任务诱发脑电图揭示心盲症的神经处理差异：一项关于无视觉意象认知的群体研究

《Scientific Reports》：Task evoked EEG reveals neural processing differences in aphantasia

本研究针对心盲症（Aphantasia）患者缺乏视觉心理意象的认知神经机制尚不明确的问题，开展了首个群体水平的脑电图（EEG）研究。通过对比62名心盲症患者与59名健康对照者在静息态及注意（Oddball任务）、工作记忆（n-back任务）任务下的神经活动，研究发现心盲症组在Oddball任务中P300波幅显著降低，且在3-back任务的高工作记忆负荷下前额叶δ波功率减弱，但行为学表现无差异。结果表明心盲症反映了支持无视觉意象认知的独特神经动力学，为理解认知策略的多样性提供了重要电生理证据。论文发表于《Scientific Reports》。

　　

闭上眼睛，想象一个红苹果——它光滑的表皮和深红的色泽。对大多数人而言，这个心理图像生动而详细；然而，对于约3-4%的人群，即心盲症（Aphantasia）患者，脑海中却无法产生任何视觉形态，只有关于“苹果”这个概念本身。自十年前“心盲症”概念被提出以来，这种无法“用心眼看见”的现象引发了广泛关注，特别是关于这些个体如何在缺乏典型视觉心理意象的情况下，完成诸如注意和工作记忆等高级认知功能。功能性磁共振成像（fMRI）研究提示，心盲症可能与大脑视觉区域和高级联合区之间的功能连接减弱有关，但这些差异的时间动态特性一直模糊不清。更重要的是，此前关于心盲症的脑电图（EEG）证据仅限于个案报告，缺乏群体水平的可靠结论。为了填补这一关键空白，由Katherine Boere领衔的研究团队在《Scientific Reports》上发表了题为“Task evoked EEG reveals neural processing differences in aphantasia”的研究论文，首次通过群体水平的EEG研究，系统揭示了心盲症患者在认知任务中独特的神经活动模式。

研究人员为开展此项研究，主要应用了以下几项关键技术方法：研究招募了122名参与者，依据视觉意象生动度问卷（VVIQ）得分将其分为62名心盲症组和59名对照组。使用便携式7导联EEG设备（Xon）记录脑电活动。认知任务包括用于诱发事件相关电位（ERP）P300成分的视觉Oddball任务，以及用于评估工作记忆负荷下振荡活动的2-back和3-back任务。EEG数据处理采用标准化的预处理流程，包括滤波、分段、伪迹剔除，并对Oddball任务数据进行ERP分析以提取P300的波幅和潜伏期，对n-back任务数据进行快速傅里叶变换（FFT）以分析δ（1-3 Hz）、θ（4-7 Hz）、α（8-12 Hz）、β（13-30 Hz）频段的功率。统计分析采用t检验和方差分析（ANOVA）比较组间差异，并进行相关分析。

结果

参与者特征

两组参与者在年龄、性别、利手分布上无显著差异。心盲症组在自传体记忆调查（SAM）的“情景记忆”和“未来展望”子类别得分显著较低，但在语义记忆和空间记忆上无差异。普利茅斯感觉意象问卷（PSI-Q）结果显示，心盲症组在所有感觉模态（视觉、嗅觉、听觉、味觉、触觉、躯体感觉、情感）的意象生动度均显著低于对照组。状态-特质焦虑量表（STAI）得分无组间差异。

行为学结果

在Oddball任务、2-back和3-back任务中，心盲症组与对照组在任务准确率和反应时上均无统计学差异，表明两组在行为表现上具有可比性。

脑电图结果：事件相关电位

在Oddball任务中，心盲症组的P300波幅（M = 2.73 μV）显著低于对照组（M = 3.78 μV），t(118) = 2.139, p = .035。两组在P300潜伏期上无显著差异。

脑电图结果：频域活动

在2-back任务中，δ频段功率存在电极区域与组别的交互作用。事后检验发现，仅在额叶电极（F3, F4），对照组的δ功率显著高于心盲症组。在θ、α、β频段未发现组别主效应或交互作用。

在3-back任务中，δ频段功率存在显著的组别主效应和电极区域与组别的交互作用。事后检验表明，在额叶和中央区电极（C3, C4），对照组的δ功率均显著高于心盲症组，而在顶叶电极（P3, P4）无显著差异。同样，在θ、α、β频段未发现组别主效应或交互作用。

相关性分析

探索性相关分析发现，VVIQ得分与3-back任务中额叶和中央区的δ功率呈正相关。PSI-Q得分与2-back中央区δ功率，以及3-back额叶δ功率、额叶θ功率、中央区δ功率、顶叶δ功率均呈正相关。SAM情景记忆得分与3-back中央区δ功率呈正相关。年龄与VVIQ、PSI-Q、SAM得分均呈负相关。

讨论与结论

本研究首次在群体水平上揭示了心盲症在注意和工作记忆任务中的独特电生理特征。心盲症患者表现出P300波幅的减小和在高工作记忆负荷下前额叶δ振荡活动的减弱，但这些神经差异并未伴随行为表现的缺损。

P300波幅的降低反映了心盲症患者在注意力分配和上下文信息更新（Context Updating）这一认知过程中的神经差异。这种差异可能源于心盲症患者较少依赖视觉意象相关的加工过程来支持任务表现，而非认知功能本身的缺损。这与行为研究中发现的心盲症患者情景记忆细节减少但可通过其他策略补偿的现象相吻合。

δ振荡，特别是前额叶的δ活动，被认为与抑制无关感觉输入、维持内部表征有关。对照组在n-back任务中，尤其是在高负荷的3-back任务下，表现出更强的额叶δ功率，这可能反映了典型意象者需要更强的抑制控制来屏蔽外部干扰，以维持脆弱的视觉工作记忆表征。相反，心盲症患者可能更依赖言语标签等非感觉策略，这些策略本身不易受感觉干扰，因此对抑制控制的需求较低，表现为δ功率的减弱。相关性分析进一步支持了这一解释，意象生动度（VVIQ得分）与高负荷下的δ功率呈正相关，提示δ振荡可能在一定程度上反映了个体对意象性策略的依赖程度。

总之，这项研究提供了强有力的电生理证据，表明心盲症并非一种认知缺陷，而是一种独特的神经认知组织形式。心盲症个体发展出了不同的神经策略来支持认知功能，在行为表现上与典型意象者相当的前提下，其大脑活动模式呈现出根本性的差异。这强调了人类认知的多样性和大脑的可塑性，为了解心智如何在不依赖视觉意象的情况下运作开辟了新的视角。未来的研究需要结合更高空间分辨率的脑成像技术、客观的意象能力测量方法以及对认知策略的直接评估，以更深入地揭示心盲症认知神经机制的全貌。