研究揭示大脑追踪运动物体的原理

科技工作者之家 2018-03-08

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抓住一个跳跃的球或者挥拍击中网球都需要估计球到达的时间。很久以来,神经科学家们认为大脑通过计算运动物体的速度来做到这一点。然而,一项来自MIT的新研究表明,大脑的运作方式比我们认为的更加复杂。

这一新发现显示,除了追踪速度,大脑还会结合运动物体的节奏模式:例如,球完成一次跳跃需要多长时间。研究人员发现,当人们可以获得有关物体运动速度和节奏模式时间的信息时,他们可以更精确地做出预测。

实验中,受试者会观察一个沿直线移动的球。球在移动一段距离后,会绕过一个障碍物,此时受试者不能看到它。受试者需要在他们认为球会重新出现时按下按键。球在越过障碍物之前可被观察到的移动路径的长短会影响受试者的表现。路径越长,他们越能够更好地计算球的速度,但其表现最终会达到一个稳定值。

此后,当球在消失前的移动路程与障碍物的宽度完全相同时,受试者的表现会发生显著的跳跃。在这种情况下,当消失前的移动路程与球绕过障碍物后的路程长度相同时,受试者的表现显著地提高了。因为他们知道球绕过障碍物的时间和它到达障碍物所花费的时间相同。而当球到达障碍物之前移动的距离大于障碍物的宽度时,他们的表现又一次变差了。

“这些额外的信息非常重要,我们会利用它,”麻省理工学院麦戈文大脑研究所的Mehrdad Jazayeri说到,“短时结构是如此重要,当我们失去它时,即使可以获得更好的视觉信息补偿,人们的表现也会变差。”

研究人员还测试了几个有关大脑如何执行这项任务的计算机模型。只有将大脑计算物体速度和对两个不同区域计时这两种因素合并时,模型才能够准确地重复他们的实验结果。

此前的研究证明,大脑在皮质层的运动前区进行计时评估,这也是大脑进行运动规划的区域;而通常需要视觉输入的速度计算,则是在视觉皮层发生的。

在未来,研究人员希望对执行这种实验的动物进行研究。这将有助于进一步发现这一进程发生的位置并解释错误评估发生时大脑中发生了怎样的变化。

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  编译:Sky  审稿:阿淼  编辑:张梦

来源:

https://medicalxpress.com/news/2018-03-reveals-brain-tracks-motion.html


大脑 运动物体

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