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2011年3月10日 星期四

敲敲看:大腦如何知覺韻律!Beat it: how the brain perceives rhythm

譯者:Lady Brain
翻譯自 Beat it: how the brain perceives rhythm 10 March 2011

大腦使用不同的計時機制去估量一連串規律和不規律的聲音。根據一項研究經費來自英國惠康基金會神經影像中心(Wellcome Trust Centre for Neuroimaging),倫敦大學(University College London, UCL)和紐卡索大學(Newcastle University)發現不同的腦區有不同的計時機制。

人類行為,如說話和動作的能力必須要有精確的協調性和即時性。一項研究今天發表在《神經科學雜誌》(Journal of Neuroscience):研究者Sundeep Teki, Dr Manon Grube, Dr Sukhbinder Kumar and Professor Timothy Griffiths和惠康基金會工作團隊提出了一份18個自願者的一系列節奏聲音的腦造影研究。

參與者被要求判斷最後一個音和上一個音出現的時間長短,利用兩聲音的間隔做不同規律性的操弄(從不規則到規則)。研究者們提出大腦可能使用不同的計時機制去估量一連串的規律和不規律聲音。

這項研究發現一個由基底核(basal ganglia)組成的大腦網絡,會被規律的聲音激發活動;而另一由小腦(cerebellum)組成的大腦網絡,則會被不規律的聲音激發活動。

「大腦內的基底核和小腦,是一個主要影響動作行為的結構。而過去我們知道,它們也影響我們對時間的知覺,而我們根據時間間隔的韻律,首次指出它們在人知覺時間變化上的角色。」倫敦大學博士候選人Sundeep解釋道。

「我們可以發現小腦的網絡,估量一個絕對的個別時間間隔,像個碼錶一樣;而基底核的網絡則測量一個相對於規律的節拍或有韻律的聲音,像個節拍器一樣。」

Griffiths教授補充道:「受動作疾病影響的病人,像帕金森氏症(Parkinson's disease)因為受損的基底核網絡或小腦萎縮,使他們在時間知覺上有認知缺失。這項研究結果,也許能在基本韻律區辨上,對他們的時間認知缺失做出一個可能的解釋。」

Reference

Teki S et al. Distinct neural substrates of duration-based and beat-based auditory timing. J Neurosci 9 March 2011


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2011年1月22日 星期六

美感的達爾文理論-手繪故事! Denis Dutton: A Darwinian theory of beauty

感受到美是人最直接的感覺之一. 美在不同的場合出現, 從物體的外貌, 聲音的節奏到對故事的感動. 已經有數不盡理論想要解釋什麼是美. 不過因為美的對象包括不同的對象還有感受到美的不同個體, 想要有一個統一的回答非常困難. 這演講以圖畫的方式進行, 裡面提出了一個說法, 美是某種演化出來對事物的評價方式. 像是動物間的求偶, 雌性個體會以雄性的外觀跟展現的行為來決定配偶. 這些外觀行為常常對生存無益(例如孔雀花俏的羽毛), 可是雌性經由這樣的審美來決定誰是合適的配偶, 因為能負擔起這樣的外觀行為的雄性多少顯示了良好的生理條件. 這裡面牽涉到美重要的兩件事情, 一個是美跟某種價值有關聯(美麗的羽毛跟健康), 二是經由辨識這種美等於可以選擇某種價值(找到合適配偶). 生物間重要的生存延續的就由這樣的"美的訊息"來溝通完成. 演講者的理論是, 最開始的藝術品可能有同樣的理由, 因為要製作完善的美術品需要很高的技巧能力, 所以就像雄性的羽毛一樣, 誰能做出這樣的東西等於表示自己有更高的能力, 所以好的藝術品等於是展示製作的人某種過人的能力. 而社會發展出的"美感"就是辨識這些藝術跟能力間代號的解碼能力. 當然還有很多種可以演化出來對環境還是周遭的評價方式可以變成美感, 像是辨識出美麗的環境等於辨識出好的生存環境, 辨識出悠揚輕柔的聲音是找到善意的聲音,..等等等..也許在演化上, 這樣美的密碼都已經寫入了感性的腦讓人可以直接快速辨識. 當然人類除了先天還有很多後天的學習, 不過可能同樣的密碼辨識機制也一直被使用著, 造成了人類這樣繽紛的美感體驗.


