南卡罗来纳医科大学神经科学系副教授Thomas Naselaris博士领导的研究小组在Current Biology上发表文章Generative Feedback Explains Distinct Brain Activity Codes for Seen and Mental Images，作者指出，大脑使用相似的区域来处理心理图像和视觉图像，同时，大脑使用低水平视觉区域的准确度低于视觉本身。这项新发现拓宽了心理学的范畴，它的亮点在于改进了研究心理意象和视觉的方法。
从长远来看，这项新发现可以应用于影响心理意象的心理健康障碍（如创伤后应激障碍，PTSD）的干预。创伤后应激障碍的一个重要症状就是侵入性视觉提示创伤事件。如果能更好地理解这些侵入性思维背后的神经功能，或许就能开发出更好的PTSD治疗方法。Naselaris团队的这项研究有助于回答一个古老的问题，即关于心理意象和视觉之间的关系。Naselaris 说“我们知道心理意象在某些方面与视觉非常相似，但不可能完全相同，我们想明确地知道它在哪些方面有所不同。”为了探索这个问题，研究人员采用了人工智能的方法，即机器学习和机器视觉，使用计算机来查看和处理图像。Naselaris认为，这个人工智能系统就类似于人的大脑系统，是一个神经网络，能够合成图像，或者说，像是一个合成图像的生物网络。Naselaris团队训练这个人工智能网络去看图像，然后下一步让它想象图像。网络的每一部分都像是大脑中的一组神经元；每个层次的网络或神经元在视觉和心理意象方面都有不同的功能。核磁共振成像能够使研究人员在参与者观察物体时确定大脑的哪些部分是活动的还是静息的。为了验证这些网络与大脑功能的相似性，研究人员进行了核磁共振研究，让参与者在屏幕上观看图像，并要求他们想象屏幕上不同的图像，目的是想看看哪些大脑区域被大脑图像或视觉所激活。这些大脑区域通过核磁共振成像绘制出来后，研究人员将计算机模型的结果与人脑功能结果进行了比较研究。图1 两只机器“眼中的”的动物。这张经过处理的图像基于Zachi Evenor博士的照片（图2）。作者：软件工程师Guenther Noack博士，转载自Wikimedia Commons（CC BY 4.0）图2 Zachi Evenor博士拍摄的原始照片。作者：Zachi Evenor博士，转载自Wikimedia Commons（CC BY 4.0）
研究人员发现计算机和人脑的功能相似。大脑中从视网膜到初级视觉皮层的区域都能够被视觉和心理图像所激活。然而，在心理意象中，大脑从眼睛到视觉皮层的激活不那么精确，有“扩散”的现象。这种现象有些像神经网络，在计算机视觉中，代表视网膜和视皮层的区域有精确的激活，而当有了心理意象，这种精确激活就会扩散开来。在视觉皮层以外的大脑区域，大脑或神经网络的激活对于视觉和心理图像都是相似的。Naselaris 对这种精确性以及“扩散”的解释是，“当你在想象的时候，大脑的活动就不那么精确了，这意味着你在脑海中体验到的那种模糊在大脑活动中有一定的基础。”他希望计算神经科学的这些新发现能够有助于更好地理解心理健康问题。当然，这将是一个非常长期的工作。模糊的意象状态帮助我们区分清醒和梦境。在PTSD患者中，创伤事件的侵入性图像可能会使人衰弱，让人感觉就像在现实中。通过了解心理意象是如何工作的，科学家们可能会更好地理解以心理意象中断为特征的精神疾病。Naselaris 认为，“当人们对创伤事件，比如PTSD形成真正的侵入性影像时，就会出现心理意象失调，此时，你的大脑中有一个系统会阻止你产生真正的创伤图像。”目前，Naselaris正在关注心理意象是如何工作的等问题，还需要做更多的研究来解决与心理健康的关系问题。这项研究的一个局限性是仅观察了参与者在实验过程中产生的心理图像。另外一方面，将大脑活动转换成可视的心理图像的方法还在开发中。这项研究不仅探索了视觉和想象图像的神经学基础，而且为改进人工智能研究奠定了基础。尽管大脑与机器是不同的，但是机器学习给了我们许多线索，越来越多的研究将会帮助机器学习，使它更像我们的大脑。原文信息：
Breedlove JL, St-Yves G, Olman CA, Naselaris T. Generative Feedback Explains Distinct Brain Activity Codes for Seen and Mental Images. Curr Biol. 2020; 30 (12): 2211-2224. e6.编译作者：Victoria（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）
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