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大脑迷宫:视听觉神经通路虚拟仿真探索学习我要操作

  

一、实验背景

  视、听现象背后有着复杂的神经机制,是脑科学、神经科学研究的关注内容之一。
  视觉的生理机制包括折光机制、感觉机制、传导机制和中枢机制。视觉电信号从感受器产生以后,沿着视神经传至大脑,传递机制由三级神经元实现:第一级为视网膜双极细胞;第二级为视神经节细胞,由视神经节发出的神经纤维汇聚成为视神经,进入颅内形成视交叉。鼻侧束交叉至对侧,和对侧的颞侧束合并,并传至丘脑的外侧膝状体;第三级神经元的纤维从外侧膝状体发出,终止于大脑枕叶的纹状区。
  听觉是除视觉外,另一最重要的人的感觉系统。声波信号从外耳道经过鼓膜传到中耳,随后传到内耳并引起耳蜗上的听毛细胞振动,产生感觉刺激后,经听神经投射到脑干的髓质,然后和背侧或腹侧的耳蜗神经核形成突触。这些区域的细胞轴突形成外侧丘系,最后终止于下丘的离散区。从下丘开始,经过背侧和腹侧的内侧膝状体,形成腹侧通道和背侧通道。腹侧通道投射到听觉的核心皮层,背侧通道投射到第二级区。

二、实验目的

  本实验通过虚拟仿真技术模拟视、听觉神经信号在大脑中的传导过程,让学生对虚拟的3D脑模型进行交互操作,体验神经信号的流动,从而直观地学习视听觉神经信号传导通路。虚拟仿真技术的应用使得复杂的视、听信息神经传导过程能以更加精细化、具体化的方式呈现,从而将真实情况下难以进行讲解和演示的知识以生动、趣味的方式表现出来。

三、实验流程

  点击选择学习“视觉”或“听觉”脑通路,进入相应界面。视、听觉神经信号在大脑中有特定的传导通路,在本实验中,视听觉神经信号分别从视网膜、耳蜗出发,按顺序点击正确的脑部位来让视、听觉信号前进,若点击错误,则界面提示正确的传导路径;若点击正确,则视听信号顺利前进,当位于视听觉通道上的所有脑部位均点击正确,则走出大脑迷宫。

四、结果与讨论

  结果:
  操作者点击“正确”或“错误”
  讨论:
  1. 视觉信号在视交叉处是半交叉还是全交叉?
  2. 高频声音信号和低频声音信号在大脑中的传导方式有什么不一样?

五、参考文献

  1. Ishai, A. ,., Ungerleider, L. G., Martin, A. ,., Schouten, J. L., & Haxby, J. V. (1999). Distributed representation of objects in the human ventral visual pathway.. Proceedings of the National Academy of Sciences, 96(16), 9379-9384.
  2. Arnott, S. R. (2004). Assessing the auditory dual-pathway model in humans.. Neuroimage, 22(1), 401–408.
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