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动态的大脑网络的审美价值
动态的大脑网络的审美价值
aEvocog集团、物理研究所和一个复杂系统(大学)IFISC巴群岛和高级委员会科学研究,07122手掌、西班牙马略卡岛;生物医学技术代表大学、大学和实施,西班牙马德里,28223;和cIFISC,07122手掌、西班牙马略卡岛
由约翰·c·Avise编辑,加州大学欧文分校,CA,和2013年4月3日批准,(2013年2月13日收到审查)
神经影像学实验已经基本确定积极的大脑网络。
在认知任务,如。
、审美appreciation,这样的网络包括区域属于默认模式网络(静)。
理论上,静息活动应该是国际米兰-rupted认知tasksdemandingattention的casefor审美。
分析功能连通性dy-namicsalongthreetemporalwindows和twoconditions,漂亮和不漂亮刺激,在这里,我们报告实验支持假设审美依赖于两个不同网络的激活,最初的审美网络和延迟审美网络,在不同的时间框架。
激活静息的可能主要是网络延迟的审美相对应。
我们将讨论自适应和进化论解释为静息和美学之间存在的关系网络,并提供独特的大脑精神/交互输入的辩论。
自从第一个神经影像美学上的文章(1-3),相当数量的研究已经引起了一个复杂的神经过程底层人们的审美偏爱视觉和听觉刺激。
许多大脑区域似乎与美学相关apprecia-。
然而,三组在实验报告的地区往往results-those有关
(1)奖励/快乐和情感,
(2)判断/决策,以及(3)感知(SI方法和表S1和S2)。
大多数实验旨在识别大脑区域随审美体验的活动。
一些研究,然而,像雅各布森等。
(4)和船舶etal。
(5),大脑活动报道的公认的网络,指着一个网络组成的内侧额叶皮质(FMC)的部分地区,楔前叶(PCUN)和后扣带皮层(PCC)等地区。
这些相互联系的区域部分匹配的默认模式网络(静),共同应对人类大脑的基线状态清醒但休息条件(静息状态)(6)。
大脑连通性与静息相关
大脑网络存在的争论在于假设所涉及的领域之间存在某种连接。
VonderMalsburg和施耐德(7)后,连接与神经元的可能有的同步——semblies-synchronous”射击。
最终,“分布式本地网络的神经元会暂时处于动态连接与互惠(8)功能连通性(9、10)被定义为统计时间依赖的神经激活模式anatom-分离、大脑区域(11)。
发现这样的依赖,颞一系列激活/失活的假设syn-chronized大脑区域必须相比。
可以获得此类时间系列,例如,通过检测血氧变化——创内容(血氧水平依赖信号)(12)抚养1神经活动。
Raichleetal。
(6),使用正电子发射断层扫描(PET),能够确定静,随后证实与功能性磁共振成像(fMRI)(13)。
几个变量影响DMNactivity,如年龄、经验、和疾病。
尽管这种可变性,resting-state研究使用不同的主题,不同的方法,和不同类型的收购协议一直报道,静由leastoftheprecuneus,内侧额叶,inferiorparietal,内侧颞区域(11)。
静的广度已经扩展到包括腹侧前扣带皮层,双边劣质pa-rietal皮层,离开下侧的颞叶皮层(14),甚至海马体(14、15)。
稍后我们将看到,一些静之间的关系和行政tasks-particularly涉及memory-exist工作,静的活动是减少当参与者执行要求很苛刻的,有目的的活动(6、13、16)。
任务要求雅各布森等。
(4)和船舶等。
(5)的参与者需要依赖注意力资源的认知过程。
因此,静在审美的接触似乎令人惊讶。
过程与审美有关
在neuroaesthetic实验中,参与者的任务通常需要涉及至少(我)看刺激的过程,
(2)欣赏他们的审美品质,(iii)评定其价值,(iv)制定响应。
这些认知过程同时发生。
通过electroencephalogra-phy(EEG),雅各布森等人报道,描述性的判断对称执行速度比评价欣赏他们的美(17)。
反过来,洛克etal.,借鉴——havioral实验和语义判断、解释,感知艺术的“始于快速生成依据重新行动紧随其后的是审查图象特征”(ref。
18日,55页)。
同样,Winkielman和Cacioppo(19)认为,美丽的对象,至少,引起积极的情绪主题之前做出的判断。
在不同的领域,Haidt提出存在的道德判断快,无意识,和非盟-tomatic评价(道德直觉),紧随其后的是后推理过程中,受试者寻找理由的直观判断(道德推理)(20)。
虽然海德特的模型是建立在行为实验,这是特别有趣,因为几个authors-including雅各布森等。
(4)——提出大脑机制的最终存在共享的审美和道德判断(21-24日)。
因此,符合道德和审美之间的大脑网络可能发生。
本文的结果阿瑟·m·萨克讨论会的国家科学院”的进化七:
人类的心理机制,“1月10-12日举行2013年阿诺德和梅布尔贝克曼中心的国家科学和工程学院的欧文。
大多数了的完整的程序和音频文件,可用在NAS上网站在www.nasonline.org/evolution_vii.
