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王穗苹教授团队在《Human Brain Mapping》上发文揭示McGurk错觉的认知神经机理

2024年3月15日,王穗苹教授团队在《Human Brain Mapping》(SCI,5年IF 4.7)在线发表题为:Perceptual uncertainty explains activation differences between audiovisual congruent speech and McGurk stimuli (https://doi.org/10.1002/hbm.26653),揭示了视听整合错觉McGurk效应和视听一致言语的感知涉及共同的感知不确定性加工通路。董晨杰特聘副研究员为文章第一作者,王穗苹教授为文章通讯作者,实验室为第一完成单位。

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图1:(A)McGurk错觉相比于视听一致信号,在双侧额下回、双侧前辅助运动区、脑岛诱发更强的激活。(B)McGurk错觉与视听一致信号的神经活动差异,可被信号的感知不确定性所解释。

面对面的交流依赖于声学语音信号与相应面部发音动作的整合。McGurk错觉是一种经典的视听整合指标,在该错觉中,当听觉音节/ba/与面部发声运动/ga/同时呈现时,通常引发音节“da”的知觉。近年来,有研究者指出McGurk错觉与自然的视听一致语音识别过程存在本质的不同。相反,贝叶斯理论框架认为, McGurk错觉和真实的视听一致语音感知都源于对噪声感官信号的概率推断。根据贝叶斯理论,McGurk刺激中的跨模态冲突可能仅仅增加了观察者的感知不确定性。

本研究采用视听音节分类任务考察了这一问题,我们向参与者(20名男性和24名女性)呈现视听一致、McGurk、视听不一致的刺激,以及单模态刺激,采用功能磁共振技术测量其大脑血样信号,通过香农信息熵量化视听刺激的感知不确定性。在行为层面,参与者对McGurk刺激的反应熵(及感知不确定性)比对一致的视听刺激的反应熵更高。在神经层面,McGurk刺激引发了广泛的神经的激活,从下额回(IFG)延伸到前辅助运动区(pre-SMA)和岛叶,这些区域通常参与认知控制过程。重要的是,与贝叶斯理论一致,这些脑区的血氧活动变化可完全被信号的反应信息熵(即知觉不确定性)所解释。本研究结果表明,McGurk错觉和视听一致语音的感知依赖于共同的神经机制,从而支持McGurk错觉作为自然视听语音感知的有效测量指标。