2021年4月2日，beat365官方网站及麥戈文腦科學研究所李晟課題組在The Journal of Neuroscience在線刊發了題為“Perceptual learning beyond perception: mnemonic representation in early visual cortex and intraparietal sulcus”的研究論文。結合行為實驗、功能磁共振成像(fMRI)和經顱磁刺激(TMS)技術，研究者發現知覺訓練可以改變工作記憶信息在初級視皮層和頂内溝的表征模式。該研究為人類大腦可塑性機制的探索提供了新的研究視角。

人類視知覺系統的發展存在關鍵期。近年來的研究表明，人類的感知能力在關鍵期之後依然可以随着訓練而提高，這種現象被稱為知覺學習。例如，具有豐富經驗的腫瘤科醫生可以識别片子裡的細微異常，鋼琴家可以分辨出音色的細微差異。

知覺學習為探索大腦可塑性的規律提供了重要窗口。以往知覺學習領域的研究表明，感知能力的提高伴随着感覺系統和決策系統的神經活動變化[1]。然而，作為知覺任務中的重要認知成分—工作記憶信息的表征如何受到知覺學習的調控卻缺乏研究。

在本研究的兩個實驗中，李晟課題組分别結合了知覺訓練與功能磁共振成像(fMRI)和經顱磁刺激(TMS)技術，對以上問題進行了探讨。在訓練階段中，被試需要經過為期6天的朝向辨别任務訓練（圖1），即判斷第二個測試刺激相對于第一個記憶刺激的朝向偏轉方向。在前後測階段，研究者結合fMRI和TMS技術考察工作記憶相關腦區(初級視皮層和頂内溝)在兩個刺激間延遲階段的神經活動模式。

圖1 知覺學習的實驗流程和範式

在訓練前後，實驗一結合fMRI和多體素模式分析（MVPA），解碼被試在兩個刺激間延遲階段對朝向信息的記憶表征。結果發現，初級視皮層的神經活動僅在訓練前可以解碼記憶朝向，而頂内溝的神經活動僅在訓練後可以解碼記憶朝向。實驗二使用fMRI引導下的在線重複TMS技術，分别幹擾初級視皮層和頂内溝在延遲階段的神經活動。結果發現，幹擾初級視皮層的神經活動在訓練前後都有損被試的行為表現；而幹擾頂内溝的神經活動僅在訓練後降低被試的行為表現。

圖2 fMRI和TMS實驗結果

綜合fMRI和TMS實驗的結果，本研究表明初級視皮層在訓練前後都參與了工作記憶信息的表征，但知覺學習可能改變了工作記憶信息在初級視皮層的表征模式；相對的，頂内溝僅在知覺訓練後參與工作記憶信息的表征。這些結果支持并拓展了工作記憶的表征征用理論[2]，同時提示知覺學習對大腦多層級信息表征的影響。

李晟課題組已畢業博士生賈珂，李雅和龔夢園為該論文的共同第一作者，合作者包括陝西師範大學心理學院的王勇慧教授，課題組在讀博士生黃晖對本研究也做出了重要貢獻。本研究得到了科技部國家重點研發計劃與國家自然科學基金的支持。

【參考文獻】

[1] Maniglia M, Seitz AR (2018) Towards a whole brain model of Perceptual Learning. Curr Opin Behav Sci 20:47–55.

[2] Gayet, S., Paffen, C. L., & Van der Stigchel, S. (2018). Visual working memory storage recruits sensory processing areas. Trends in Cognitive Sciences, 22(3), 189-190.

【論文鍊接】

https://www.jneurosci.org/content/early/2021/04/01/JNEUROSCI.2780-20.2021

2021-04-19