关于美感,下面空假设可以表达:
i)初始,审美素质的一般评价,包括---荷兰国际集团(ing)的感知视觉刺激的“漂亮”或“不美丽,”执行得很快。
这种审美的神经来往——尖吻鲈属构成网络。
我们称之为通用过程”审美只是篇”和网络它依赖于“初步审美网络。
”
ii)特定的详细评估方面的美,如刺激正在测量的程度,是否有趣的或原创的,如何评价它,它吸引人的原因考虑,等等,稍后执行。
我们称这些详细流程”审美只是lato。
“假定网络形成的神经关联的细节方面可能减少到只有一个:
“延迟审美网络。
”
网络将静对应:
最初,推迟,,还是没有?
给一个答案,有必要根据经验确定大脑网络参与审美,以及时间,他们是活跃的。
一旦这是澄清,静之间的可能的巧合和一个或多个审美网络可以确定。
实验对大脑连接在审美
我们的零假设是指认知过程发生在很短的时间尺度上,而相对稳定的条件在静息状态的受试者的大脑活动。
一些研究集中在大脑网络的动态变化,利用功能磁共振成像(25),但是,当整个大脑被认为是,他们的时间窗口覆盖几秒钟。
因此,测试我们的假设我们被迫使用更高temporal-resolution技术。
毫秒的时间分辨率,magnetoencephalography(MEG),它检测到的变化磁场产生的突触后神经元的活动,是这样的技术之一。
梅格的通过,我们获得颞一系列大脑活动期间24参与者在静息状态和审美的视觉刺激。
先后四百刺激计划和参与者决定是否每个刺激很漂亮或不漂亮(SI)的方法。
梅格的信号被分为三个时间窗口和两个评价条件。
Artifact-free500毫秒的时间窗口,刺激投影手动提取进一步的连通性分析,构成时间窗(TW0)。
每次刺激后发病,1500-msartifact-free时代被分成两个额外的时间窗口:
TW1,250-750ms;和TW2,1000-1500ms(图1,上)。
窗户的长度是由考虑到大脑活动的时间跨度可达额在审美领域(3)女士在250年之前,认知过程与审美鉴赏下主要依靠visual-processing枕区域(26)。
反过来MEG信号对应于参与者的升值刺激组合,构成美丽的而不是美丽的条件。
两种不同的策略进行了比较。
国际米兰-windows比较评估不同的连接是二层颞窗以及每个条件(图1,左下)。
Interconditions评估差异比较漂亮和不漂亮刺激之间的连接在每一个时间窗口(图1,右下)。
我们估计的时间系列的syn-chronizationβ频带的皮尔森相关系数和锁相的价值(PLV)
(27、28)(一个乐队的理由选择参见SI方法,乐队部分;PLV算法也被描述在SI冰毒-ods)。
在所有情况下,P<0.05。
结果
我们分析测量相位同步和振幅之间的相关性的时间激活梅格传感器的痕迹。
在我们的例子中,连接是有界(0-1)表达的重量,相关的channel-wise同步。
我们从这些措施推断功能连通性。
因此,“连接”和“同步”在这里可以等价的概念从大脑的角度沟通,尽管缺乏解剖连接神经膜-罗纳地区之间的信息和精确的定位。
虽然相关考虑信号的振幅,相位synchroniza,可以观察到即使没有振幅同步——电离作用(SI)的方法。
Interwindows分析。
同步的差异出现在表1(S3的完整结果,见表)。
TW0与TW1。
与TW1相比,TW0显示同步,明显对梅格传感器在这两种情况(表1)。
高TW0连接扩展contralaterally前枕前壁,连接两半球(图2、上)。
反过来,TW1>TW0显示类似的数字完全条件(表1),与高TW1连接放置在枕叶区域(图2,降低)。
TW0和TW2。
连接的差异在TW0>TW2少而TW0>(表1andFigTW1情况。
S1上)。
