视觉线索如何助力大脑辨别真实与虚假物体？这项研究给出答案

研究人员通过 fMRI 研究，探究大脑对真实和虚假物体的视觉分类，发现早期视觉区域起关键作用。

　　在日常生活中，人们常常能轻松地分辨出真实的水果和塑料假水果，可大脑究竟是如何做到的呢？这一过程涉及哪些神经机制？以往研究虽表明大脑处理多感官信息时存在交互，且视觉特征在物体识别中意义重大，但对于大脑基于视觉信息辨别真实与虚假物体的具体神经基础，仍有待深入挖掘。为了解开这些谜团，来自都柏林三一学院神经科学研究所（School of Psychology and Institute of Neuroscience, Trinity College Dublin）的研究人员开展了一项研究，其成果发表在《Experimental Brain Research》杂志上。

研究人员采用功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）技术，让 16 名参与者在 3T fMRI 扫描仪中对 300 张彩色或灰度的真实与虚假物体照片进行 “真实” 或 “虚假” 的分类判断。这些照片涵盖甜点、水果和花朵三类，且在实验前经过筛选和预评估。

在研究方法上，主要运用了以下关键技术：一是使用 3T Achieva Philips fMRI 扫描仪采集神经影像数据，利用 Neurobehavioral Systems（NBS）Presentation 软件呈现任务；二是通过 MATLAB 2016a 和 Statistical Parametric Mapping 12（SPM12）对 fMRI 数据进行预处理和统计分析，包括图像对齐、配准、分割、空间标准化和平滑处理等步骤，还运用了一般线性模型（GLM）进行个体水平分析，以及 2×2 的受试者内方差分析（ANOVA）来探究真实性和颜色对大脑激活的影响。

研究结果如下：

1. 任务表现：参与者分类的准确性受真实性和颜色的交互影响。具体来说，彩色图像中的真实物体比黑白图像中的更易被准确分类，而颜色对虚假物体的分类准确性无显著影响。
2. 全脑分析结果：当参与者观看真实物体图像时，早期视觉区域、中央旁小叶、中扣带回皮层（MCC）以及左侧中央前回和中央后回的部分区域表现出更强的激活。同时，双侧的侧副沟（Collateral Sulcus，CoS）在观看彩色图像时比黑白图像时激活更明显。
3. 感兴趣区域（ROI）分析结果：在 CoS 区域，颜色和真实性存在显著交互作用。该区域对彩色的真实物体图像反应更强，而对虚假物体图像，颜色的影响不显著。在初级视觉皮层（primary visual cortex，V1），同样存在颜色和真实性的交互作用，但表现为对彩色的真实物体图像反应大于彩色的虚假物体图像，且黑白图像中真实性对其无显著影响。

研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了大脑基于视觉辨别真实与虚假物体的神经机制。表面纹理是视觉物体分类的重要决定因素，这体现在 CoS 区域的差异活动上。颜色也参与了真实与虚假物体的辨别，可能因其有助于材料识别，进而支持真实性判断。此外，外侧枕叶皮层（lateral occipital cortex，LOC）和部分躯体感觉区域（如中央旁小叶和中央后回）的活动，暗示了物体识别中可能存在跨模态交互作用。研究结果还表明，仅通过视觉输入对物体进行真实或虚假分类时，大脑可能依赖早期视觉区域，特别是处理纹理信息的区域，而 CoS 的作用得到了其他参与颜色处理区域的支持。不过，躯体感觉区域在物体分类中的具体贡献仍需进一步研究。

这项研究为理解大脑如何处理视觉信息以辨别物体真实性提供了新的视角，有助于推动对物体感知神经机制的深入研究，对相关领域的发展具有重要意义。