Familiarity synchronizes brain rhythms during natural viewing
本研究表明，对叙事内容的熟悉程度能选择性地增强视觉网络与默认模式网络之间 beta 和 gamma 脑节律的主观间同步性，揭示了先验经验如何塑造自然感知过程中神经表征协调机制的一种方式。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
人类的感知从来不是对现实世界的简单记录。相反，我们的大脑不断将传入的感觉信息与已有的知识进行融合。当我们观看电影、聆听故事或走在一条熟悉的街道上时，过去的经验会塑造我们对所见所闻的解读方式。这一过程依赖于大脑组织其活动的能力，确保不同的区域能够有效地进行沟通，从而理解当下。科学家们早已知晓，熟悉的经验能让我们更高效地处理信息，但大脑究竟通过何种具体机制来协调这种共享理解，一直是一个谜。问题不仅在于我们是否看到了相同的东西，还在于我们的大脑如何同步其内部节律，以创造出统一的世界体验。
一组研究人员试图通过观察了解故事的人与不了解故事的人在面对相同视觉输入时的反应，来揭示这一机制。他们招募了五十六名成年人观看电视剧《权力的游戏》的片段。参与者中有一半以前看过这部剧，而另一半则从未看过。在这些人群观看片段时，研究人员使用放置在头皮上的电极记录了他们的脑活动，这种方法能够高速捕捉大脑的电学节律。为了理解这些节律的起源，团队还将这些电信号与另一组人在另一项研究中观看相同片段时的脑扫描结果进行了对比。这使得他们能够将快速的电波与脑成像中可见的较慢、更大规模的活动联系起来。
研究人员关注了“受试者间相关性”（intersubject correlation）的概念，该概念衡量不同人对同一事件反应的相似程度。如果两个人正在看电影，且他们的脑活动在相同时刻上升和下降，那么他们的脑部就是同步的。研究发现，观看这些片段确实同步了所有参与者的脑活动，无论他们是否了解故事。这种同步发生在广泛的脑节律中，从慢波到极快波皆有涉及，并与贯穿大脑的大型网络活动相关联。然而，关键的发现是，熟悉度以特定的方式改变了这种同步的强度。对于熟悉该剧的观众，其在 beta 和 gamma 频率波段中的同步性显著增强。这些是用于在大脑处理层级中上下传递信息的特定脑波速度。
这种增强的同步性并非随机的，而是与大脑的特定部分有关。对于熟悉观众而言，beta 和 gamma 节律中更强的连接主要体现在大脑后部的视觉区域，以及负责记忆、情感和理解复杂叙事的更高阶区域。当研究人员观察这些脑节律如何与脑扫描中看到的较慢血流变化相关联时，他们发现熟悉组在这些视觉和记忆相关区域的电活动与该区域活动之间有着更紧密的联系。相比之下，不熟悉组在这些区域表现出较弱甚至相反的连接模式。这表明，当人们了解故事时，他们的大脑会利用先验知识更好地协调信息流，从而加强视觉图像与理解其含义之间的联系。
研究还显示，这些不同的脑节律并非独立运作，而是随时间同步波动。对于熟悉观众，beta 和 gamma 节律会同时起伏，在电影播放过程中在相同时刻上升和下降。这种协调的时间性在了解该剧的群体中比不了解的群体要强得多。看起来，熟悉感使大脑能够对齐其内部时钟，确保视觉细节的快速处理与故事背景的较慢整合能够步调一致。研究人员观察到，这种效应在所有脑波中并不均匀；慢速节律并未表现出基于熟悉度的同步增强。这表明，大脑并不会在刺激熟悉时仅仅提高所有活动的“音量”。相反，它会选择性地调节那些有助于将新感觉输入与现有知识进行整合的特定通道。
这些发现为先验经验如何重塑大脑的通信网络提供了一个清晰的图景。通过选择性地加强 beta 和 gamma 节律的同步性，熟悉感使大脑能够更有效地协调其对世界的反应。结果表明，当我们识别出一个故事或场景时，我们的大脑不仅仅是反应更快，而是重新组织了其内部对话，以确保感觉细节与概念理解被紧密地结合在一起。这一机制解释了为什么两个人可以观看同一部电影，并且如果他们拥有相同的背景知识，其体验会惊人地相似。这项研究证实，我们的过去经验不仅是存储的记忆，更是塑造感知节奏的活跃工具，使我们的大脑与周围的人保持一致，从而创造出一种共同的现实。
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