TW2>TW0不会显示任何差异(表1和图S1、降低)。
TW1和TW2。
TW1>TW2连接是不漂亮更明显刺激(表1)。
高等TW1同步-电离作用出现在occipital-parietalcon-条件下链接。
此外,状况不佳的枕叶和顶叶延伸到前额区域(图3,右上角)。
TW2>TW1同步显示相反的趋势:
链接的数量和传感器,更激活更高的美丽的条件(表1)。
同时,同步的模式不同。
TW2>TW1双边揭示高同步共享以及颞顶叶区域。
在美丽的条件,更一般地,正面放置。
不佳的状况,除了减少,更外侧放置(图3,降低)。
Interconditions分析。
同步的差异出现在表2(完整的结果出现在表S4)。
TW0。
Intercondition比较显示最低价格
fi斜面dif-等在美丽>不佳或相反的情况(表2和图S2)。
TW1。
同时,intercondition比较显示最小显著差异在美丽>不佳或相反的情况(表2和图S2)。
TW2。
在TW2美丽>美丽不显化dif-神经等。
相反,美丽>不美丽的分析显示19个传感器连接(表2),与扩展的枕叶和顶叶,额叶区域左半球(图4,降低)。
讨论
如果我们比较interwindows和interconditions分析,最明显的区别出现在传感器的数量
和链接隐含(表1和2和无花果。
3和4)。
Interwindows差异影响扩展网络在所有情况下,而国际米兰——条件差异很少。
这是一个预期的结果。
Interwindows分析指的是动态的认知,转运,欣赏美丽的,正如我们的假设,可能会出现相当大的变化在不同的时间窗口。
这意味着不同的大脑网络将被激活在每种情况下,导致强连通性的差异。
反过来,国际米兰——conditionsanalysesreferinthesametimewindow,totheprocessof升值的美丽。
差异只会出现在达到其结果,漂亮或不漂亮,这意味着细微变化连接,因为大多数的认知资源是相同的,当一个对象被认为是漂亮的还是不漂亮。
Resting-State问题。
最近的经验和巩固abil——以及留下记忆的痕迹,影响大脑的resting-state净——作品(15日29)。
这是特别重要的关于孟加拉人
ficTW0条件,作为我们实验的休眠状态。
参与者迅速意识到即将到来的认知任务要执行,因为最近的经验。
更多的-,他们很快就习惯于相似的judgingthe美丽的刺激的任务。
因此,可能我们的参与者TW0网络或——组织认知偏见的开发任务。
然而,我们的课程不能预测输入图片的状况。
因此,TW0同步应该类似在漂亮和不漂亮刺激。
TW0Interconditions分析表明这种同步同步(Ta-ble2)。
(表2)出现的一些随机差异可以归因于统计高度层uctuations造成少量的样本个体。
图2,在矢状视图上显示TW0比TW1con-nected主要在枕叶、颞顶叶区域。
反过来,interwindowsTW0>TW1分析体现在TW1resting-state连接的减少,房颤,fecting条件(表1)。
众所周知,静必凋残注意力任务时,看到预计刺激等。
我们的研究结果支持这个TW1缩减。
大脑网络差异出现在TW0TW1dy-动力学消失当TW0TW2相比(表1)。
这一结果表明,在静息状态和减少大脑网络活跃TW1TW2不知何故恢复。
我们将回到这一点当讨论延迟审美网络。
双重的审美模式。
TW1,和TW2相比,显示了不同模式的同步博-tiful和不佳的条件下(图3)。
结果,因此,支持我们的假设的存在不同的认知事件发生在不同的时间spans-what我们称之为aes-独断的升值,只是篇和审美,只是lato流程。
识别这些过程强调动态的存在结构嵌入到整个事件的审美。
