當觀(guān)察來(lái)來(lái)往往的人流時(shí)，人們可以輕松地根據他人的行走姿態(tài)提取和加工多種特征屬性，如行走方向、性別、情緒等。在這里，人的行走姿態(tài)便是一種典型的生物運動(dòng)（biological motion）。生物運動(dòng)指生物體（人類(lèi)或其他動(dòng)物）的整體運動(dòng)模式，對該刺激的有效加工與人們的復雜社會(huì )互動(dòng)行為乃至生存發(fā)展密切相關(guān)。生物運動(dòng)信息包含多維度屬性，如方向、速度等物理屬性，性別、年齡等生物屬性，情緒、意圖等社會(huì )屬性。大腦是如何從同時(shí)具有多維度屬性的生物運動(dòng)刺激中提取每種屬性，并且不同屬性的加工之間是否存在關(guān)聯(lián)？

　　腦與認知科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室蔣毅研究組的科研人員利用功能磁共振成像（fMRI）技術(shù)探究人腦對生物運動(dòng)多維度屬性的加工機制。實(shí)驗中采用了以光點(diǎn)刻畫(huà)人體主要關(guān)節點(diǎn)運動(dòng)軌跡的視覺(jué)刺激（圖1）。研究者系統操縱了該刺激的三種屬性，行走朝向、性別和情緒。借助多元回歸的表征相似性分析（representation similarity analysis，RSA），研究者定位了這三種屬性加工的腦網(wǎng)絡(luò )（圖2上）。如圖所示，行走朝向特征的主要表征腦區位于大腦皮層的背側，性別特征的主要表征腦區位于前額和顳葉，情緒特征的主要表征腦區涉及了廣泛的背側和腹側皮層。

圖1. 實(shí)驗刺激和流程圖

圖2. RSA結果圖

　　更重要的是，研究者采用了一種保留目標屬性而隨機打亂其他屬性的分析方法，對每種屬性的加工如何受其他屬性加工影響進(jìn)行了分析（圖2下）。結果發(fā)現，行走朝向的加工會(huì )較多地受到其他維度加工的影響，性別的加工所受其他維度加工的影響次之，而情緒的加工受到其他維度加工的影響較小。該結果提示，生物運動(dòng)不同維度屬性的加工并非以往的預想那樣，首先提取“低層級的”物理屬性信息而最后提取“高層級的”社會(huì )屬性信息，而是包含了更為復雜的相互動(dòng)態(tài)調制過(guò)程。最后，研究者總結了本研究和以往研究結果，提出了一種生物運動(dòng)不同維度特征的大腦加工模型（圖3）。

圖3.生物運動(dòng)不同特征加工的腦網(wǎng)絡(luò )

　　總的來(lái)說(shuō)，該研究首次定位了生物運動(dòng)多維屬性的腦表征網(wǎng)絡(luò )，并揭示了不同維度特征加工的層級結構關(guān)系，為進(jìn)一步理解生物運動(dòng)信息加工的腦機制提供了重要線(xiàn)索，并為未來(lái)的步態(tài)識別、生物運動(dòng)計算建模等研究提供了重要的理論支持。

　　該研究獲得國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項等項目的支持。

　　成果已在線(xiàn)發(fā)表于Cerebral Cortex。中國科學(xué)院心理研究所博士研究生王睿迪為本文第一作者，中國科學(xué)院心理研究所博士后魯溪芊和蔣毅研究員為本文共同通訊作者。

　　論文信息：

　　Ruidi Wang, Xiqian Lu, Yi Jiang, Distributed and hierarchical neural encoding of multidimensional biological motion attributes in the human brain, Cerebral Cortex, 2023, https://doi.org/10.1093/cercor/bhad136