在日常生活中，我們不斷處理視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)信息，以便在世界中導航。例如，當觀(guān)看電影時(shí)，我們的大腦能夠無(wú)縫地整合圖像和聲音，從而創(chuàng )造出完整的體驗。然而，當我們在運動(dòng)中，例如走在繁忙的街道上，我們的大腦可能會(huì )優(yōu)先處理視覺(jué)信息，而非聽(tīng)覺(jué)信息。

直到現在，尚不清楚大腦在不同情況下如何決定優(yōu)先處理哪種感官。這一問(wèn)題特別與感知處理障礙相關(guān)，諸如自閉癥或精神分裂癥患者可能會(huì )在整合感官信息上遇到困難。了解大腦如何在感官輸入之間自然切換，對深入理解這些情況大有裨益。

為研究這一現象，IBS的研究團隊對小鼠進(jìn)行了行為實(shí)驗，并使用微型顯微鏡和光遺傳學(xué)技術(shù)（利用光控制神經(jīng)元）跟蹤實(shí)時(shí)腦活動(dòng)。小鼠在跑步機上被訓練以響應視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)信號。研究成果于最近發(fā)表于《Nature Communications》期刊。

研究發(fā)現，當小鼠靜止時(shí)，它們的大腦更依賴(lài)聲音進(jìn)行決策。然而，當它們在運動(dòng)時(shí)，大腦則轉而優(yōu)先處理視覺(jué)信息。

進(jìn)一步分析揭示了這一切換的特定腦回路：后頂葉皮層（PPC）作為決策的重要區域，在優(yōu)先處理感官信息中發(fā)揮了中心作用。當PPC被關(guān)閉時(shí)，小鼠無(wú)法根據視覺(jué)線(xiàn)索做出決策，而更多依賴(lài)聽(tīng)覺(jué)。次級運動(dòng)皮層（M2）充當“感官門(mén)控者”。當小鼠在運動(dòng)時(shí)，M2向聽(tīng)覺(jué)皮層發(fā)出抑制信號，阻止聽(tīng)覺(jué)信號傳遞至PPC，從而使視覺(jué)成為運動(dòng)中的主導感官。

圖片鏈接：https://www.eurekalert.org/multimedia/1066198

圖片信息：（A） 小鼠被訓練通過(guò)決定獲得水獎勵，同時(shí)避免輕微的空氣抽吸來(lái)響應外部視聽(tīng)線(xiàn)索。當聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)刺激一起呈現時(shí)，靜止的小鼠優(yōu)先考慮聽(tīng)覺(jué)線(xiàn)索，而奔跑的小鼠更多地依賴(lài)視覺(jué)信息進(jìn)行決策。（B） 鈣成像用于分析后頂葉皮層 （PPC） 中響應聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)和組合視聽(tīng)刺激的神經(jīng)元活動(dòng)。（C） 反應圖顯示感覺(jué)刺激期間小鼠 PPC 中的神經(jīng)激活。激活的神經(jīng)元顯示熒光增強 （白色到紅色）。與靜止時(shí)相比，小鼠運行時(shí)的聽(tīng)覺(jué)反應明顯降低，突出了感覺(jué)統合的狀態(tài)依賴(lài)性。

盡管聽(tīng)覺(jué)皮層受到抑制，仍繼續處理聲音，這意味著(zhù)大腦在調整感官信息整合方式，而非完全忽視聽(tīng)覺(jué)信息。

這項研究表明，大腦并非在任何時(shí)間都平等對待所有感官輸入，而是根據運動(dòng)和環(huán)境需求動(dòng)態(tài)調整。當處于靜止狀態(tài)時(shí)，聲音更有助于檢測周?chē)录?，而在運動(dòng)過(guò)程中，視覺(jué)因其在導航中的可靠性而優(yōu)先。

這一發(fā)現可能對理解和治療感官處理障礙具有重要意義，在這種情況下，大腦可能難以正確過(guò)濾和優(yōu)先考慮感覺(jué)輸入。

主要研究人員Lee Seung-Hee博士強調了研究的意義，他表示：“我們的研究揭示了大腦如何根據行為靈活地在視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)之間切換。這種自然的適應能力對生存至關(guān)重要，理解這一機制可能有助于我們找到應對感官整合困難的策略。”

雜志：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-025-57347-y