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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

什麼舞姿才吸引女性-動畫替身! Good dancing avatar

跟人認知有關的研究上, 因為總有很多可能解釋的方式, 要怎麼做到排除不必要的因素關係到研究的好壞. 在動物裡有不少種類的雄性會跳所謂的求偶舞, 利用跳舞的方式展現自己優異的身體特質來吸引女性. 這影片是利用電腦動畫來研究到底怎麼樣男性的跳舞方式才會讓女性有好的評價. 以往這樣的研究可能因為舞者的外觀或是舞者的表情情緒等額外的因素被干擾, 這研究利用運動捕捉裝置把不同的舞姿紀錄下來, 再利用電腦裡統一的人物模型去表演這些舞姿, 讓觀看的女性評分. 利用這樣的研究方式, 只讓想被研究的主題表現出來, 可以免除很多可能造成干擾的方式. 這研究也順利找出幾個關鍵的位置跟動作特別吸引性(脖子跟身體的擺動還有右膝移動速度). 這類的研究方式, 利用電腦動畫輔助來控制測試的因子, 因為能幫一些研究簡化研究所需要控制的變因, 應該對某些研究有幫助!

科學文獻
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嬰兒的跳舞本能! Tiny Dancers

之前介紹過舞動鸚樂那隻可愛的鸚鵡雪球. 那時候有朋友在討論到底旋律跟跳舞是不是一種生物的本能或是經過訓練的反應. 這次介紹的影片是利用嬰兒來研究. 實驗的過程很簡單, 就是讓120個嬰兒寶寶聽不同的音樂, 然後利用對肢體的運動影像追蹤, 看看他們聽音樂的反應. 結果是幾乎對不同種類的音樂, 寶寶聽到以後都會自己跟著旋律動起來. 即使沒有經過任何教導, 這種身體的運動會自動跟周圍的節奏合在一起. 當然因為嬰兒對身體的控制還不是很完全, 所以會有些拍子跟不上. 這樣的研究支持跟著旋律運動, 也就是跳舞, 是一種本能. 研究還發現, 這樣跟著音樂律動的寶寶會笑的更開心. 有寶寶的朋友請實驗一下吧 :D


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2010年7月23日 星期五

破除迷思: 這是有精神分裂的狗嗎?

今天要介紹的影片,相信有不少人看過,一隻狗在吃骨頭,但另一隻腳卻一直阻止,似乎是兩個不同調的靈魂在同一個軀體上互相較勁。很多人解讀為精神分裂症,其實是錯的!精神分裂症會有幻覺出現,但並不會出現這樣的行為,這種行為是裂腦症(split-brain)的表現。



  以下影片是早期認知神經科學家Gazzaniga的著名實驗,開啟了裂腦症的研究議題。人的大腦分左右半腦,由胼胝體做為一個溝通橋樑。當時利用分腦手術切除胼胝體治療癲癇,這實驗讓裂腦人凝視中間的黑點,閃現字或圖片在黑點右方,投射到左視野(左腦區掌管語言),問他看到什麼,他可以馬上回答出正確答案。但是當字或圖片閃現在螢幕左方,投射到右視野時,病人卻無法回答出他看到什麼。這並非沒看到,而是右腦沒有掌管語言的區域,讓他說不出來。因為,叫他閉上眼睛用左手畫,就能畫出正確答案。這研究讓我們開始知道原來左右腦各司其職。



  分腦後的病人仍可以像一般人過正常的生活,但有時卻有怪異的行為產生,比如說:和伴侶吵架的時候,一隻手作勢要打人,另一隻手卻出面阻止要打人的手。這又開啟了左右腦的意識層面的討論,原來左右半腦的意識經驗是不同的。拉回到影片中的狗,就是這樣的情況下產生的行為,下次再看到這個影片,希望大家還能記得這個裂腦研究。


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2010年6月8日 星期二

拔槍的科學- 後發制人! Shoot-out science


金庸的小說裡有提到後發制人, 美國的西部電影也常常有壞人先拔槍可是卻被主角後拔槍的給結束了. 這些東西真的有科學解釋嗎? 還是純粹的主角比較利害, 動作比較快這樣簡單的解釋? 科學家現在做了一個實驗, 兩個人互相模擬做一連串的攻擊跟反應的動作, 可以進攻也就是先做動作, 或是等待對方做動作在加以反擊. 結果研究發現, 反擊的動作在做動作的決定時間上少了20毫秒, 也就是說看到別人動作而反應的人比自己決定要做動作的人反應的還要快! 或許這就是那些後發制人高手的秘密了 :P


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癱瘓的鼠也能走! Paralysed rats sprint

很多人因為意外而癱瘓了, 現在科學家在小老鼠身上做了一個實驗...結果顯示或許以後這可以醫治的了. 科學家先把老鼠的脊索切斷, 在小老鼠癱瘓以後利用電極跟藥物又讓小老鼠走了起來. 經過訓練的小老鼠可以支撐自己的體重而行走了喔! 希望在人身上也可以利用同樣的機制讓癱瘓的人可以恢復行動能力!

相關學術文獻
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殭屍蟑螂的解藥! Zombie cockroaches revived by brain shot

在自然界有很多的互動是利用寄生來達成, 有一類的方式是干擾對方的神經讓對方變成癱瘓還是改變行為, 讓行為變的對寄生者有利. 這影片介紹的是金小蜂(jewel wasp)把蟑螂變成殭屍的行為. 金小蜂咬住蟑螂注入毒素後, 會干擾蟑螂的神經傳導, 讓蟑螂變成失去行動能力的殭屍. 然後會把蟑螂拖回巢內, 在蟑螂身上產卵. 讓幼蟲孵出來以後就直接以蟑螂為食. 研究人員發現, 只要注入octopamine, 就可以讓癱瘓的蟑恢復活動能力. 這研究雖然發現了救回蟑螂的方式, 不過更重要的意義是再確認到底什麼樣的神經傳導物質牽涉在這種複雜的生物互動裡.

相關學術文獻
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動物的左右撇子! Animal 'handedness'

不只人類有左右撇子, 很多研究也證實了分左右在動物身上也同樣發生. 這影片舉了很多例子, 像是公貓用左手伸進罐裡抓食物, 而母貓卻習慣用右手. 狗在看到主人的時候尾巴比較多往右搖, 而看見陌生人的時候比較多往左搖. 還有烏龜如果被翻過身, 也習慣從特定一邊翻回來. 就連小雞吃東西也會先挑左邊的吃. 不只小動物, 大象捲東西吃的時候, 也有特定方向. 研究這些動物的左右行為, 或許可以幫助了解, 為什麼在神經發展的過程, 會有特定的左右分別產生, 而這些對神經系的意義的什麼.


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