麻省理工学院绘制大脑如何体验电影

当我们看电影时，我们的大脑需要做很多工作。我们需要跟上情节、解读对话、吸收视觉效果等等。现在，科学家们已经绘制出一幅详细的大脑图谱，展示了人类大脑在这一过程中如何运作。麻省理工学院的一个研究小组利用功能性磁共振成像 (fMRI) 的数据，绘制了受试者观看一系列电影片段时不同大脑网络的激活情况。他们还观察到，在观看简单场景和困难场景时，大脑中不同的执行网络是如何优先考虑的。这项研究发表在 11 月 6 日发表在 Cell Press 期刊《神经元》上的一项研究中。

大脑内部，不同区域相互连接。这些不同的连接形成功能网络，与我们如何感知周围世界和如何行为有关。大多数关于大脑功能网络的研究都是基于对静息状态下的人进行 fMRI 扫描。然而，如果没有外部刺激，大脑或皮层的许多部分就不会完全活跃。

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在新的研究中，研究小组想要调查在 fMRI 扫描期间放映电影是否可以了解大脑功能网络如何对一系列复杂的音频和视觉刺激做出反应。

“在静息态 fMRI 中，没有刺激——人们只是在内部思考，所以你不知道是什么激活了这些网络，”研究合著者、麻省理工学院神经科学家 Reza Rajimehr 在一份声明中说。“但有了我们的电影刺激，我们可以回过头来弄清楚不同的大脑网络是如何对电影的不同方面做出反应的。”

为了绘制电影中的大脑图谱，该团队使用了之前从人类连接组计划收集的 fMRI 数据集。这些数据包括 176 名年轻人在观看总共 60 分钟的短片时进行的全脑扫描。这些场景包括独立电影，包括《两个男人》和《欢迎来到布里奇维尔》 ，以及更大的好莱坞巨片，如《小鬼当家》 、《盗梦空间》和《帝国反击战》 。

研究团队对所有参与者的大脑活动进行了平均，并使用人工智能将大脑活动分组并精确定位被激活的大脑网络，特别是在大脑皮层内。大脑皮层是大脑的最外层，参与人类大脑的许多高级功能，包括记忆、学习、推理、解决问题和情绪。

接下来，他们研究了这些不同网络内的活动如何与每个场景中的内容相关联，包括人物、动物、物体、音乐、语音和叙述。

他们发现 24 个不同的大脑网络与感觉或认知处理的特定方面相关，包括识别人脸或身体、运动、地点和地标、社交互动、无生命物体和语音。

扫描结果还显示，大脑中负责计划、解决问题和确定信息优先次序的区域（称为执行控制域）与负责更具体功能的区域之间存在反比关系。

当电影内容难以理解或比较模糊时（比如在观看《盗梦空间》时），大脑执行控制区域的活动会增强。然而，在观看比较容易理解的场景时，大脑中具有特定功能（如语言处理）的区域最活跃。

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“当认知负荷较高时，执行控制区域通常在困难任务中活跃，”拉吉米尔说。“当电影场景很容易理解时，例如如果正在进行清晰的对话，语言区域就会活跃。”

然而，在复杂的场景中，如果有大量的背景信息、复杂的措辞以及模糊性，则需要付出更多的认知努力。

“因此大脑转而使用一般执行控制域，”Rajimehr 说。

研究小组表示，图形研究可以调查不同年龄、发育或精神障碍的个体的大脑网络功能有何不同。

“现在，我们正在更深入地研究每个电影帧中的特定内容如何驱动这些网络——例如，语义和社会背景，或人与背景场景之间的关系，”Rajimehr 说。