N.E.T.学术卓越奖之获奖者系列丨神经科学专业博士生李欣晶:在预测与感知之间寻找答案

Xinjing Li

华东师范大学-上海纽约大学联合培养研究生项目(简称N.E.T.),旨在加快双方联合研究建设,华东师范大学研究生将有机会师从上海纽约大学教授,获得独特的科研体验。为进一步激发学生科研兴趣,鼓励推动学生积极投入N.E.T.项目,今年上海纽约大学再度联合华东师范大学共推第五届N.E.T.学生奖项。

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李欣晶  
华东师范大学—上海纽约大学联合培养研究生项目(N.E.T.)  
2022级认知神经科学专业博士研究生

经过多个环节的遴选,N.E.T.项目神经科学专业博士研究生李欣晶荣获第五届N.E.T.学术卓越奖。在上海纽约大学神经与认知科学副教授田兴教授的指导下,李欣晶的研究主要关注不同来源的预测如何支持日常听觉加工。她结合行为实验、脑电(EEG)以及颅内脑电(sEEG)等方法,探索由自身动作产生的“运动性预测”以及通过学习和经验形成的“记忆性预测”,并进一步追踪这些预测信号在大脑中的产生机制。

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从言语预测到探索预测的大脑

李欣晶与神经科学的结缘始于硕士阶段。当时,她的研究方向是言语预测,并由此接触到哲学家安迪·克拉克(Andy Clark)提出的“预测脑”理论。“我们总以为自己是在对世界做出反应,但实际上,大脑一直在主动预测下一刻会发生什么。”李欣晶说,“正是这种预测能力,让我们能够流畅地说话、精准地运动、自然地与周围环境互动。”
这一观点深深吸引了她,也让她开始思考一个新的问题:人类能够如此快速而准确地预测自身动作将产生什么后果,这种能力究竟是如何实现的?为什么对当前最先进的具身智能系统而言,仍然如此困难的动作-结果预测,对于人类而言却近乎自然?带着这样的好奇,她逐渐将研究兴趣从言语预测拓展到更广义的动作预测,并最终进入神经科学领域开展深入研究。

在矛盾中寻找答案

在科研过程中,李欣晶曾遇到一个长期困扰学界的问题:由自身动作产生的预测究竟会抑制还是增强感觉加工?传统观点认为,预测会削弱对感觉输入的反应;但在音乐演奏、语言表达和体育运动等熟练行为中,人们又必须对感觉反馈保持高度敏感。如何解释这一看似矛盾的现象,成为她博士研究中的重要挑战。
为了回答这一问题,她尝试了多种实验设计,也经历过设备开发受阻、实验方案反复修改等困难。最终,她将目光投向经过长期训练的钢琴演奏者。借助他们高度精确的动作—声音预期,李欣晶设计出新的实验范式,发现预测并非简单地增强或抑制感觉加工,而是在不同阶段发挥不同作用:在动作准备阶段增强听觉加工,而在动作与声音对应关系极为精确时,于更晚阶段产生抑制效应。“这段经历让我意识到,当一个问题看起来充满矛盾时,往往不是因为它没有答案,而是因为我们还没有把它拆解得足够细致。”她说。
目前,李欣晶正将相关研究进一步拓展至颅内脑电记录,希望回答这些预测信号究竟产生于大脑哪些环路,以及海马系统是否在动作预测和记忆预测中发挥独特作用。

导师引领下的科研成长

谈及科研道路上最重要的支持者,李欣晶首先提到了她的导师田兴教授。她表示,田老师不仅给予她充分的学术自由和信任,更帮助她建立起严谨的科学思维方式。“我们经常反复讨论一个问题真正想问的是什么,以及实验设计是否真的能够回答这个问题。”李欣晶说,“在一次次讨论和修改中,我逐渐学会如何把一个模糊的直觉转化为一个能够被科学检验的问题。”
当她决定从相对成熟的头皮脑电研究转向更具挑战性的颅内脑电研究时,田兴教授也给予了充分支持和鼓励,让她有勇气迈向更前沿的研究方向。

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跨越学科边界的N.E.T.体验

在李欣晶看来,N.E.T.项目最大的特色在于将不同学术体系和科研文化有机结合起来。通过项目,她不仅能够同时获得上海纽约大学和华东师范大学的学术资源支持,也有机会与来自心理学、社会学、生态学、物理学等不同学科背景的师生交流合作。“这些跨学科交流经常让我跳出自己的研究框架,用全新的视角去思考问题。”她说,“很多重要的问题本身就跨越多个学科,而不同领域之间的碰撞往往能够带来新的启发。”
她认为,自己的研究本身就是跨学科合作的成果。关于“预测”的问题最初来源于哲学和心理学,需要借助认知科学的实验设计和神经科学的研究方法进行验证,而颅内脑电研究则离不开与临床团队的密切合作。不同领域的知识与方法共同推动着研究不断深入。

奖项助力新的研究阶段

对于此次获得N.E.T.学术卓越奖,李欣晶表示,这份荣誉恰逢自己博士研究最关键的阶段。目前,她正在分析构成博士论文重要组成部分的颅内脑电数据。N.E.T.奖项不仅是对过去研究成果的认可,也将帮助她进一步推进相关研究、整合行为实验、脑电和颅内记录的发现,并在国际学术平台上分享研究成果。