时间:10月9日(周四)下午 14:30
地点:吕大龙楼11层1110
弭元元课题组
报告一 序列依赖的神经机制:突触短时程可塑性协调排斥与吸引
报告人:张修宁
内容:
序列依赖(serial dependence)反映了近期的感官经验如何塑造当下的知觉,产生两种相反的偏差:排斥效应(知觉被推离先前刺激)和吸引效应(知觉被拉近先前刺激)。排斥通常发生在感官知觉阶段,而吸引则出现在后知觉阶段。为揭示这些效应的神经机制,我们建立了一个结合突触短时程可塑性(STP)的双层连续吸引子网络模型。下层由突触抑制主导,模拟感官加工,并因持续的神经递质消耗而驱动排斥;上层由突触易化主导,模拟后知觉加工,并通过持续的高神经递质释放概率驱动吸引。我们的模型成功解释了视觉方位判断实验中观察到的序列依赖现象,凸显了 STP 的关键作用:其时间常数决定了排斥与吸引的时间窗口。此外,该模型还为序列依赖的贝叶斯解释提供了神经基础。本研究深化了我们对神经系统如何利用 STP 在感官知觉的敏感性与后知觉认知的稳定性之间取得平衡的理解。
报告二 循环神经网络中的序列吸引子图式塑造
报告人:初治坤
内容:
图式学习使动物能够在结构相似的任务中实现快速泛化。已有研究表明,眶额皮层(OFC)能够形成抽象任务表征,但图式如何随经验逐步建立尚不清楚。本研究利用循环神经网络(RNN)模拟,提出塑造式训练(由简单到复杂的渐进式任务)能够诱发类图式表征。在嗅觉序列任务中,RNN 经历从单气味奖赏关联到气味序列辨别,再到新气味条件下的“学会学习”过程。结果显示,塑造训练显著提高了网络的泛化效率,并使神经活动呈现低维压缩趋势。固定点分析进一步揭示,序列表征依赖于稳定吸引子链的动力学机制。这些结果表明,塑造能够驱动类似 OFC 的抽象结构形成,并为理解大脑如何通过经验积累建立图式提供了新的计算视角。
张丹课题组
报告一 基于情绪任务fNIRS活动的更年期症状相关的神经表征
报告人:陈丹妮
内容:
更年期作为女性重要的生理转折阶段,据统计约80%的女性会受到不同程度的症状困扰,如血管舒缩症状(潮热、盗汗)、情绪波动及睡眠障碍等。这些症状可能长期影响个体的认知功能、心理健康和生活质量。其中,情绪波动作为更年期的核心症状,受到神经内分泌变化和躯体症状的交互影响,尤其值得关注。本研究采用基于情绪的自由联想任务(FAST)范式,结合时间进程分析探究绝经症状的特异性神经激活模式,旨在为其临床客观评估提供神经标记物及机制探索的新证据。研究共纳入64名处于自然绝经过渡阶段的女性,fNIRS设备选用48通道头帽,覆盖额叶及双侧颞叶区域。结果发现,随绝经症状变化,不同个体的任务脑活动差异显著,且在不同情绪词的FAST中存在明显的偏侧化趋势。此外,对比抑郁、焦虑等心理量表,绝经症状相关的任务脑激活存在明显差异,显示出FAST在绝经症状的客观评估中可能存在独特价值。
综上,本研究证实了基于fNIRS的FAST范式在识别绝经症状神经生物标志物上的有效性,揭示了症状严重程度与半球功能偏侧化的特异性关联,不仅有助于绝经症状的临床精准客观评估,更为理解其神经表征及机制提供了新见解,并为后续开发靶向神经调控等非激素疗法提供了实证依据。
报告二 音乐协作的神经基础
报告人:刘嘉萌
内容:
音乐作为人类社会生活的重要组成部分,不仅是情感调节与社会互动的重要媒介,更在塑造人际关系和促进文化交流方面发挥着独特作用。音乐合奏作为音乐社会属性的典型体现,融合了人际行为协调、行为同步以及持续互动,是研究多模式大脑功能和多感官信息整合的理想模型。
传统研究基于"镜像一致性"理论,认为音乐体验的共享源于参与者调用相似的神经机制。然而,现实中的音乐互动是动态的"耦合"过程,而非简单的"对齐"。超扫描技术的发展为研究音乐合奏中的脑际同步提供了技术基础,使我们能够同时测量多个大脑在实时互动中的动态耦合关系。
本研究围绕"音乐协作的神经基础"展开,聚焦两个关键问题:1. 音乐协作中存在怎样的脑际同步模式? 具体涉及:演奏者间的脑际同步涉及哪些脑区网络?其同步模式是否区别于演奏者的单脑同步以及演奏者与听众间的同步?2.脑际同步模式如何受到调制? 音乐特征(情感效价、声学特征)如何影响演奏者之间、演奏者与听众间脑际同步的强度和动态变化?
对此,我们开发了9人同步fNIRS超扫描系统,可同时记录3名表演者和6名听众在现场音乐表演中的大脑活动。我们采用小波相干分析计算脑际同步,同时提取音频的声学特征(响度LUFS、节奏事件密度),探索声学特征与神经同步的关系。综上,本研究通过对比分析不同音乐特征条件下、不同角色组合下的脑际同步模式,揭示音乐协作中存在怎样的神经基础。
报告三 先验知识在大脑中的神经动态及其对学习增量的预测作用
报告人:李星达
内容:
先验知识是影响学习效果的关键因素之一。尽管“知识就是力量”这一普遍观点强调了先验知识对学习的积极作用,但越来越多的研究表明,其影响机制实际上更为复杂。尤其是在研究视角从单纯关注后测表现转向关注学习过程中的知识增量时,这种复杂性愈发明显。因此,深入理解先验知识如何影响学习,必须结合对学习过程的细致分析。本研究招募了56名具有不同物理知识背景的学习者,在执行在线物理学习任务的同时,采集其脑电(EEG)与功能性近红外光谱(fNIRS)数据。我们采用跨被试表征相似性分析,将多维度的先验知识与大脑动态活动进行关联,以探讨先验知识的个体差异如何在大脑学习过程中被表征。结果显示,前额叶theta和alpha频段的脑活动模式与先验知识水平存在关联:先验知识水平较高或较低的个体表现出较高的脑活动相似性,而知识水平中等的个体则相似性较低。该结果在控制了一般认知能力的个体差异后依然稳健。更重要的是,前额叶theta频段中与先验知识相关的脑活动模式能够显著预测学习增益,而先验知识本身并不能直接预测学习增益,表明先验知识很可能是通过调节学习过程中的大脑表征进而间接影响学习成果。进一步对学习事件进行分析发现,在学生学习获益较少的事件中,前额叶theta频段的脑活动模式能够显著预测其自我报告的认知负荷与主观难度。这说明该脑活动模式可能反映了大脑在整合先验知识与新信息时的主动加工过程,既体现了学习过程中的“难度体验”,也参与了知识的“有效建构”。综上所述,本研究揭示了先验知识、学习过程与大脑表征之间的交互机制,为教育神经科学中个体差异与学习增益的研究提供了新的视角。