网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

MIT研究发现大脑自带两套物理引擎,分别识别固体与流体

0
分享至



想象一个球从楼梯上弹跳而下,再想象一股水流从同样的楼梯上倾泻而下。球和水表现出了截然不同的运动方式,而研究发现,我们的大脑中也确实存在着不同的区域,专门用来处理这两类物理物质的视觉信息。

在一项新研究中,麻省理工学院(MIT)的神经科学家们发现,大脑视觉皮层的一部分区域,在观察“物体”(things)——即像弹跳的球一样的刚性或可变形物体时,会优先响应。而另一些大脑区域,则在观察“物质”(stuff)——即液体或沙子等颗粒状物质时,表现得更为活跃。

研究人员表示,这种首次在大脑中发现的分区机制,可能有助于大脑规划如何与不同物理特性的材料进行互动。

“当你在观察流体或黏性物质时,你与之互动的方式和面对刚性物体时是不同的。对于一个刚性物体,你可能会直接用手拿起或抓住它;而对于流体或黏性物质,你很可能需要借助工具来处理,”认知神经科学 Walter A. Rosenblith 讲席教授 Nancy Kanwisher 解释道。她同时是麦戈文脑研究所和大脑、心智与机器中心成员,也是这项研究的资深作者。

该论文发表于《当代生物学》(Current Biology)期刊。论文的第一作者是麻省理工学院的博士后研究员 Vivian Paulun,她将于今年秋季加入威斯康星大学麦迪逊分校任教。麻省理工学院博士后 RT Pramod 以及大脑与认知科学系教授 Josh Tenenbaum 同为该研究的合著者。



“物质”与“物体”之分

包括 Kanwisher 教授的早期研究在内的数十年脑成像研究,已经揭示了大脑腹侧视觉通路(ventral visual pathway)中参与识别三维物体形状的区域,其中包括一个被称为 LOC(lateral occipital complex, 外侧枕叶复合体)的区域。同时,大脑背侧视觉通路(dorsal visual pathway)中一个被称为 FPN(frontoparietal physics network, 额顶物理网络)的区域,则负责分析材料的物理属性,如质量或稳定性。

尽管科学家们对这些通路如何响应物体的不同特征已有相当了解,但绝大多数研究都局限于固体物体,即所谓的“物体”。

“此前,从未有人研究过我们是如何感知所谓的‘物质’——也就是液体、沙子、蜂蜜、水以及各种黏性物质的。因此,我们决定着手研究这个问题,”Paulun 说。

这些黏性材料的物理特性与固体截然不同。它们会流动而非弹跳,与它们互动通常需要容器或勺子之类的工具。研究人员因此推测,这些独特的物理特征可能需要大脑进化出专门的区域来对其进行解读。

为了探索大脑如何处理这些材料,Paulun 使用了一款专为视觉特效师设计的软件,创建了 100 多个视频片段,展示了不同类型的“物体”或“物质”与物理环境的互动。在这些视频中,材料或是在一个透明的盒子内晃动、翻滚,或是被扔到另一个物体上,又或是从一组楼梯上弹跳或流下。

研究人员使用 fMRI (functional magnetic resonance imaging, 功能性磁共振成像)技术,扫描了受试者在观看这些视频时的视觉皮层活动。他们发现,LOC 和 FPN 这两个脑区通路都会对“物体”和“物质”产生反应,但每个通路内部都存在独特的子区域,分别对其中一类表现出更强的反应。

“腹侧和背侧视觉通路似乎都存在这种细分:一部分更强烈地响应‘物体’,另一部分则更强烈地响应‘物质’,”Paulun 说。“我们以前从未观察到这种现象,因为从没有人提出过这个问题。”

吉森大学实验心理学教授 Roland Fleming(Fleming 并未参与此项研究)将这一发现描述为“在科学上理解我们大脑如何表征周围世界物理属性方面的一个重大突破”。

“从心理学角度,我们早就知道这种区别存在,但这是第一次将其真正映射到大脑中特定的皮层结构上。现在,我们可以进一步研究这些不同的大脑区域是如何运用不同的计算方式来处理和表征物体与材料的,”Fleming 说道。



物理互动

这些发现表明,大脑可能以不同的方式来表征这两类材料,这类似于视频游戏开发中使用的物理引擎。这些引擎通常将三维物体表示为可以进行整体变换的网格,而将流体表示为可以重新排列的粒子集合。

“由此我们可以得出一个有趣的假说:大脑或许也像游戏引擎一样,拥有独立的计算系统来表征和模拟‘物质’与‘物体’。这正是我们未来希望测试的方向,”Paulun 说。

研究人员还推测,这些大脑区域的形成可能是为了帮助大脑理解关键差异,从而规划如何与物理世界进行互动。为了进一步探索这种可能性,他们计划研究处理刚性物体的区域,在规划抓取物体的脑回路被激活时,是否也同样活跃。

此外,他们还希望探究 FPN 内的区域是否与处理更具体的材料特征(如液体的粘度或物体的弹性)相关。在 LOC 区域,他们计划研究大脑如何表征流体和可变形物质的形态变化。

https://news.mit.edu/2025/how-brain-distinguishes-oozing-fluids-from-solid-objects-0731

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
双星鞋业家族内斗!84岁创始人宣布断绝父子关系,曾曝出抢公章“夺权”

双星鞋业家族内斗!84岁创始人宣布断绝父子关系,曾曝出抢公章“夺权”

红星新闻
2026-01-04 19:54:28
不敢相信!中国游客的日本住宿预订量,在春节期间同比增加六成!

不敢相信!中国游客的日本住宿预订量,在春节期间同比增加六成!

