体感皮层对振动触觉同化效应的神经表征机制研究

本研究通过fMRI技术探究振动触觉同化效应（assimilation effect）的神经机制，发现当目标（30 Hz）与干扰刺激（200 Hz）同时作用于不同手指时，个体感知频率向干扰刺激偏移。结果表明，同化效应与初级（S1）和次级（S2）体感皮层与高阶脑区（如mPFC和IPL）的功能连接相关，揭示了跨模态触觉整合的神经基础。

　　

触觉感知的整合机制一直是神经科学领域的核心问题。日常生活中，我们常需同时处理来自不同身体部位的触觉信息，但大脑如何整合这些信息形成统一感知仍不明确。此前研究发现，当两个不同频率的振动触觉刺激分别作用于相邻手指（同手）或对侧手指（异手）时，目标刺激的感知频率会向干扰刺激偏移，这种现象被称为“同化效应”（assimilation effect）。然而，其背后的神经机制尚未阐明。韩国蔚山国立科学技术研究院（UNIST）的研究团队通过结合行为实验与功能磁共振成像（fMRI），首次揭示了体感皮层与高阶脑区的功能连接在同化效应中的关键作用，相关成果发表于《NeuroImage》。

研究团队采用30 Hz目标刺激与200 Hz干扰刺激组合，通过心理物理学实验测量个体感知偏差（PSE），并利用fMRI记录脑区激活及功能连接变化。关键实验技术包括：1）自适应振幅匹配确保感知强度均衡；2）心理测量曲线拟合量化行为偏差；3）基于ROI的局部信号百分比变化（PSC）分析；4）广义心理生理交互作用（gPPI）评估功能连接。

研究结果

1. 行为学验证同化效应
   通过对比无干扰（ND）、同手控制（AFc）与测试（AFt）条件，发现AFt条件下PSE显著升高（33.95±5.35 Hz vs. 28.63±4.42 Hz），表明目标频率感知向干扰频率偏移。异手条件（AHt）同样显示显著同化效应（32.68±4.15 Hz vs. 29.40±3.93 Hz）。

2. 体感皮层的激活模式
   fMRI显示，振动刺激显著激活对侧S1和双侧S2。同手条件下，右S1和双侧S2激活；异手条件下，双侧S1与S2均激活。值得注意的是，左S2在异手测试条件（AHt）下的PSC显著高于控制条件，但PSC变化与个体PSE无相关性，提示局部激活不足以解释同化效应。

3. 功能连接的关键作用
   gPPI分析发现：

• 同手条件：右S1与内侧前额叶皮层（mPFC）连接增强，且连接强度与PSE呈负相关（r=-0.45），表明mPFC可能通过抑制干扰信号减弱同化效应。
• 异手条件：左S2与右顶下小叶（IPL）连接增强，且与PSE呈正相关（r=0.39），提示跨半球整合通过S2-IPL通路放大感知偏差。

结论与意义
该研究首次阐明振动触觉同化效应的神经机制具有条件特异性：同手效应依赖S1-mPFC的抑制性连接，而异手效应由S2-IPL的促进性连接驱动。这一发现不仅拓展了对触觉整合通路的理解，还为临床触觉障碍（如卒中后感觉异常）的干预提供了新靶点。例如，针对mPFC或IPL的神经调控可能改善触觉信息整合异常。此外，研究揭示了高阶认知区域（如mPFC）在初级感觉处理中的调控作用，为多感官整合理论提供了重要证据。未来研究可进一步探索不同频率组合或跨模态刺激下的同化效应神经机制。