在不知不觉中,我们的大脑就是终极的多任务处理者。大脑的前额叶皮层可以告诉我们过马路是否安全,而小脑则帮助我们控制穿越马路所需的大肌肉运动技能。延髓则让我们不必思考呼吸或心跳。
大脑还拥有不同的区域来处理关于物质和物体的视觉信息。例如,一块石头在池塘里跳跃的行为与瀑布奔流而下的行为不同,我们的大脑可以分辨出来。现在,神经科学家们已经确定了大脑视觉皮层中在观察“事物”(如跳跃的石头或弹起的球等坚硬物体)与“东西”(如液体或更细小的沙子)时反应更强烈的区域。理解这种区别可能有助于我们的大脑更好地规划如何与各种材料互动。这项发现已在上周发表在《Current Biology》杂志上的研究中得到详细阐述。
“当你看着一些流体或黏糊糊的东西时,你的互动方式与你与固体物体互动的方式不同。对于固体物体,你可能会拿起或抓住它;而对于流体或黏糊糊的东西,你很可能需要使用工具来处理它,”该研究的作者、麻省理工学院的神经科学家南希·坎维舍(Nancy Kanwisher)在一份声明中表示。
观察“东西”与“事物”
我们大脑的腹侧视觉通路,有时被称为“what”区域,帮助我们识别形状和三维物体。先前的大脑成像研究已经揭示了腹侧视觉通路内参与这项重要功能的区域。该通路中一个关键区域称为外侧枕叶复合体(LOC)。
大脑的背侧视觉通路帮助我们将我们看到的东西与其他感官信息进行比对。背侧视觉通路内的一个区域,称为额顶物理网络(FPN),负责分析材料的物理特性,如大小或稳定性。

虽然科学家们已经对背侧和腹侧视觉通路如何响应物体的不同特征有了相当多的了解,但大多数研究都是使用固体物体(即“事物”)进行的,而不是“东西”。
“没有人问过我们如何感知我们称之为‘东西’的东西——即液体、沙子、蜂蜜、水,以及各种黏糊糊的东西。所以我们决定对此进行研究,”该研究的合著者、麻省理工学院的认知神经科学家薇薇安·保伦(Vivian Paulun)补充道。
黏糊糊的材料与固体材料的行为方式非常不同。与球一样弹跳不同,水或糖浆之类的东西会流动,与它们互动通常需要容器和勺子等工具。该研究团队想知道这些物理特性是否需要大脑专门的区域来解释“东西”。

晃动
为了探索大脑如何处理“东西”,保伦使用了一个视觉效果软件程序创建了100多个视频片段。这些视频展示了不同类型的“事物”或“东西”与物理环境的互动。这些材料在透明盒子中晃动或翻滚,直接落到另一个物体上,或者在楼梯上弹跳或流动。
当人们观看视频时,研究团队使用功能性磁共振成像(fMRI)扫描了他们的大脑视觉皮层。他们发现,腹侧视觉通路(LOC)和背侧视觉通路(FPN)的区域都会对“事物”和“东西”产生反应。然而,每个通路都有独特的子区域,对其中一个的反应比对另一个更强烈。
保伦说:“腹侧和背侧视觉通路似乎都有这种细分,一部分对‘事物’反应更强,另一部分对‘东西’反应更强。我们以前没见过这种情况,因为以前没有人问过这个问题。”
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大脑如何像电子游戏
据研究团队介绍,这表明我们的大脑可能拥有不同的方式来表征这两类材料。这个过程类似于用于创建电子游戏图形的人工智能物理引擎。这些引擎通常将三维物体表示为网格,而流体则被描绘成可以重新排列的粒子集。
保伦说:“我们可以从中得出的有趣假设是,也许大脑与人工智能游戏引擎类似,也拥有独立的计算来表征和模拟‘东西’和‘事物’。这将是未来需要测试的。”
该团队还假设,这些区域可能已经进化,以帮助大脑更好地理解重要的区别,从而使其能够规划如何与物理世界互动。在未来的研究中,该团队计划研究处理刚性物体的区域是否在与计划抓握物体的脑回路同时活跃时也会被激活。
他们还希望研究FPN内的任何区域是否与处理材料更具体的特征相关,例如球的弹跳性或水的表观粘度。至于LOC,他们计划更仔细地研究大脑如何表征流体和更具弹性的物体形状的变化。