奇思妙想草叶君
2026-01-04 11:48:00
美媒:受委内瑞拉局势影响,莱昂纳多无法返回加州参加电影节颁奖礼

美媒:受委内瑞拉局势影响,莱昂纳多无法返回加州参加电影节颁奖礼

环球网资讯
2026-01-04 20:36:03
美国通讯能力太强了!特朗普在家中随便找张桌子,就能实时观看马杜罗抓捕现场

美国通讯能力太强了!特朗普在家中随便找张桌子,就能实时观看马杜罗抓捕现场

回旋镖
2026-01-04 12:38:03
雷军直播拆车不到24小时,恶心一幕上演,宗庆后的话含金量还在升

雷军直播拆车不到24小时,恶心一幕上演,宗庆后的话含金量还在升

以茶带书
2026-01-04 17:07:52
84岁“中国鞋王”汪海声明与儿子、儿媳断绝关系:中国人的民族品牌,绝不能让“美国身份的人”接班

84岁“中国鞋王”汪海声明与儿子、儿媳断绝关系:中国人的民族品牌,绝不能让“美国身份的人”接班

都市快报橙柿互动
2026-01-04 20:37:08
小米集团CEO雷军:小米的空气滤网比N95口罩要强很多!N95口罩能够将颗粒物过滤到95%,我们可以过滤到99.95%

小米集团CEO雷军:小米的空气滤网比N95口罩要强很多!N95口罩能够将颗粒物过滤到95%,我们可以过滤到99.95%

和讯网
2026-01-04 14:16:39
不如霍伊伦?8500万水货气笑曼联!2次离谱吐饼+获6.1分 3个月0球

不如霍伊伦?8500万水货气笑曼联!2次离谱吐饼+获6.1分 3个月0球

我爱英超
2026-01-04 22:28:15
20岁中国籍女网红在柬埔寨街头流浪,面容憔悴,腿疑似受伤,母亲最新发声:一个柬埔寨的电话打来叫我们去接人

20岁中国籍女网红在柬埔寨街头流浪,面容憔悴,腿疑似受伤,母亲最新发声:一个柬埔寨的电话打来叫我们去接人

扬子晚报
2026-01-04 18:37:09
豪门悲喜夜 皇马5-1 利物浦补时领先遭绝平2-2 切尔西1-1绝平曼城

豪门悲喜夜 皇马5-1 利物浦补时领先遭绝平2-2 切尔西1-1绝平曼城

狍子歪解体坛
2026-01-05 03:47:35
腾讯回应元宝AI辱骂用户:模型异常输出,不存在人工回复

腾讯回应元宝AI辱骂用户:模型异常输出,不存在人工回复

IT之家
2026-01-04 16:52:59
田朴珺删光王石合影,王石:每晚最难熬是等她回家,不知道回不回

田朴珺删光王石合影,王石:每晚最难熬是等她回家,不知道回不回

眉眼动人
2026-01-04 11:41:23
马斯克的“星链”卫星第一时间为委内瑞拉人民提供免费互联网

马斯克的“星链”卫星第一时间为委内瑞拉人民提供免费互联网

一种观点
2026-01-04 19:08:21
已有四个孩子的樊少皇重情重义,默默发文哀悼刚离世的“虚竹”

已有四个孩子的樊少皇重情重义,默默发文哀悼刚离世的“虚竹”

萱小蕾o
2026-01-03 21:35:47
从清纯学生到夜场玩物:这条黑产,有多可怕!

从清纯学生到夜场玩物:这条黑产,有多可怕!

半耳聆
2026-01-04 17:47:31
网传国内大厂全面放弃骁龙移动平台 发哥要崛起了?

网传国内大厂全面放弃骁龙移动平台 发哥要崛起了?

手机中国
2026-01-04 10:34:09
美国对马杜罗动手后,这个美国高官“火”了

美国对马杜罗动手后,这个美国高官“火”了

环球时报国际
2026-01-04 22:08:17
42岁金莎商演3首歌35万,敬业冻红胳膊坚持挣干净钱

42岁金莎商演3首歌35万,敬业冻红胳膊坚持挣干净钱

车窗起雾q
2026-01-04 11:37:31
特朗普,下一个目标已经确定 | 地球知识局

特朗普,下一个目标已经确定 | 地球知识局

地球知识局
2026-01-04 15:27:25
随着曼城1-1,利物浦2-2,曼联1-1,热刺1-1,英超最新积分榜出炉

随着曼城1-1,利物浦2-2,曼联1-1,热刺1-1,英超最新积分榜出炉

侧身凌空斩
2026-01-05 04:19:20
2026-01-05 07:20:49
DeepTech深科技 incentive-icons
DeepTech深科技
麻省理工科技评论独家合作
16081文章数 514448关注度
往期回顾 全部

科技要闻

雷军:骂小米汽车有流量,但别故意抹黑

头条要闻

拘押马杜罗的拘留中心"环境令人作呕" 内部画面披露

头条要闻

拘押马杜罗的拘留中心"环境令人作呕" 内部画面披露

体育要闻

女子世界第一,9年前在咖啡店洗碗

娱乐要闻

《小城大事》上星央八 热血筑梦正当时

财经要闻

李迅雷:扩内需必须把重心从"投"转向"消"

汽车要闻

最高续航310km 岚图泰山8或将上半年发布

态度原创

数码
亲子
旅游
教育
公开课

数码要闻

快科技2025年度评奖:智能穿戴篇

亲子要闻

怀胎12个月还没有生

旅游要闻

海报荐读|中国入境游第一站,为什么是上海?这一轮GPU产业浪潮,上海企业为何领跑?

教育要闻

中考成绩不如意?三步释怀法助你轻松翻篇!

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版