同时,一个独特的网络与每个process-initial审美网络/审美只是篇与审美网络延迟/审美只是lato。
这双重的审美是概率模型——巧妙地的主要成就我们的工作。
最初的审美网络。
对比TW0TW1反映,在两种条件下的美丽,大脑connec——那头静息状态的被替换在审美中,只是篇主要的网络连接occip-意大利地区:
最初的审美网络。
识别的任务
这些网络动态认知过程相关并不容易。
和TW2相比,TW1同步高在不佳的情况下(表1)。
它包括连接扩展从枕额叶区域,特别是眼窝前额皮质(OFC)(图3,右上角)。
激活相关的离岸金融中心已经不漂亮刺激升值(30),因此缺乏正面的同步在美丽的条件在TW1>TW2比较可能显示美丽的刺激不ac-tivateTW1期间离岸金融中心。
然而,这一结论将躺在一个误解。
正如我们已经提到的,我们的分析是基于比较的连接,所以同样syn-chronized地区不产生差异。
TW1OFC同样连接和TW2不会出现在这些窗口之间的比较。
检查最终在OFC-or不同程度的同步其他area-before漂亮与不漂亮刺激我们必须使用interconditions分析。
Interconditions分析同步在TW1给几乎没有显著区别漂亮和不漂亮刺激(图4,上)。
这意味着,TW1期间,我们达成的大脑区域analysis-OFC其中——同样会同步这两个条件。
TW1>TW2连接不是美丽的条件必须在额叶区域,然后,是基于一个TW2期间减少。
我们指出审美只是篇(一个共同应对TW1)意味着常见,共享认知过程无论刺激美或缺乏,给离岸金融中心一个重要的角色在最初的审美网络。
OFC一直的激活相关奖励和惩罚(31-33)。
It过程的身份信息和奖励的价值,将视觉刺激味觉和触觉初级强化物(34)。
然而,我们的问题是指它的连接路径。
离岸金融中心、内侧前额叶和杏仁核的中央核的中央自主网络,控制食欲的(方法)和厌恶(撤销)行为(35)。
灵长类动物OFC接收信息的对象从颞叶皮层视觉领域,普通发布版——utingstimulus-reinforcement协会学习(34岁,36-38)。
艾略特etal。
(39)说,离岸金融中心可能会被激活时,“该做什么”的问题在视觉刺激是最好解决的考虑可能的奖励价值而不是其身份或位置。
情感机制相关的离岸金融中心激活,如在许多neuroaesthetics实验确定,也可能导致注意力资源的增加,对决策有重要作用(31、38、40)。
布朗etal。
(41)指出,审美享受object-related情绪,从而导致快乐和排斥,而情感——come-related导致快乐和失望。
视觉刺激,比如那些通常用于neuroaesthetics,将“对象”的例子,而操作用于神经膜-roethics-see格林etal。
(42),instance-would构成“结果”。
评价对象与离岸金融中心(40),这符合本地区的想法是“一种更高层次的感觉皮层接收输入什么感觉通路参与对象处理”(ref。
41,p.251)。
评估的美丽似乎出现在动态交通TW1TW2,后来因为延迟manifest-as我们将立即see-differences在同步之前根据公认的审美的结果。
最初的审美网络是可见的在早期延迟(250-750ms)。
如果这种早期过程遵循与海德特的道德直觉,这将是自动执行的,在一种无意识的方式,虽然容易被意识。
延迟审美网络。
TW2>TW1连接模式和传感器的数量/链接所反映的同步在美丽而不佳的条件下,显示重要的每种情况下(表1)之间的差异。
这些差异的范围和意义是更好的理解通过TW2interconditions分析。
表2和图4,降低显示TW2美丽>不是美丽的连通性。