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2010年10月17日 星期日

解讀寶寶的"視"界 (New Studies Reveal Infants' World of Vision)

 寶寶到底是如何看這個世界的呢? 影片中的小孩8.5個月大才剛學步,研究者讓他戴上可攜式眼動儀(eye-tracking headgear),這僅45.4g的儀器利用兩個攝影機:一個照外在環境,另一個照Baby的瞳孔,來偵測嬰兒的視線軌跡。

 研究者想觀察剛學步的嬰兒在自由玩耍時的視界,結果卻很出乎我們一般人的直覺。一般我們認為嬰兒在探索時,會持續注意他的照顧者(通常是媽媽)在不在,但這有趣的結果顯示,持續注意照顧者的時間比我們想像中的少很多,只有一半的時間,而且僅15%的時間看媽媽的臉;大部分的時間,嬰兒則是注意他們想要伸手去拿的物品上。另一個有趣的結果是,當寶寶走路前方有障礙物的時候,70%的嬰兒不會直視它,寶寶可能用他們的周邊視覺去獲得環境資訊,這使他們仍然可以走得很好。

 這研究提供了另一種方式來探索嬰兒的發展,未來也許可以用在幫助了解和醫療嬰兒發展疾患上。










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2010年7月29日 星期四

利用腦照影發現有意識的植物人 - Brain Scans Find Consciousness in Some 'Vegetative' Patients

  醫學上對植物人的判定是指腦部損傷導致大腦功能喪失,使個體失去認知(如:思考、語言、記憶等)反應,但腦幹反射仍在(如:自發性呼吸與心跳、對刺激有反應等),依照這樣的原則,植物人是沒有意識的。然而,癱瘓的身軀該如何判斷腦中還有無意識呢?

  今天介紹的影片來自比利時和英國的研究,影片中的人物被誤判為植物人,經過二十年腦部的掃描後,發現他是有自覺的。研究利用腦部功能性磁振造影(functional magnetic resonance imaging of brain , fMRI),掃描54位癱瘓無反應的病人,發現5位在回答"是"或"不是"時的腦區反應和正常人相同,有1位甚至能回答個人日常生活的問題。

  這項研究開啟了一個利用腦造影判斷意識的可能方法,希望未來能幫助某些癱瘓但仍有些微意識的病人,和外界溝通。



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2010年7月5日 星期一

圈圈中的秘密 合理的幻覺! illusion

關於腦的運作有雖然人的了解還有限, 但是確定的是, 腦的工作為了某些常遇到工作而作了最佳化, 而這樣的最佳化常常包含著對環境的合理預測, 所以認知不全是爲了提供真實的外界資訊, 快速地合理判斷也很重要. 之前介紹過聽到的聲音跟看到的嘴形有關 (McGurk Effect) , 大腦會自動利用嘴形來想像出聲音, 即使沒有聽到那樣的聲音. 這次介紹會自己動的圖. 下面的圖形是一個固定不動的圖形, 但是只要看著這圖, 就會覺得圖形不停地在旋轉. 關於這樣錯覺認知解釋還不完全清楚, 一類的解釋是大腦的對視覺的判斷的大約要花1/10之一秒的時間, 而視覺神經則一直看到即時的光線, 爲了彌補這樣的時間落差, 大腦的其他部分會在視覺區作出判斷前就猜測看到的是什麼東西. 所以當一個圖時合理的情況是該動的時候, 就算真的沒有在在動, 人的腦的視覺猜測跟視覺判斷整體還是判斷這東西在動. 這樣多重的視覺感受判斷在之前介紹盲視 (blindsight)的時候有提到過. 另一類的理論是大腦總是不停的用資訊在腦裡作預測實際上大腦是預測的機器, 然後把預測投影到認知上. 所以對很多物體會自然存在偏見. 像是這東西就是該動, 所以產生讓它動起來的感覺. 雖然只是個小圖形, 但是或許不小心說出了大腦的偏見.

文獻
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2010年6月13日 星期日

盲視-看不見的視覺感受! blind-sight and nature of consciousness


關於腦的功能,因為複雜的神經線路跟整合, 常常難以分開研究. 好比思考, 常是一整個腦部的活動, 我們很難區分這樣的認知功能和腦區的關係. 但是透過"特定位置腦傷"的病患, 卻可以幫助我們對腦部的不同部位和不同功能進行定義~

這影片介紹一種盲人, 此類盲人的腦部視覺區位(枕葉, 位於大腦後方之處)受損, 但眼睛是完好的. 這種病人常常宣稱沒有看到東西, 可是強迫他猜測時, 卻常常能猜測到高於平均的機率, 這樣的現象稱為盲視(blindsight)

影片中的病人因為大腦視覺區受損的而失去半邊視力的功能, 也就是雖然眼睛是完好的, 但卻有半邊的視覺資訊沒有相對應的視覺皮質來處理, 使得半邊的視野的資訊無法在腦部對應區做解讀. 所以按理論來說, ( 若固定眼動 ) 是看不到半邊視野的. 但這傷患可以藉由猜測來得知他所看不見視野裡的資訊. 像是物體有無移動, 甚至還能看到移動的方向.

