听觉诱发闪光错觉中意识神经相关物的神经机制研究：揭示早期视觉意识负波(VAN)在无外界刺激下的激活模式

《Scientific Reports》：Neural correlates of consciousness in the sound-induced flash illusion

本研究针对视觉意识神经相关物(NCC)的核心争议，通过听觉诱发闪光错觉(SIFI)范式探究早期视觉意识负波(VAN)是否在无实际视觉输入时仍能表征意识感知。研究人员对47名受试者进行脑电图(EEG)记录，发现错觉感知试次在250-300 ms间于后部电极呈现显著负波，且前刺激α功率降低支持感知波动理论。该结果首次证实VAN可作为纯内源性视觉意识的特异性神经标记，为NCC理论提供关键证据。

　　

人类大脑如何产生主观视觉体验？这一涉及意识本质的问题长期以来困扰着神经科学家。视觉意识神经相关物(Neural Correlates of Consciousness, NCC)研究试图揭示产生特定意识体验的最低限神经机制。在脑电图(EEG)研究中，视觉意识负波(Visual Awareness Negativity, VAN)作为早期事件相关电位(ERP)成分，通常在刺激出现后100-300毫秒内于后部电极出现，被视为视觉意识的潜在神经标记。然而，学界对VAN的本质存在激烈争论：它究竟反映的是意识感知本身，还是仅仅是前意识的刺激加工过程？

传统研究多采用"命中-遗漏"对比范式，即比较同一刺激被感知与未被感知的试次。但这种范式难以区分VAN是否由自下而上的感觉输入驱动。要真正验证VAN作为NCC的可靠性，需要更巧妙的实验设计——观察在完全没有对应视觉刺激的情况下，当参与者产生幻觉感知时，VAN是否依然会出现。这正是声音诱发闪光错觉(Sound-Induced Flash Illusion, SIFI)范式的用武之地。

当单个视觉闪光与两个听觉短音同时呈现时，约50%的试次中参与者会幻觉感知到第二个不存在的闪光。这种错觉为研究意识感知的神经机制提供了独特窗口：一方面，幻觉感知是纯粹内生成的意识体验，不受外部视觉输入影响；另一方面，SIFI范式能精确界定幻觉感知的起始时间（与第二个声音同步），为ERP分析提供时间锚点。

预测编码理论框架为理解这一现象提供了新视角。该理论认为，大脑不断生成对外部世界的预测，并将预测与实际感官输入之间的误差最小化。在SIFI范式中，高频出现的双闪光试次可能使大脑产生强烈的"将出现第二个闪光"的先验预期。当单个闪光伴随两个声音时，微小的预测误差可能导致大脑接受并不存在的第二个闪光，从而产生幻觉感知。若VAN反映预测误差，那么在正确感知闪光缺失的试次中（预期与输入间存在较大误差）应出现更强的VAN；若VAN反映意识感知本身，则应在幻觉感知试次中更显著。

为回答这些根本问题， Theresa Rieger 等人开展了一项精心设计的EEG研究，成果发表于《Scientific Reports》。研究团队通过SIFI范式诱导视觉幻觉，结合高时间分辨率的ERP技术和细致的知觉报告，探索VAN在幻觉感知中的表现，为理解视觉意识的神经基础提供了新证据。

关键技术方法方面，研究招募47名右利手参与者完成改良版SIFI任务，记录64导脑电图数据。实验采用四种刺激条件（单闪光、双闪光、闪光+双声音一致条件、闪光+双声音错觉条件），通过知觉意识量表(Perceptual Awareness Scale, PAS)量化主观感知强度。采用簇基置换检验(cluster-based permutation, CBP)分析后部电极180-380 ms时间窗的VAN效应，并考察前刺激α功率（8-12 Hz）与错觉感知的关系。

行为学结果显示SIFI范式有效诱导幻觉感知，错觉条件(A1V1_A2)中50%试次报告感知到第二闪光，单闪光条件(V1)中20.98%试次出现自发幻觉。PAS评分分布验证了实验操纵的有效性，双闪光条件报告清晰感知的比例最高（PAS4占42.73%），而错觉条件与真实双闪光条件呈现相似评分模式。

视觉意识负波分析发现，在关键错觉条件(A1V1_A2)中，感知到第二闪光的试次比未感知试次在250-305 ms时间窗于后部电极（P1、Pz、P2、PO3、POz、PO4、O2）引发显著更强的负波（簇质量=-167.765, p=0.016）。控制条件(V1)的幻觉与非幻觉试次比较重现类似VAN效应，证实该成分对幻觉感知的特异性。

意识渐进性与二分性分析通过线性混合模型比较PAS作为连续变量与二分变量对VAN振幅的预测力。虽然描述性趋势支持渐进模型（χ²(1)=6.94, p=0.008），但与二分模型无显著差异，表明当前数据尚不足以明确区分意识体验的渐进或二分特性。

前刺激α功率分析显示，无幻觉试次前500 ms内α波段功率（8-12 Hz）显著高于幻觉试次（t(46)=2.32, p=0.025），表明低α功率可能创造有利于幻觉感知的皮层状态。

研究结论表明，即使在完全缺乏外部视觉输入的情况下，主观幻觉感知仍能诱发典型的VAN成分，且其时程与空间特征与真实感知研究中报告的VAN高度一致。这一发现有力支持VAN作为视觉意识特异性神经标记的地位，而非单纯反映刺激驱动加工或预测误差。前刺激α功率的调节作用进一步表明，意识感知的可变性部分源于自发性脑状态波动。

在理论层面，该研究为早期感觉皮层在意识生成中的核心作用提供证据，支持"局部循环处理"理论，挑战强调前额叶高阶区域的"全局 workspace"理论。在预测编码框架下，幻觉试次中较强的VAN反应与预测误差解释相悖（正确拒绝试次应有更大误差），更符合意识感知本身解释。

研究创新性在于首次在严格控制感知时间点的幻觉范式中证实VAN的稳定性，为NCC研究提供新范式。未来研究可结合经颅磁刺激等技术操纵特定脑区活动，进一步验证VAN的因果作用，并探索不同模态幻觉中共通的感知意识负波(Perceptual Awareness Negativity, PAN)家族特征，最终推动对意识神经基础的全面理解。