Neuron | 你腦海中的聲音和畫面藏在哪里？最新研究揭示想象力的雙重神經網絡

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基本信息

Title:Mental imagery and perception overlap within transmodal association networks

發表時間:2026-3-31

發表期刊:Neuron

影響因子:15.0

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研究背景

當你閉上眼睛想象一場絢麗的日落，或者在腦海中回放一首熟悉的歌曲時，你的大腦正在經歷什么？在認知神經科學領域，一個長期占據主導地位的理論是“感覺重現假說”（sensory reinstatement hypothesis）。該假說認為，心理意象（mental imagery）的產生依賴于大腦對初級感覺皮層的重新激活：想象畫面會調用視覺皮層，想象聲音會調用聽覺皮層。

然而，這一經典解釋在面對更復雜的內部自發狀態（self-generated states）時遇到了挑戰。大量研究表明，當人們進行心理時間旅行（回憶過去或想象未來）或進行內心獨白時，大腦高度激活的往往是跨模態（transmodal）的聯絡皮層網絡，例如默認網絡（Default Network, DN）和語言網絡（Language Network, LANG），而非單模態（unimodal）的感覺皮層。

這就引出了一個關鍵的斷點：如果想象確實伴隨著生動的視覺或聽覺體驗，為什么復雜想象任務激活的卻是跨模態網絡？感知（看或聽）與想象（在腦海中看或聽）的神經交匯點究竟在哪里？

為了回答這一問題，Anderson 等人在這篇發表于 Neuron 的研究中，結合了個體化精準功能磁共振成像（precision fMRI）與多維經驗采樣（mDES）技術。他們不僅精確繪制了每個受試者的大腦網絡邊界，還追蹤了受試者在每次想象任務中主觀體驗的動態變化，試圖在單體水平上重新定位“想象力”的大腦坐標。

研究核心總結

這項研究并沒有假設受試者在每次試驗中都能完美遵循指令，而是根據受試者真實報告的心理內容來解析大腦活動。研究揭示了想象體驗與大腦跨模態網絡之間的高度特異性映射。

一、多維經驗采樣揭示想象內容的雙重維度

研究者設計了一項線索想象任務，要求受試者在掃描儀內想象特定的場景、面孔、聲音或語言，并實時評估其視覺和聽覺的生動程度。掃描結束后，受試者立即進行多維經驗采樣（mDES），詳細回顧他們在每次試驗中的具體心理內容。

行為學結果清晰地表明，受試者的想象體驗并非單一的整體，而是沿著兩個主要維度展開。主成分分析（PCA）提取出了兩個關鍵成分：第一個是“情景建構”（Episodic Construction），與視覺生動度、空間位置和事件記憶高度相關；第二個是“聽覺語言”（Audiolinguistic），與聽覺生動度、內心聲音和特定詞匯高度相關。這意味著，任務成功誘發了具有不同感官側重的自發心理狀態。

Fig 1. 掃描儀內的實時評分顯示，場景和面孔線索成功誘發了高視覺生動度的體驗，而語音和聲音線索則誘發了高聽覺生動度的體驗，證實了任務對不同心理意象的有效調制。

Fig 2. 掃描外的多維經驗采樣（mDES）進一步揭示了想象內容的協方差結構，明確區分出以視覺/空間為主的“情景建構”維度和以聽覺/詞匯為主的“聽覺語言”維度。

當研究者將受試者試次級別的 mDES 評分與 fMRI 數據對齊時，發現了高度網絡特異性的激活模式。

對于那些在“情景建構”維度上得分高的試次（即受試者報告了生動的視覺場景），大腦活動廣泛且精確地落在默認網絡的一個子系統——DN-A的邊界內。相反，對于在“聽覺語言”維度上得分高的試次（即受試者報告了生動的內心言語），大腦活動則主要集中在語言網絡（LANG）及其鄰近區域。

更重要的是，這些激活與主觀生動度直接掛鉤：DN-A 的活動強度追蹤了視覺意象的生動度，而 LANG 的活動強度追蹤了聽覺意象的生動度。

Fig 5. 結合試次級主觀報告的分析表明，想象場景（左側）和想象語音（右側）分別引發了 DN-A 和 LANG 這兩個不同跨模態網絡的廣泛激活。

Fig 6. 統計分布結果進一步證實，在支持想象任務時，跨模態網絡（DN-A 和 LANG）的激活程度顯著高于其相鄰的單模態感覺網絡（如視覺網絡和聽覺網絡）。

這項研究最核心的發現來自于對“感知”與“想象”重合區域的精確定位。傳統觀點預期這種重合會發生在初級或次級感覺皮層。

然而，當研究者將受試者“觀看真實場景”與“想象場景”的大腦活動圖譜疊加時，發現重合區域主要位于腹側顳葉和內側頂葉的較前部區域——這些區域在個體化網絡劃分中，明確屬于跨模態的 DN-A 網絡，而不是相鄰的單模態視覺網絡。

同樣的規律也出現在聽覺任務中?！榜雎犝鎸嵳Z音”與“想象語音”的重合區域，絕大部分落在了跨模態的語言網絡（LANG）內，而非初級聽覺皮層（AUD）。感知過程確實激活了從初級感覺皮層到跨模態皮層的整個梯度，但想象過程主要“重現”的是這個梯度中最高級的跨模態部分。

Fig 3. FC defines large-scale networks in each participant DN-A and LANG were identified as transmodal association networks. Addi-tional networks w...

Fig 4. DN-A and LANG overlap with activity evoked by viewing scenes and listening to speech The left column shows activity when viewing scenes duri...

Fig 7. 觀看場景（綠色）與想象場景（藍色）的重合區域（紅色）主要集中在 DN-A 的邊界內，而非相鄰的單模態視覺網絡（dATN 和 VIS-P）。

Fig 8. 聆聽語音與想象語音的重合區域同樣遵循這一規律，絕大部分重疊發生在跨模態的語言網絡（LANG）中，而非初級聽覺或運動皮層。

研究意義

這項工作在理論和方法學上都極具啟發性。

在理論層面，它對經典的“感覺重現假說”提出了重要修正。研究表明，至少對于自然狀態下的、由語義線索引發的心理意象而言，大腦并不主要依賴于初級感覺皮層的自上而下激活。相反，想象力更多地依賴于跨模態聯絡網絡（如 DN-A 和 LANG）的參與。這支持了心理意象的“命題性”（propositional）或高級表征觀點，即大腦在想象時，是在跨模態層面上重構概念和情景，而不是在像素或聲學層面上重繪細節。

在方法學層面，本研究展示了“個體化精準腦圖譜”結合“試次級主觀經驗采樣”的強大潛力。如果僅僅采用傳統的組平均和固定條件對比，想象語音的神經相關物會顯得非常微弱且充滿噪聲。正是因為引入了 mDES，捕捉到了受試者在不同試次間采用的策略差異（例如是真的在想象特定詞匯，還是僅僅想象了一種聲音氛圍），才讓語言網絡在想象中的核心作用得以清晰顯現。

當然，這項研究也有其邊界。它并沒有完全否認早期感覺皮層在想象中的潛在作用——如果任務要求受試者想象極度具體的低級視覺特征（如特定角度的條紋），早期視覺皮層可能仍會被調用。但對于我們日常生活中最常經歷的那種“栩栩如生”的場景建構和內心獨白，跨模態網絡才是那個真正的“腦內劇場”。

分享人：飯鴿兒

審核：PsyBrain 腦心前沿編輯部

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