相反不美>美同步给没有结果(表2)。
此外,它不出现在任何级别的意义P<0.01和P<0.1之间(图S3)。
这些结果支持我们的第二个假设的存在的网络延迟的审美活动只有在审美只是lato美丽的刺激。
图5显示了延迟审美不同视角下网络。
延迟的审美网络由同步活动主要存在的区域。
内侧枕,横向occip斜体字,横向后顶叶,内侧顶叶,内侧额叶和前额叶在左半球有关。
重要的是要强调,(我)我们关注梅格传感器连接,和
(2)多传感器同步在美丽的条件下,较不美观,标识。
记住这些限制,延迟审美之间的关系网络和地区之前报道可以规定在审美活动。
许多激活的例子在额叶、顶叶和枕叶区域存在(表S1)。
然而,很少有研究在审美功能连通性,迄今为止。
布朗etal。
(ref。
41岁,p.256)提出了一个模型,美学处理组成的“内感受器的相互作用和感受外界刺激的加工通过经常性的一个克格勃脑岛和离岸金融中心之间的连接,”他指出,这条赛道”绝不局限于美学处理,但可能与所有的认知过程,涉及viscerality[…)我们建议经常性前脑岛和离岸金融中心可以调解之间的连接[…价对象的分配。
“因此,布朗等人的模型更符合最初的审美网络,,顺便说一句,正如我们所见,离岸金融中心有一个重要的角色。
相似的功能连通性奖赏线路是Tsukiura和我提供的(22)、莱西等。
(43)和副检察官etal。
(44)。
缺乏更多的ac-副牧师的动态研究,似乎所有这些作品涵盖审美只是篇过程,resting-statesyn-chronization大大降低。
所发生的与pu-tative巧合的静审美网络吗?
静在审美作用。
正如我们所见,在审美的动态场景意味着重新覆盖,在TW2TW0大脑的同步。
静会因此配合的一些网络活跃在这晚集。
下TW2>TW1比较,漂亮和不漂亮条件共享一个双边同步连接横向地区沿着frontal-parietal-temporal-occipital地区(图3,降低)。
反过来,同步的差异,取而代之的是美丽的刺激似乎主要影响大脑的内侧部分。
这些差异中显示更TW2intercondition分析(无花果。
4、低和5)。
在此基础上结合国际米兰的条件和interwindows分析看来,尽管
适度空间梅格信号传感器的精度水平,延迟的审美网络匹配额、顶叶,和颞叶内侧部分属于静(无花果。
3和4)。
此外,这只在TW2巧合发生,只有美丽的条件下。
图6显示了在不同的角度更同步网络TW2vsTW1为每个条件。
一个有趣的问题影响的一部分的恢复TW0连接在TW2当不漂亮刺激。
正如我们已经提到的,在TW2>TW1比较两种情况下共享双边表示更高的同步,以及temporal-parietal-occipital链接(图3,降低)。
这种模式与类似的双边匹配同步期间TW0(图2、上)。
这些TW0和TW2高度连接区域,由于横向位置,应该稀缺关系——船一般地静。
根据他etal。
(45),在静息状态的大脑功能网络不仅包括静。
此外,其他四个模块是活跃的。
其中,第三模块主要包括横向部分额叶和顶叶区域,参与关注处理(45)。
注意力一直在两个不同的网络相关——dicated相关指导行为之前刺激的特殊重要性。
背frontoparietal网络正确的半球体维护内源性信号基于期望看到一个对象在一个特定的位置,连接相关的刺激反应(46)。
第二个系统,腹侧frontoparietal净——工作,响应随背发现网络当行为相关的对象或目标。
第二网络消失时注意力集中,避免分心,但在调整重新激活事件等所需要的对象的意想不到的外观(46)。
这些类型的任务,还从事审美,将负责激活在TW2公认的调整网络,共享漂亮和不漂亮的条件(图7)。
