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研究发现:触觉振动会给大脑制造幻觉

Emma Chou

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在人类传统的五种感官中,触觉可能是研究最少的,然而,它无处不在,无时不在。近年来,随着每天广泛使用发出振动的电子设备,它更是如此。事实上,任何移动的物体都会传递震动信号,并在固体基质中传播。人体通过位于皮肤下面的机械感受器探测它们,并将信息传递给大脑,这与听觉、嗅觉或视觉刺激相似。

日内瓦大学(UNIGE)和弗里堡大学(UNIFR)的瑞士研究人员,通过研究小鼠和人类如何感知触觉振动,发现当振动的振幅变化时,大脑不能可靠地感知其频率。由此产生了一种虚幻的现象,这突出了人对周围世界的感知可以偏离其物理现实的程度。

震动是从一个平衡点发出的小型振荡运动。通过作为波在固体材料中的传播,它们可以被大多数生物体感知。振动有两个主要特征:频率,它表示以赫兹为单位的变化率(即每秒重复的次数)和振幅,它对应于波能够达到的最大尺寸,换句话说,它的强度。例如,当手机振动时,振动可以或快或慢地变化,即其频率;和或强或弱变化,即其振幅。

科学家们在一组小鼠和一组人类参与者中进行了同样的实验,让参与者必须区分在手或爪子上感受到的多种振动频率。研究证明,小鼠对较高的频率(约1000赫兹)更加敏感,而人类的敏感度在更低的频率范围内是最佳的,约250赫兹。然而,当振幅不匹配时,小鼠和人类都更难区分低频和高频。

这种错觉遵循一个简单的原则:出现高于或低于最敏感频率时(人类为250赫兹,小鼠为1000赫兹),会感到与这个首选频率更相似。在这种情况下,一个高频率的振动(如500赫兹)因此感觉起来比实际要低,而一个低频率振动(如150赫兹)感觉起来要高。

研究人员表示,这是大脑通过重新聚焦于它最熟悉的东西而产生误解。这样的现象也是其他感官的特征,例如听觉,自身的感知可以被非常低或高的音量所愚弄,很少能区分代表声音的真正物理属性。

目前研究人员正进行下一步研究,探讨这种错觉如何以及为什么在大脑产生,为什么不同的物种,如小鼠和人类,会以同样的方式进行误解。

题为“A common computational principle for vibrotactile pitch perception in mouse and human”的相关研究论文发表在《自然通讯》上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文:

https://www.nature.com/articles/s41467-021-25476-9


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