当你看到一个球从楼梯上弹下来，再看到水像瀑布一样从楼梯上流下来，你的大脑其实正在悄悄做出不同的处理。麻省理工学院的神经科学家最新研究发现，大脑视觉皮层中有特定区域，会在观察“物体”（比如球、积木等刚性或可变形的东西）时更活跃；而另一些区域则在观察“物质”（比如水、沙子等流动性的材料）时反应更强。
这种区分在大脑中从未被发现过，研究人员认为，它可能帮助我们预判如何与不同类型的东西互动——看到球，你可能会伸手去抓；而看到水，你或许更倾向于用杯子或工具去处理。也就是说，我们的大脑在“看”的同时，已经在为“动”做准备了。这项研究由美国麻省理工的南希·坎维舍尔教授团队主导，成果发表在《当代生物学》杂志上。
东西与事物
RESEARCH INTRODUCTION
数十年的脑成像研究，包括坎维舍尔的早期研究，揭示了大脑腹侧视觉通路中参与识别3D物体形状的区域，其中包括一个称为侧枕叶复合体（LOC）的区域。大脑背侧视觉通路中一个称为额顶叶物理网络（FPN）的区域，负责分析物质的物理特性，例如质量或稳定性。
尽管科学家已经了解了很多关于这些通路如何对物体的不同特征作出反应的知识，但绝大多数研究都是针对固体物体或“事物”进行的。
“没有人问过我们如何感知所谓的‘东西’——也就是液体、沙子、蜂蜜、水，以及各种粘稠的东西。所以我们决定研究这个问题，”保伦说。
这些粘稠物质的行为与固体截然不同。它们会流动而不是弹跳，与它们互动通常需要容器和勺子之类的工具。研究人员想知道，这些物理特性是否需要大脑专门的区域来解读它们。
为了探索大脑如何处理这些物质，保伦使用了一款专为视觉特效艺术家设计的软件程序，制作了100多个视频片段，展示了不同类型的物体与物理环境的互动。在这些视频中，可以看到物质在透明盒子里晃动或翻滚，掉落到另一个物体上，或者在楼梯上弹跳或流淌。
研究人员使用功能性磁共振成像（fMRI）扫描受试者观看视频时的视觉皮层。他们发现，LOC 和 FPN 都对“事物”和“东西”做出反应，但每条通路都有不同的亚区域，对其中一种或另一种反应更强烈。
“腹侧和背侧视觉通路似乎都有这种细分，一部分对‘事物’反应更强烈，另一部分对‘东西’反应更强烈，”保伦说。“我们以前从未见过这种情况，因为之前没有人研究过这个问题。”
物理互动
RESEARCH RESULT
研究结果表明，大脑可能以不同的方式表征这两类物质，类似于用于创建视频游戏图形的人工物理引擎。这些引擎通常将3D物体表示为网格，而流体则表示为可重新排列的粒子集。
“我们可以由此得出一个有趣的假设：大脑或许类似于人工游戏引擎，拥有分别用于表征和模拟‘东西’和‘事物’的计算能力。这有待未来验证，”保伦说道。
研究人员还假设，这些区域的发育可能是为了帮助大脑理解重要的区别，从而规划如何与现实世界互动。为了进一步探索这种可能性，研究人员计划研究，当负责规划抓取物体的大脑回路活跃时，负责处理刚性物体的区域是否也会活跃。
他们还希望探究FPN内的任何区域是否与处理材料更具体的特征（例如液体的粘度或物体的弹性）相关。未来，他们计划研究大脑如何表征流体和可变形物质形状的变化。
更智能的脑机交互设计
RESEARCH SIGNIFICANCE
视觉上的这种“对象 vs 材质”的划分机制，可能正是大脑规划交互策略的第一步：要抓还是要避，要稳定支撑还是顺势滑落。它为『机器人』️视觉、假肢控制等提供了更自然的模型：未来若脑机系统能判断环境中的刺激属于“thing”还“stuff”，就能调整抓取力度或避让策略，提升操作安全性与精确性。
在脑机接口领域，这一研究启示尤为重要：
未来系统可集成视觉识别与神经反馈，当识别到“液体洒落”时，系统可以触发预警或改变力度输出；
对残疾者假肢而言，摄入视觉信号到动员信号的转换，将更符合真实世界物理属性，使交互动作更合乎直觉。
总之，MIT 这项研究为我们揭示了视觉系统深度加工物理物质类别的能力，也让未来脑机系统有了更精准、更语境化的交互逻辑：大脑不是只是看到，它在判断“这是什么”，并据此决定“怎么做”。当脑机能达成这种级别的理解，就离真正“懂你在做什么”又近了一步。
新闻来源：Medical Press
论文参考：DOI: 10.1016/j.cub.2025.07.027
