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为探究大脑如何将复杂动态的视觉输入整合成无缝的感知，研究人员通过脑电图（EEG）实验，操纵自然视频片段的时空相干性。结果发现相同刺激在感知为相干时由反馈相关的 α 节律编码，为不相干时由前馈相关的 γ 节律编码，这揭示了皮层反馈在构建感知体验中的关键作用。
在日常生活中，我们总能轻松地将眼前复杂多变的视觉信息，整合成一个连贯、流畅的画面，仿佛大脑有一台神奇的 “整合器”。但科学家们却一直在思考，这台 “整合器” 究竟是如何运作的呢？现实中，我们接收的视觉输入是大量分散在空间、随时间动态变化的特征，可我们的感知体验却是时空无缝的。此前研究虽发现视觉输入在空间和时间上相干时，在反馈相关的 α 节律中编码更强，在前馈相关的 γ 节律中编码较弱，但这种从 α 节律到 γ 节律的表征转换，是否与视觉连贯性的主观体验存在关联，仍是一个未解之谜。
为了揭开这个谜团，河南大学心理学与行为研究所等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Communications Biology》杂志上，为我们理解大脑的视觉整合机制提供了新的视角。
研究人员采用了脑电图（EEG）技术进行研究。在实验中，他们准备了五段不同的短视频（如飞机起飞、骑自行车等场景）作为刺激物 。这些视频通过位于中央注视点左右两侧的方形孔径呈现，呈现方式分为同步和异步（两段视频存在时间延迟）两种。实验开始前，先让参与者注视中央固定点 0.5 秒，随后播放 3 秒视频，视频结束后，参与者需判断所看到的视频是否在时空上连贯。
研究人员首先进行了一项行为实验，运用 QUEST 自适应阶梯法来确定每个参与者对不同视频的主观整合阈值，即能让参与者将视频判断为连贯或不连贯概率相等的延迟时间。在后续的 EEG 实验中，设置了三种刺激呈现条件：无延迟（连贯条件，占总试验次数的 25%）、达到参与者主观阈值的延迟（阈值条件，占 50%）、两倍主观阈值的延迟（不连贯条件，占 25%）。实验过程中同步记录 EEG 和眼动数据，以确保实验结果的准确性。
在 EEG 数据处理方面，研究人员先对数据进行预处理，包括去除 50Hz 的工频干扰、重新参考电极、下采样等一系列操作，之后进行频谱分析和多变量解码分析，探究不同频率节律对刺激的表征情况。
研究结果如下：
- 不同条件下的节律编码差异：在连贯条件下，刺激能从 α 活动中解码出来，说明存在显著的反馈传播；而在不连贯条件下，刺激能从 γ 活动中解码出来，表明前馈传播占主导。在 α 频段，连贯刺激的解码效果优于不连贯刺激；在 γ 频段则相反。这一结果在阈值条件下也得到了验证，当阈值条件下的刺激被感知为连贯时，能在 α 频段解码；被感知为不连贯时，能在 γ 频段解码 。
- 其他频段无显著影响：研究发现，在 θ（4 - 7Hz）和 β（13 - 30Hz）频率带以及诱发的宽带响应中，未发现显著影响 。这进一步表明，α 和 γ 节律在视觉刺激的感知整合中具有独特作用。
研究结论表明，α 和 γ 节律之间的表征平衡能够追踪视觉连贯性的主观体验，即同一刺激在被感知为连贯时由反馈相关的 α 节律编码，被感知为不连贯时由前馈相关的 γ 节律编码。这一发现揭示了整合相关的 α 动态可能携带时空冗余且可预测的刺激信息，引导这些信息整合为有意义的统一感知。同时，该研究也强调了皮层反馈在构建无缝感知体验中的关键作用，为研究视觉皮层的前馈 - 反馈平衡提供了节律特征，有助于追踪感知、注意力或认知的主观变化。
这项研究的意义重大，它不仅加深了我们对大脑视觉整合机制的理解，还为后续研究指明了方向。未来，研究人员可以进一步探索空间或时间属性对视觉整合的不同影响程度，以及跨空间和时间整合是否由共享的神经机制所调控。通过这些深入研究，有望更加全面地揭示大脑视觉感知的奥秘，为相关领域的发展提供理论支持 。