然而,由于缺乏空间梅格在传感器精度水平,与他的巧合etal.(45)模块III是试探性的。
ActivationoftheDMNhasbeenproposedtooccurduringmoral决策(47-49),从而支持大脑机制的存在,道德和审美之间共享,只是篇。
这些常见的资源将加强之间的联系我们的假设和海德特的道德模式流程(20)。
早期发作(道德判断和审美sensustricto)doseemto共同特性。
然而,thelater道德推理,asaself-justifyingdevice角色,不同于我们推迟审美只是lato。
后者似乎更快,没有任何辩护的目的。
事实上,决定什么时候大脑网络活跃在道德推理和审美,只是lato是等价的,我们需要让大脑连通性和道德判断过程的动力学。
虽然有些结果的存在期间大脑网络道德推理存在(50),他们的动态肛门-yses目前缺乏。
自适应的问题。
它已经知道大脑新陈代谢是一个昂贵的器官。
醒了静息状态,大脑消耗总量的20%氧气在体内,尽管它代表只有2%的体重(51)。
解释大脑进化改变,成本/收益比率应该澄清(52)。
因此,任何大脑活动的适应性优势必须解释道。
自适应的审美价值是什么呢?
人们一直以为美学可能只是一个种族(53)。
布朗关注positive-valence审美评价,etal。
(ref。
41岁,p.257)认为,“美学处理进化
第一个评价对象的生存优势,比如食物来源,后来被指派在人类的费用——我们从事艺术品的满足社会的需求。
“Obvi——就染,这个假设很难test-although似乎合理的声音当试图与审美情感的适应性优势。
然而,这个种族区发生的方式仍然是无法解释的。
静——审美链接可以帮助来证明它。
Raichleetal。
(ref。
6日,p.681)提出的功能
静息的第一区域,形成的后扣带皮层和adjacentprecuneus,就是“continuouslygatherinformation周围的世界,可能在美国。
“关于静的第二区域,内侧前额叶皮层会反映“正在进行的认知过程和之间的动态相互作用
情绪状态的主题发挥作用在情感和认知过程的集成”(ref。
6,p.682)。
功能性能力的静似乎适应足以证明其元——bolic成本。
一个不同的问题是解释这个链接在静息和审美之间出现,或者换句话说,什么静的特征可能导致突然的经验或风景的美丽照片。
静的一个额外的功能与“心灵wan-dering”过程。
心不在焉是指图片、思想、声音,和感受,大脑自发产生在缺乏外部刺激(stimulus-independent认为(坐)](54)。
这坐可能就是我们所说的“心灵与自己交谈。
坐可以通用管理能力的副产品并发精神任务,期间获得人类进化(54)。
然而,梅森etal。
(54)提供了两个可能的解释功能意义的心不在焉。
坐将使受试者保持最佳水平的觉醒,以及增加连贯性的过去和现在的经历。
静息时激活执行任务。
记住过去,想象未来的过程,激活静息(55)。
原则上,心理模拟实现一个特定目标的未来是解耦的,东西
与静息的事实降低其活动期间注意力或执行任务。
然而,当受试者提出假想sce-narios他们需要解决的具体问题,一些coac——那头静息和行政区域之间出现(56)。
看来,模拟未来如何解决一个问题允许“费劲网络区域与默认网络相互作用的区域没有抑制网络”的贡献(ref。
56,p.1823)。
为此,静似乎覆盖两个似乎ingly对比功能:
自发的认知和监测环境。
他们不一定是相互排斥的,因为他们“代表《林中生涯》)互补的有意识的实例发生在日常生活的空闲时刻”(ref。
57,p.76)。
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