研究人員解釋, 沒有透過視覺區的資訊處理卻有視覺感受, 其實本來就存在人或是其他動物身上, 像是感覺到物體接近而躲開這類的反應. 眼睛接收的視覺資訊會同時送入視覺皮層產生看的感覺, 也會同時送入另外的區域直接處理. 而這類的處理可以對視覺資訊做出判斷可是卻不在視覺區處理.

這過程在正常人身上不容易發現, 但經由視覺皮質受傷的病人仍可以對視覺資訊做出反應, 才能較明顯看出, 原來視覺不只是意識到的視覺, 還有一部分是看不見的視覺. 或許同樣的關係也可能存在人的其他部分意識中-人能感受到的意識只是腦處理的部分資訊而不是全部資訊.


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2010年6月8日 星期二

飛出身體外了! Laboratory-Induced Out-Of-Body Experiences

一個人是怎麼認定自己就在自己的身體裡呢? 現在科學家做了一些特殊的裝置讓人可以體會飛出自己的身體的感覺喔! 第一步是把攝影機裝在假人身上, 把攝影機影像送到人眼裡. 接著當觸摸假人的時候也同時觸摸人體, 讓人建立身體感覺跟假人觸覺的關係. 然後人就會開始以為假人的身體是自己的身體. 藉由這樣裝置人可以在體外觀察自己, 更特別的是當科學家用刀割假人的時候, 人應該沒有感覺, 可是實際上會有感覺喔! 人的感官就是這麼奇妙. 有一些人的肢體受傷, 即使沒有肢體了還是會有肢體感覺, 甚至很強烈的疼痛. 這種裝置的一個目的是希望以後可以幫助這些人建立正確的身體感覺!

相關學術文獻
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耳聽為憑 ? 人的複合感知 ! McGurk Effect

俗話說眼見為信, 耳聽為憑. 不過很多人高中都應該有學過盲點, 知道其實看到的東西有一部份不是真的看到的東西, 而是大腦自己想出來的. 今天後半句的的'耳聽為憑'也要接受科學的檢驗了. 一起來挑戰看看自己在這影片中聽到的是什麼聲音吧! 這影片的看法要先張開眼睛看影片, 聽發聲的人發了什麼聲音, 然後等主持人說完話之後, 閉上眼睛再聽聽影片中的人發了什麼聲音. 然後呢, 奇妙的事情就會發生了, 原來聽到的聲音是跟看到的東西有關-這就是所謂的麥格克效應(McGurk Effect). 試試看吧! 下次別太嘴硬相信看到或是聽到的一切喔! 也許我們的腦袋都在用一些模糊的方式合理化我們的感知呢!


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海雀-有觸覺的羽毛! Feather feelers

鳥類的羽毛有什麼功能呢? 當然可以列出很多, 現在又多了一樣-那就是觸覺. 一直以來科學家懷疑在海雀(Auklets)頭上漂亮的羽毛除了求偶之外, 說不定還有觸覺的功能. 可是一直沒有實驗證實. 現在研究人員對海雀下手了. 他們把海雀分成三組, 一組的頭羽被膠帶貼起來, 一組貼起來之後裝上假的頭羽,另一组保有原來的頭羽. 然後把這些鳥丟到黑暗的環境, 看看這些鳥愛黑暗中會不會撞到牆壁. 結果發現除了有真的頭羽的海雀以外, 其他的撞到牆壁的機率高了三倍. 這證實了海雀因為常生活在黑暗的巢, 果然把頭羽當作盲杖來用. 這是第一次發現鳥類的羽毛也可以有觸覺的功能喔!

相關學術文獻
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色盲松鼠猴的基因療法! Gene Therapy for Color Blindness

色盲除了看到的世界像是帶了有色鏡片那樣失去原有色彩以外, 也會在一些工作上產生困難. 先天性的色盲是在X染色體上負責感色的蛋白(L-opsin)序列出了問題, 現在有科學家研究利用基因療法把需要的蛋白序列送進眼睛, 想說這樣說不定就可以治好了. 影片介紹的實驗是利用病毒把感色蛋白的序列送進去色盲的松鼠猴 squirrel monkeys 眼睛裡, 然後過一陣子用視網膜電圖 (ERG,electroretinogram) 測感光細胞對顏色跟的反應跟利用色盲測試看看猴子能不能分辨有顏色的圖案. 結果發現這樣的策略是行的通的.色盲的松鼠猴變的可以分辨顏色. 特別的是這是在成猴做的實驗, 所以以往擔心的神經重新認識顏色的問題是有可能克服的. 或許有一天同樣的技術也可以用在人的身上喔!

學術文獻
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