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嗅出大腦的預測能力!人腦聞到的是期待,而不是真實

你可能不知道,在你停下來去聞那朵玫瑰花之前,其實你的大腦已經將你感覺系統中相似的花香替你準備好了。最近一項由Northwestern Medicine所提出的新研究,證實大腦會使用預測編碼(predictive coding)來產出特定氣味的「預測模板」(predictive templates),而這樣的預測模板能在味道尚未對你撲鼻而來時,就會先為你設定一個氣味的心理預期了!

預測編碼的重要性是在於,它提供了動物(這理尤指人類)一個行為的優勢-能讓我們應對周圍環境中的刺激時,更加的快速且精確。

這項研究使用功能性核磁共振成像及邊緣切割、以區塊為基礎之分析法,來確定在腦部用以感覺氣味的嗅覺皮質中,預測編碼之存在。然而,在嗅覺系統中的預測模板給予現代人類的行為優勢似乎是不太明顯的,對此,Zelano認為我們通常忽略了嗅覺的重要性。

「假設有人拿了一罐牛奶並詢問你『這罐牛奶壞掉了嗎?』,除非你將自己的鼻子湊進去聞,否則你將沒有任何的視覺線索可以幫助自己去判斷。」Zelano說到,「我們的研究顯示,假設你的腦部能成功的形成一個壞掉牛奶的味道的模板,這樣會讓你在判斷牛奶是否發酸時更加的準確,也因此讓你少掉許多生病的機會。而這就是預測模板提供給我們的重要優勢!」

在這項研究中,受試者須在受到核磁共振成像掃描儀(MRI scanner)監測的同時執行「氣味搜索任務」,而被呈現的兩種氣味分別為:西瓜及類似於培樂多黏土(Play-Doh)的氣味。

在每個嘗試開始前,受試者會被告知兩個目標氣味中哪一個是他們需要去辨識的,且會以視覺方式呈現倒數計時,以提醒受試者即將開始準備接受一個特別且經管控過的氣味。在聞到氣味後,受試者須按下按鈕表示他們所想的目標氣味是否被呈現。在這項實驗中,有些時候目標氣味會被管控成相同於受試者所預測的,但有些時候又會被控制成不同於受試者預測的,甚至在有些時候,目標氣味還會被藏在眾多氣味之中。

研究者藉由觀察在氣味被聞到之前腦部活躍的區塊發現:在與目標氣味相同的嘗試中,活躍的腦區要比與目標氣味不同的嘗試相關性大得多。而本研究的資深作者Gottfried說:「我們發現以整體嗅覺皮質而言,我們可以看見它的確形成了特定於被鎖定的氣味的預測模板。」

預測模板早已在視覺系統中被證實,但這次對於人類嗅覺皮質中活躍區塊的時空演化的研究則是第一次。

編譯:劉怡青

外電連結:Northwestern University (2011, October 7). Sniffing out the brain’s predictive power: Human brain ‘smells’ what it expects rather than what it sniffs. ScienceDaily. link.

原始文獻:Olfactory Predictive Codes and Stimulus Templates in Piriform Cortex. link.

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關於作者

高雄醫學大學心理學系助理教授,過著晚上體驗睡眠、白天研究睡眠的生活。希望可以把象牙塔裡的東西搬出來曬一曬讓大家瞧瞧。