身體擁有感(Body ownership)是構成自我意識(Self-consciousness)最核心的組成部分之一。準確識別自身身體及其在空間中的位置,對于個體生存以及與外界環(huán)境的交互至關重要。由于外界環(huán)境和自身身體的狀態(tài)時刻在發(fā)生改變,因此,我們大腦神經系統(tǒng)需要通過動態(tài)地整合不同模態(tài)的感覺信號以及身體的內在表征(Internal body representation)來維持對自身身體相對穩(wěn)定的感知。近年來,基于多感覺整合的身體錯覺實驗發(fā)現(xiàn),在特定的外界刺激條件下,大腦對于身體擁有感以及身體空間位置的感知也會發(fā)生改變。這些研究還發(fā)現(xiàn),身體空間位置以及身體擁有感編碼中的許多因素與多感覺整合機制存在密切聯(lián)系。然而,到目前為止,身體擁有感與多感覺信息的整合究竟存在怎樣的計算關系,以及其神經元和環(huán)路水平的編碼機制卻仍不清楚。本論文主要利用自主搭建的虛擬現(xiàn)實運動平臺,分別從人與獼猴的行為學比較、模型擬合、單細胞記錄等方面研究手臂擁有感與視覺-本體感覺整合的計算關系以及相關的神經機制。我們通過人與獼猴的行為學對比以及模型擬合分析,建立了適用于動物身體自我意識研究的行為學任務,并提出了基于客觀行...

【文章頁數(shù)】：167 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
內容摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 概論
    1.2 多感覺信息整合
    1.3 基于橡皮手錯覺的身體自我意識研究
        1.3.1 橡皮手錯覺的行為學范式
        1.3.2 橡皮手錯覺中錯覺強度的主觀測量
        1.3.3 橡皮手錯覺中錯覺強度的客觀測量
    1.4 身體自我意識的多感覺整合基礎
        1.4.1 橡皮手錯覺受到時-空條件的調控
        1.4.2 橡皮手錯覺還受到其他約束條件的調控
        1.4.3 橡皮手錯覺對其他感覺過程的影響
    1.5 身體自我意識的神經生理學證據
        1.5.1 動物電生理研究
        1.5.2 人類腦影像研究
    1.6 身體自我意識的理論模型
        1.6.1 身體自我意識的概念模型
        1.6.2 基于多感覺整合的計算模型
            1.6.2.1 基于貝葉斯理論的最優(yōu)整合模型
            1.6.2.2 基于等級貝葉斯的因果推斷模型
    1.7 問題提出、研究意義及研究內容
        1.7.1 問題提出
        1.7.2 研究目標
        1.7.3 擬解決的關鍵問題
        1.7.4 研究意義及創(chuàng)新性
第二章 人與獼猴手臂擁有感的行為學研究
    1.8 研究背景
    1.9 材料與方法
        1.9.1 人類被試
        1.9.2 實驗動物
        1.9.3 實驗設備與行為學任務
            1.9.3.1 實驗設備與追蹤系統(tǒng)
            1.9.3.2 行為學任務
            1.9.3.3 正確區(qū)域定義及本體感覺偏移測量
            1.9.3.4 人類行為學實驗一
            1.9.3.5 人類行為學實驗二
            1.9.3.6 獼猴行為學實驗
        1.9.4 獼猴行為學訓練
        1.9.5 數(shù)據分析與模型擬合
            1.9.5.1 手臂空間位置與本體感覺偏移
            1.9.5.2 最優(yōu)整合模型
            1.9.5.3 貝葉斯因果推斷模型
            1.9.5.4 模型擬合
            1.9.5.5 模型比較
            1.9.5.6 問卷結果及其與Pcom的相關性分析
    1.10 實驗結果
        1.10.1 行為學實驗一中被試的本體感覺偏移
        1.10.2 獼猴的本體感覺偏移
        1.10.3 人類與獼猴行為學結果的模型擬合
        1.10.4 行為學實驗二中被試的本體感覺偏移和問卷結果
        1.10.5 模型預測的Pcom與錯覺打分存在顯著相關
        1.10.6 身體無關視覺條件下的本體感覺偏移和錯覺打分結果
        1.10.7 手臂條件和身體無關視覺條件的模型擬合結果比較
    1.11 討論
第三章 獼猴手臂擁有感的電生理研究
    1.12 研究背景
    1.13 材料與方法
        1.13.1 實驗動物
        1.13.2 實驗設備與行為學任務
        1.13.3 獼猴行為訓練
        1.13.4 獼猴手術
        1.13.5 行為學數(shù)據分析與模型擬合
        1.13.6 眼動數(shù)據采集與分析
        1.13.7 電生理數(shù)據采集與分析
            1.13.7.1 電生理數(shù)據預處理
            1.13.7.3 單個神經元的概率解碼分析
            1.13.7.4 群體神經元VP-weight計算
            1.13.7.5 群體神經元解碼分析
    1.14 實驗結果
        1.14.1 行為學結果與模型擬合
        1.14.2 記錄位點
        1.14.3 示例神經元反應
        1.14.4 目標點維持階段單個神經元反應與Pcom動態(tài)變化的相關性
        1.14.5 目標點維持階段群體神經元反應與Pcom動態(tài)變化的相關性
        1.14.6 群體神經元反應與獼猴眼動、手臂空間位置等信息無關
        1.14.7 準備階段單個神經元反應與Pcom動態(tài)變化的相關性
        1.14.8 準備階段群體神經元反應與Pcom動態(tài)變化的相關性
        1.14.9 群體神經元反應對Pcom的解碼分析
        1.14.10 身體無關視覺條件下的行為學結果與模型擬合
        1.14.11 身體無關視覺條件下的神經元反應
    討論
第四章 橡皮手錯覺減緩疼痛的行為學研究
    1.15 研究背景
    1.16 材料與方法
        1.16.1 被試
        1.16.2 預實驗
        1.16.3 正式實驗
        1.16.4 痛覺刺激
        1.16.5 數(shù)據分析
    1.17 實驗結果
        1.17.1 橡皮手錯覺的打分結果
        1.17.2 橡皮手錯覺組中痛覺打分顯著降低
        1.17.3 橡皮手錯覺強度與痛覺打分降低存在顯著相關
    1.18 討論
第五章 討論與結論
    1.19 總討論
        1.19.1 身體擁有感與多感覺信號整合的關系
        1.19.2 模型中先驗概率的生理意義及其與身體內在表征的關系
        1.19.3 身體擁有感編碼的神經機制——額-頂葉神經環(huán)路
        1.19.4 身體擁有感對感覺加工的影響——橡皮手錯覺的鎮(zhèn)痛機制
    1.20 總結論
        1.20.1 人與獼猴對手臂位置的編碼依賴于視覺-本體感覺整合
        1.20.2 視覺-本體感覺來自同一來源的后驗概率反映了手臂的擁有感
        1.20.3 手臂擁有感的編碼還依賴于先驗的身體內在表征
        1.20.4 前運動皮層神經元參與手臂擁有感的編碼
        1.20.5 前運動皮層神經元對手臂擁有感的編碼受身體內在表征的調控
        1.20.6 改變身體擁有感對痛覺感知的影響
    1.21 未來工作展望
參考文獻
個人簡歷
致謝



本文編號：3801055