语言如何塑造视觉感知？来自人脑和人工智能的新双证据

北京12月16日电 当“玫瑰”跃入眼帘时，人类大脑仅仅是被动地“看”吗？最新科研成果揭示，语言不仅影响思想，还在无形中为我们构建了观世界的独特视角。

这项研究由北京大学联合北京师范大学、山西医科大学第一医院共同完成，于12月15日刊登在国际学术期刊《自然·人类行为》上，论文标题为《结合人工神经网络与人类脑损伤模型证据揭示语言调节人类视觉感知》。

团队将AI模型与健全人及脑卒中患者的脑部影像数据相结合，为“语言是否影响感知”这个心理学重要议题带来了新的实验依据，也展现了人工智能和脑科学之间的深度互动。更多内容可查阅舆情网。

语言与认知：影响我们眼中的世界？

“语言会不会改变感知？”这个问题在心理学、语言学甚至哲学界一直引发激烈争论。

观点支持者认为，语言标定了人类认知的边界，“有词，眼中才有区别”；反方则强调，视觉、听觉等感知系统不受语言左右，独立运作。问题难以明晰，正因为语言与感知经历总是密不可分，难以在实验条件下完全区分。

而近年来人工智能的发展为学界提供了新的突破口。

论文通讯作者之一、北京大学心理与认知科学学院及人工智能研究院助理教授朱毅鑫表示：“AI模型就像一个可控的‘数字实验室’，我们可以人为控制是否让其接触语言，然后对比不同经历下对世界的判别是否不同。”

研究者设计了两类人工智能模型：一类仅学习图像（纯视觉模型），另一类同时学习图像与文字（视觉–语言模型）。团队随后将这两种模型的内部结构，与健康人视觉皮层的脑活动特征进行比对。

结果显示，“视觉-语言模型”与人类大脑视觉皮层的活动更为接近，尤其体现在左半球的语言相关区域。值得一提的是，这种模式在使用手语的听障人群中也同样呈现，说明无论口语还是手语，语言经验均会在视觉信息处理过程中留下特定印记。

“也就是说，经过语言‘参与’训练的人工智能视觉模型，其识别世界的方式与人脑高度相似。”论文共同第一作者、北京大学博士生陈昊扬指出。

脑卒中患者成为“天然对照组”

不过，AI与人脑的相似之处还不足以证明语言影响感知的因果关系。

为推进研究，团队选择了脑卒中患者群体进行观察。脑卒中常常破坏连接语言区与视觉区的白质纤维，巧妙地为科学家们提供了一种“天然对照实验”。

研究发现，患者脑中语言-视觉通路受损越重，视觉皮层的脑活动模式就越像“纯视觉模型”，越不像“视觉-语言模型”。当连接被破坏时，语言对视觉的调控作用也随之消失，这成为语言影响视觉处理的直接证据。

论文共同第一作者刘擘指出：“脑损伤患者的数据让我们直观地看到了语言通过神经通路连接并调节视觉功能的关键性。”

脑卒中患者的数据采集颇具挑战。患者注意力和体力有限，要在磁共振仪中保持静止二十分钟极为困难。团队不断优化实验流程，既保证了测量有效性，又使实验易于患者理解配合。同时，由于每个患者的病灶部位各异，团队为每位患者手工标注、个性化分析并进行严格筛选。

来自山西医科大学的论文通讯作者王效春医生表示：“这项工作离不开临床医护、心理学专家以及患者家属的信任和大力支持。”

人工智能与脑科学的交汇

本项跨界合作展示了人工智能与脑科学“互为助力”的新思路。

据悉，传统脑科学依靠神经活动记录揭示结构和功能，但难以精确理解这些活动加工的信息内容。AI模型则为科研人员创造了一个“数字认知实验室”，可模拟人脑学习与信息处理过程，更清晰地探索语言对感知的影响。

以往相关研究多停留在相关性层面，缺乏因果验证。本研究通过脑损伤患者的实际参与，首次对AI预测模式进行了因果性检验——当大脑语言-视觉通路因疾病被切断，AI模型中的预期现象果真在脑中出现。

论文通讯作者、北京大学心理与认知科学学院及人工智能研究院教授毕彦超总结：“我们用AI模型探究大脑原理，脑损伤患者的脑活动又反证了模型理论。人工智能和脑科学终于形成了完善的实验闭环，开启了脑科学研究的新模式。未来，AI将更广泛地赋能大脑研究，助力破译人脑密码，惠及患者群体。”

朱毅鑫补充道：“我们的研究发现，语言在大脑视觉系统中不仅组织信息，还起到调节作用。这给我们启示，未来的智能应学会像人脑一样，让语言统领感知、记忆和推理，而非简单地分开处理不同信息类型。”

毕彦超最后表示：“脑科学和人工智能不是彼此隔离的两端，更像互为镜像。人们借助AI解析大脑奥秘，脑认知实验同样为AI技术提供启发与新方向。”