多感觉信息加工的课题

虽然是大脑的基本功能，目前国际上对多感觉信息加工的研究多集中在行为学与心理学的层面，对其神经环路机制的研究还鲜有涉足，还没有发现一个相对细致的神经机制来解释任何一种多感觉信息加工的发生过程。两个原因造成了这种研究现状。第一个原因是多感觉信息加工发生的普遍性，它时刻在我们大脑中进行，在行为学、心理学层面只要细致地观察检测，就能发现有趣而且重要的现象。例如1954年发现了“鸡尾酒会效应”，桑拜（W.H.Sumby）和波拉克（I.Pollack）从心理物理学角度估测视觉输入可等价于15～20分贝的听觉输入。又如麦格克（H.McGurk）和麦克唐纳（J.MacDonald）在1976年报道了“麦格克效应”，描述了在看到的发音口形与真实的声音不一致时会产生错觉，会“听”到介乎两者之间的发音。第二个原因则是介导多感觉信息加工的神经环路异常复杂，这直接造成了对多感觉信息加工的研究难以深入到神经机制层面的困境。我们知道，神经系统是与宇宙星系等量齐观的复杂系统。即便在小鼠这样的小型哺乳动物中，介导单个感觉模态的神经环路已经十分复杂。从外周往中枢，科学家也只是在最初的几个节点上相对清楚。如果要涉及多感觉模态的加工，在结构上必然涉及单模态感觉通路的相互汇集，其中的复杂度更是不言而喻。

尽管如此，随着神经科学的发展，有关多感觉信息加工神经机制的研究，得到了越来越多科学工作者的重视，他们逐步对其有了更多的了解。根据已有的研究工作，可以从宏观上将多感觉信息加工分为两个大类：一是多感觉信息整合，即两个感觉通道的神经环路汇集到同一个下游目标节点上，从而将各自的神经电信号贡献到下游节点的神经活动中，形成一种新的合并的感知；另一种多感觉信息加工的模式是跨感觉模态的调节，即一个模态的感觉输入会通过改变第二个感觉模态通路的工作状态，来调节该感觉通路的信号加工。(https://www.daowen.com)

在有关多感觉信息整合的研究中，从20世纪80年代开始，斯坦（B.E.Stein）和他的同事们在猫的上丘中做了开创性的工作。他们通过细胞外记录发现，在猫的上丘中，有些神经元会同时对多个模态的感觉刺激都产生反应，例如视觉刺激和听觉刺激都能引起同一个神经元的放电。继而，他们以此为研究对象，分析了当动物同时接收多个感觉模态的刺激时，这些上丘神经元如何产生与单个模态刺激不同的反应。接下来，安杰拉基（D.E.Angelaki）实验室以及洛戈塞蒂斯（N.K.Logothetis）实验室在恒河猴上开展了一系列工作，从多感觉整合的角度，分别在视觉通路和听觉通路中显示了这种多感觉整合现象的存在。而对于跨感觉模态调节的研究，探索工作则很少，在笔者等的工作发表之前，最前沿的研究来自施罗德（C.E.Schroeder）实验室，他们同样通过监测灵长类脑皮层中的胞外电活动，发现一个通路的感觉输入虽然不引起其他感觉通路神经元的放电，但可以显著调节这些神经元对特定感觉输入的反应。上述这些最新的研究进展虽然在行为学研究基础上往前推进了一步，但由于所涉及神经环路的复杂性，对下述三个问题依旧没有答案：第一，在结构上，多个模态的感觉信息如何由不同的神经环路汇聚到一起；第二，在机制上，当多个感觉通路的输入汇聚时，要经过怎样的变化才实现神经功能的改变；第三，在动物行为上，这种汇聚形成的神经信号，如何决定或改变动物的行为。