理解感官知觉

破译大脑如何处理视觉和听觉，可能会对我们如何理解和治疗阅读障碍、自闭症和精神分裂症等疾病产生影响。

在她的博士后研究期间，神经科学家卡塔琳娜·冯·克里格斯坦(Katharina von Kriegstein)正在进行实验，看看听觉和声音识别是如何激活大脑的听觉区域的，这时她得到了一个惊人的结果。与她的参与者不同，她单独的扫描显示了大脑视觉区域的活动。她回忆说:“没有其他受试者有这种奇怪的活动。”

她现在知道原因了。在某种程度上，这是因为她在视觉上认出了她的主题。但她的研究还揭示了其他一些东西:“当我们与一个人进行简短的交流时，比如两分钟，我们也会使用视觉区域来帮助听觉处理，帮助通过声音识别这个人。”

如今，von Kriegstein是德国德累斯顿理工大学Universität的一名认知和临床神经科学教授，研究多感官体验——视觉和听觉。通过一个名为SENSOCOM的项目，她正在探索感官知觉如何影响交流，重点研究大脑皮层下深层结构。

通过这样做，她和她的团队正在探索大脑中传统上被排除在外的一部分，这些研究试图理解自闭症谱系障碍和阅读障碍中发现的交流障碍，这些疾病影响着欧洲约5300万人。

她说:“我们研究的核心是非常早期的结构，即感觉通路，而大多数研究人员一直在研究(大脑皮层中的)认知功能。”“所以，在自闭症患者中，甚至比在阅读障碍患者中，基本上几乎所有的工作都是在大脑皮层(以及与情感有关的结构)中完成的，或者已经完成了。”

沟通

von Kriegstein教授认为，深入研究较少的神经处理机制可以解释阅读障碍和自闭症中一些关键的沟通问题，这些问题以前主要归因于皮质区域的功能障碍。

她说:“我们的想法是，实际上，我们的眼睛和耳朵将感觉信号传递给大脑皮层，皮层下结构基本上只是为了传递这些信息，皮层做了所有非常有趣的事情。”“但现在我们知道有很多反馈连接等等，所以研究这些长期以来被认为非常无趣的结构是有意义的。”

这些结构也很难用迄今为止可用的非侵入性技术来研究，因为它们体积很小，而且位于大脑深处。到目前为止，对皮层下结构和阅读障碍的研究主要集中在动物模型和死后病例上。但是von Kriegstein教授和她的团队正在利用超高分辨率神经成像技术来克服这些挑战。

她的团队正在探索高功能自闭症患者的感觉处理困难是否会导致社交障碍，比如识别他人的声音情绪和音高，以及阅读障碍，一种以流利阅读困难为特征的学习障碍。

为了做到这一点，他们一直在关注与这些深层结构相关的感觉通路。她和她的研究小组发现，患有阅读障碍的成年人的视觉皮层下结构(左侧视觉丘脑)与一个名为V5/MT的皮质区域之间的通路连接较弱，而V5/MT对视觉运动的感知至关重要。在听觉模式中，也有类似的发现。研究小组发现，左侧听觉丘脑与听觉运动相关的皮层结构之间的联系较弱，听觉运动对语言感知很重要。因此，根据冯·克里格斯坦博士的说法，这些联系可能对阅读和预测阅读技能很重要。

快速命名困难是阅读障碍的核心症状。研究小组发现，这种联系越弱，大声说出字母和数字所需的时间就越多。

机制

那么，这将如何帮助患有阅读障碍的人呢?von Kriegstein教授说，这是基础科学，所以在开发治疗培训工具之前，首先了解沟通障碍背后的机制至关重要，尽管她乐观地认为这些可能是可以实现的。

她的实验室也在研究神经刺激，特别是一种叫做经颅磁刺激的非侵入性技术，以更好地了解交流是如何工作的。这项技术需要在头皮上放置一个线圈来产生磁脉冲，从而暂时改变大脑的神经活动。通过测量刺激对交流的影响，研究人员旨在了解哪些大脑区域对特定的过程是重要的。她说:“当然，如果它有效，人们可以更好地瞄准这些领域。”

事实上，以色列的研究人员在2015年报告称，神经刺激“显著改善了失读症患者对数字的快速命名能力，并有改善字母的趋势”。

更好地理解大脑如何处理感官体验也可能对另一种疾病——精神分裂症产生影响。

每当我们使用感官时，也许是闻到咖啡的味道，或者听到火车隆隆驶过，神经网络就会产生电活动。

大脑对信息进行编码并反过来指导对感官体验的感知的方式是一个高度可变的过程。

托马索·费林是位于意大利热那亚的意大利理工学院(IIT)的首席研究员，他领导了一个名为“神经模式”的项目，旨在更好地了解大脑在感知过程中的编码是如何工作的，以及最重要的活动模式。它还可以揭示与疾病有关的异常。

费林博士说:“了解哺乳动物大脑的这一基本特性有可能帮助我们了解脑部疾病，尤其是那些以感官知觉改变为特征的疾病。”

精神分裂症

因此，这项研究与研究听觉和感觉处理缺陷的精神分裂症等疾病有关。

例如，精神分裂症患者所描述的感觉超载或扭曲和增强的感知可能与这些缺陷有关。感觉功能障碍还与妄想和幻觉以及注意力和解读他人情绪或语气的困难有关——所有这些都会影响社交互动。

根据Fellin博士的说法，神经细胞(神经元)之间连接的减少似乎在精神分裂症的发展中起着重要作用。到目前为止，Fellin博士和他的团队已经在小鼠研究中确定了哪些特定的神经元影响感觉反应，但尚未在精神分裂症的动物模型中进行类似的研究，在神经系统的支持细胞胶质细胞中进行了类似的研究。

现在，他们正在开发新技术来刺激和监测神经元的活动，甚至是在单细胞分辨率和大脑深部区域。这项工作反映了最近精神分裂症研究对感觉过程缺陷的更广泛的重新关注，而不是强调更高层次的认知过程，如记忆。它可以在未来帮助研究人员设计更好的诊断工具和治疗方案。