modality) in processing sensory information. Perceptual averaging has been initially revealed in visual system which can quickly extract the summary statistics for given features (such as the mean size) of multiple objects. We here firstly extend the scope of perceptual averaging and investigate the cognitive-neural mechanisms of perceptual averaging in crossmodal interactions. Specifically, we aim to answer the following questions: (1) The general features of perceptual averaging in multisensory interactions, such as how different statistical distributions (including mean and variance) of sensory features in a distractor modality affect the information processing in target modality? Whether perceptual averaging is subject to the attentional load and whether the processing is automatic or requires attentional engagement? What is the relation between the time course of perceptual averaging and the perceptual organization and the numbers of stimuli in question ? (2) In crossmodal interaction, when the spatial information unfolds along the time, is the perceptual averaging using dominant dimension-temporal information or spatial information, or using the weighted averaging of information conveyed by the two dimensions? (3) Whether and how the perceptual averaging is achieved and modulated by integration of the uncertainty of stimuli (corresponding to "internal noise") and the updated acquired priors (corresponding to "external noise"). The study would deepen our understanding of the mechanisms of multisensory interaction.

感觉通道信息交互作用是指大脑对外界刺激进行知觉加工时，不同感觉通道（如视觉、听觉和触觉）对各自接收到信息的感知存在相互影响。知觉平均加工的原意是指人的视觉系统能够迅速地抽取多个客体的平均物理属性（如空间大小），来完成相应的知觉决策任务。本项目首次考察跨感觉通道交互作用中知觉平均加工及其认知神经机制。研究拟考察以下三个方向的问题：（1）感觉通道信息交互中知觉平均加工的一般特性，包括：干扰通道刺激属性的统计学分布如何影响目标通道的信息加工？知觉平均是自动加工还是有意注意加工？知觉平均加工的时间进程与刺激的知觉组织和刺激对象数目有何对应关系？（2）知觉平均加工如何综合利用感觉通道信息交互的时间和空间信息？（3）知觉平均加工如何受感觉系统接收的刺激信号的不确定性（"内部噪声"）与人的先验知识变化（"外部噪声"）的共同调节？

人类对外界信息进行处理时，需要整合不同感觉通道（视觉、听觉和触觉等）所传递的信息，大脑对其形成稳定的、统一的对外部环境和目标客体的表征。以往的研究局限于少数感觉事件的交互作用的时空约束规则: 时间的临近程度，空间的距离变化以及不同信号刺激的强弱（有效性）。本项目研究针对人的感知系统接受对象的复杂性，揭示人脑适应性的对多个不同感觉通道来源的事件的属性（时间、空间以及相关的动态特征-比如运动方向）进行平均知觉加工的认知机制。研究主要考察了以下三方面的内容：1）感觉通道信息交互中知觉平均加工的一般特性；2）知觉平均加工如何综合利用感觉通道信息交互的时间和空间（包括空间参考框架）的信息；3）知觉平均加工如何受到感觉系统接收刺激信号的不确定性（“内部噪声”）的影响以及人的先验知识（“外部噪声”）的共同调节。..本项目研究得到了以下几个关键结果：1）在影响判断不同感觉通道的似动(apparent motion)方向上，刺激的时间间隔差以及声音频率的差异（50Hz），相对于空间距离因素，具有决定性的作用。当存在多个听觉刺激与少数视觉刺激的知觉竞争和匹配时，听觉通道时间先进行通道内的知觉组织，然后再进行跨感觉通道组织对另一目标通道（视觉刺激）的运动属性加工进行调制。通过短时程的听觉或触觉时距判断的学习训练，可以显著提高视觉事件的时间分辨力。2） 听觉和触觉感觉系统在解决运动信息冲突时的空间参考映射和时间进程方面， 听觉似动的方向判断受到触觉信号的“捕获”，“捕获”的程度受到触觉信号与听觉信号延时的长短以及触觉刺激所作用的手部的位置的调节， 解决触觉刺激的外部和内部参考空间冲突的时程为60-180毫秒。3）通过将触觉刺激作用于人体的手指和脚踝处，模拟人在行走时产生的触动觉反馈，以及利用双眼竞争产生的模糊方向（朝向受试者和离开受试者）信息，我们发现对与视觉任务无关的触觉反馈事件的时间知觉组织，能够解决生物运动方向的模糊性，并系统地影响了视觉运动中的主导的方向知觉；共情能力高的个体，在触觉-视觉信息加工中，更容易受触觉反馈刺激的影响。..总体上，上述研究创新地提出时间分辨率占优势的感觉刺激事件在跨感觉通道时间维度知觉平均加工中起主导作用，人脑可能存在一个统一的跨感觉通道的时间表征机制，并且提出自上而下的高级认知因素（包括共情能力）在多感觉通道信息交互中，起到重要的调节作用。

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