Daily Paper 004: Two Forms of Knowledge Representations in the Human Brain

作者通過先天性盲人和普通人對顏色的認知,判斷得出人腦存在基於感官體驗以及語言和認知推理的兩種知識。DOI:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2020.04.010

導言

“玫瑰花是紅色的”,你有想過這樣關於顏色的知識究竟存儲在大腦何處嗎?過去有兩種觀點:一種認爲這樣的知識來源於感官經驗,存儲在感覺聯想皮層sensory association cortices;另一種則認爲這些知識不單來自感官,而是經過加工,在an abstract conceptual level存儲。實際究竟怎樣?本文作者基於此進行研究。

實驗

作者對先天性盲人和普通人對顏色的認知進行比較。假設普通人的顏色知識完全基於感官經驗(即視覺信息),觀察兩類人羣是否具有相似的顏色知識,並通過RSA(representational similarity analysis)進行驗證分析。

先說結論:儘管先天性盲人沒有對顏色的視覺感知,但研究結果表明他們的顏色感知與普通人羣相似,下圖所示。A是先天性盲人(EB)與普通人(SC)的RSMs(representational similarity matrices)及其間相關性;B是EB和SC顏色感知的聚類可視化結果。

相似性之餘應該看到,EB和SC至今也存在差異。這兩類人羣對色彩知識的理解是否來自相同的神經基質,又或者在大腦的同一區域作用。通過fMRI發現大腦在兩個區域分別存儲顏色知識,包括顏色感知區域(Color-Perception Regions)和抽象概念區域(Abstract Concept Regions)。其中盲人和普通人都能在Left Dorsal ATL抽象概念區域表示顏色知識;而只有正常人能夠在Ventral Occipitotemporal 顏色感知區域表示顏色信息。下圖表明EB和SC中的不同功能連接模式以及人腦中知識表示的雙重形式。

結論

儘管先天性盲人無法通過視覺信息獲取色彩知識,但依賴語言系統,仍然可以獲得與普通人無異的色彩知識,這一切得益於dorsal ATL,但普通人可額外通過VOTC獲得顏色感知。總之,關於色彩知識,大腦中存在感知(視覺)和認知(語言)兩個不同的區域進行表示。另外,作者還證明,對於盲人而言,觸覺/嗅覺等其他感知不會影響他們的色彩知識,其完全依賴於語言和認知推理。


⭐⭐⭐⭐ 過去,人們習慣認爲類似抽象概念(思考/智慧等)依賴語言和認知系統,具體概念(蘋果/顏色)依賴感知運動方式,但本文表明像顏色這樣的具體概念是可以通過語言和認知推理獲取的,足以證明語言、認知系統的強大,同時千萬年的進化表明視覺等系統仍具有其重要性。對於色彩知識,語言和視覺信息殊途同歸,也就是說,表現形式不重要,表達本質才重要。人工神經網絡的目的也在於此。

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