图：经颅脑磁刺激实验结果

在人类适应环境的过程中，我们的感知觉系统时刻进行动态调整以更好地加工外部刺激输入，形成优化的信息表征并针对特定任务产生正确的决策。反复的知觉学习或知觉训练更是能够显著提高几乎所有的知觉能力。比如，有经验的影像科医生能快速准确地从CT图像上辨别出肿瘤的位置；乒乓球运动员能精准地判断出球的运动方向和速率；老年人可以通过训练提高对比度知觉，从而提高驾驶安全。

2016年5月17日出版的《美国国家科学院院刊》刊发了北京大学心理学系和麦戈文脑科学研究所方方教授课题组的研究论文“Perceptual learning modifies the functional specializations of visual cortical areas”，报道了该课题组在知觉学习和成年人大脑可塑性领域的重要进展。

方方教授课题组结合功能性磁共振脑成像、经颅磁刺激和心理物理实验手段，发现知觉学习效应能够从习得的视觉任务迁移到未学习的视觉任务，导致正常成年人视觉系统的脑区功能的重塑。在这个研究中，成人被试练习对纯运动信号的方向进行辨别，这个学习效果可以迁移到含噪声运动信号的方向辨别中。

在知觉训练前，通过施加持续短阵快速脉冲刺激干扰特定脑区活动，经颅磁刺激实验结果表明, 视皮层V3A区和颞中回视觉运动区(MT+)在纯运动和噪声运动这两种任务中具有双分离的、因果的决定性作用。

而在知觉训练后，颞中回视觉运动区在噪声运动任务中的决定性作用被V3A脑区所取代。进一步地，课题组应用多体素模式分析方法考察功能性磁共振成像实验结果，发现上述功能替代现象伴随着V3A区对两种任务视觉刺激的神经表征的精确度提高，具体表现为支持向量机分类器解码正确率的提高，以及线性判别分析中视觉刺激表征距离的增加。

以往研究侧重知觉学习对单个神经元和局部神经元群集的活动特性影响，以上发现突破了这个局限，为知觉学习改变成年人视觉系统的脑区固有功能提供了有力证据。该研究揭示了成人大脑皮层的深度可塑性——即便在被认为功能分区相对固化的视觉系统内，后天知觉训练可显著改变既往的脑区功能。人类神经系统能够根据不同脑区的神经表征精确度，动态调节它们在知觉决策中的贡献。

图：功能性磁共振脑成像实验结果

美国布朗大学讲席教授Takeo Watanabe和Yuka Sasaki随后在PNAS上以“V3A takes over a job of MT+ after training on a visual task”为题发表专文评述这个研究。他们称，许多研究者通常认为，在视觉发育关键期之后，感知觉能力不会再发生明显变化。而陈霓虹等通过精巧的实验设计，发现知觉学习会导致脑内功能的大尺度变化，挑战了传统的脑可塑性理论和观点。

文章链接：

Nihong Chen, Peng Cai,Tiangang Zhou, Benjamin Thompson, and Fang Fang, "Perceptual learning modifies the functional specializations of visual cortical areas," PNAS 2016 113 (20) 5724-5729

方方教授简介：

北京大学心理学系主任，行为与心理健康北京市重点实验室主任，麦戈文脑科学研究所常务副所长，教授, 博士生导师，Email：ffang@pku.edu.cn

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研究方向：

1、物体识别与表征的认知神经机制。视觉系统的核心功能是物体识别。人类可以轻而易举的在不同的视角，距离，光照条件下识别出同一个物体，即使该物体在视网膜上所成的二维图像完全不同。物体识别研究的关键在于研究物体在视觉系统中是如何表征和编码的。视觉系统是如何将简单的视觉特征组合转换，最终形成一个三维抽象的物体表征是视觉研究中的核心问题。

2、无意识视觉信息处理及其神经机制。Helmholtz早在一百多年前就提出视觉加工过程是一个无意识推理过程，这意味着视觉加工过程中的相当一部分是自动的、无需主观意识就可以完成的。如果把视觉加工过程比作浮在海面的一座冰山，有意识视觉加工过程相对于无意识视觉加工过程，犹如冰山在水面上的一角相对于水面下的巨大冰体。因此，为了能够充分理解视觉加工过程的本质，研究无意识视觉信息加工及其神经机制是非常有必要的。

3、情境效应在早期视皮层的神经表征。在传统的视觉信息加工理论中，早期视皮层的功能被认为是加工基本的局部信息，比如大小、边缘、亮度等，其神经活动反映的是视觉刺激的物理属性。然而，同样的局部信息放置于不同的情境或者背景中，视觉系统对它的知觉效果会截然不同，这个现象称之为情境效应。情境效应通常被认为是由高级皮层通过整合大范围空间信息来表征的。然而，我们通过一系列研究证明，通过高级皮层对早期视皮层的反馈调节机制，早期视皮层就可以在情境效应的表征中起到关键作用。

4、视皮层的可塑性研究。可塑性是指神经系统由于外部环境和任务的改变而引起的功能性变化，人类的大脑具有终生可塑性。我们的研究主要集中在视觉经验对神经信息加工的影响，视觉经验的时程可以从几百毫秒（启动效应），到数十秒（视觉适应），乃至数十小时（知觉学习）。对可塑性的研究，不仅可以使我们更好的了解视觉系统如何对外部信息实现动态优化加工，而且具有实际应用价值，如知觉学习可以提高弱视病人的视力水平。

5、功能性核磁共振成像(fMRI)方法学在视觉研究中的应用。在过去的十多年中，功能性核磁共振成像（fMRI）技术极大的促进了脑科学和认知神经科学的发展。然而，随着时间的推移，传统fMRI技术在空间分辨率（3-4毫米）和时间分辨率(1-2秒)上的缺陷已经远远不能满足我们对神经活动进行精细测量的要求了。在过去的几年中，我们将高空间分辨率和高时间分辨率fMRI技术应用到视觉研究中，取得了若干重要成果。  

（本文信息来源：北京大学网站；由e科网整理编辑）

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