你在行走时，环境中存在的独立运动物体会影响你感知自身的运动。而自身运动，也会反过来影响感知独立物体的运动。这是人们习以为常的生活场景以及不假思索就能开启的感知基本技能，但它其实涉及视觉系统对于视觉和非视觉信息的识别处理，以及大脑的复杂运算过程。这也是上海纽约大学神经科学和心理学教授李黎过去十多年来的研究兴趣及研究课题。
近日，李黎教授的研究项目“关于运用视觉和非视觉信息感知有独立物体运动存在时的自身运动及同时感知独立物体运动的研究和建模”，获得国家自然科学基金委员会（NSFC）与德国研究联合会（DFG）“中德合作研究项目”的资助。李黎教授这一研究项目的德方合作者，为德国明斯特大学认知心理学和计算神经科学教授Markus Lappe。本合作研究项目充分发挥了中德双方申请人的专业特长，也是两位研究者共同研究兴趣的产物。
2021年“中德合作研究项目”在化学、生命科学、管理科学、医学四个领域共同征集并资助合作研究项目。经公开征集，共受理项目申请147项。根据中德双方专家评审意见，共对18个项目予以资助，资助率为12.25%。
李黎教授入选的研究项目资助额度为三年约两百万元人民币直接预算，主要研究神经科学领域中涉及人类行为的两个既相关又相对的重要问题，即当人们在行进时，如果外界环境中有独立物体运动，人们如何准确地感知自身运动；反之，人们在自身运动的过程中，如何感知外界环境中的独立物体运动。
李黎教授指出，“解答这两个问题，对于理解人类生存的关键能力，即在不同环境中灵活自如的行进和导航的能力至关重要。之前的研究论文基本上都是将这两个问题分开进行研究，仅有一篇文章尝试将这两个问题整合在一起加以研究。我们的研究目的是全面理解大脑如何整合由多感觉通道所提取的信息，从而在存在独立物体运动的情况下，感知自身运动的同时感知物体的运动。”
实验参与者会看到的视觉显示样本之一，然后做出对自身运动及独立物体运动的判断
李黎教授在光流、自身运动方向感知、驾驶控制，以及光流解析方面有着20多年的实验研究经验。她的德方合作伙伴Markus Lappe教授，致力于用计算模型的方法来解决在实验心理学、实验神经科学中的视觉感知和感觉运动控制的问题，在光流以及生物性运动感知方面有着30多年的计算建模经验，还有10多年利用虚拟现实技术呈现视觉信息引导行走的研究经验。两位研究者在过去几年中建立了富有成效的合作关系，已在与本项目相关研究领域的国际一级期刊上合作发表了四篇文章，为本项目的开展奠定了坚实的基础。
本项目的一大特色，是将李黎教授负责的实验工作，与Lappe教授负责的计算建模工作紧密结合，将使用计算建模来指导实验的设计，并使用实验室所收集的人类行为数据来验证模型。两位研究者专业特长的结合对于项目的成功至关重要，单靠任何一方的独立工作都无法完成。
“一方面，对于实验工作的有效推进来说，由于对自身运动的感知受到诸如旋转和平移运动、场景的深度结构、独立运动物体的速度、立体视差、非视觉信息等众多参数的影响，利用计算建模来引导实验工作是必要的。因为这些影响自身运动感知的众多参数有交互作用，计算建模有助于理解这些交互作用，帮助解读实验数据，并为解决特定的实验问题找到最佳的视觉输入刺激；另一方面，对于计算建模工作的推进来讲，为了检验和完善模型，确定模型的参数，也需要将实验工作的结果与计算建模相结合。”李黎教授说。
实验数据收集工作主要在李黎教授所管理的两个实验室进行，分别是位于上纽大校园的感知与运动虚拟现实实验室，以及华东师范大学—纽约大学脑与认知科学联合研究中心（上海纽约大学）的感知与运动神经机制实验室。项目组成员集合了上纽大和华师大两方的研究力量，包括上纽大青年研究员陈静，上纽大—纽约大学联合培养项目的博士生山周魁东，以及华东师大—上纽大联合培养项目的博士生杨颖华、谢明阳、黄文君、沈雪纯和硕士生洪宝。计算建模工作则主要在德国明斯特大学进行，由Markus Lappe教授及其领导的研究团队负责。
左：华东师范大学—纽约大学脑与认知科学联合研究中心（上海纽约大学）的感知与运动神经机制实验室；右：位于上纽大校园的感知与运动虚拟现实实验室
本项目将于2022年1月正式启动，将分三年进行，目前已完成了试点数据收集工作。本项目涉及认知神经科学、计算机科学、工程学等多个学科，并将这些学科的研究技术进行交叉融合，因此，研究成果将对所涉及的学科发展具有重要意义。
“在认知神经科学领域，该研究成果可以揭示人类感知自身运动和物体运动的信息处理机制和相关神经计算模型；在计算机科学领域，它可应用于现阶段有着较大经济和社会需求的智能自主运动体，例如无人驾驶车辆、飞机，远程临场机器人等的研发；而在工程领域，它能够为虚拟现实技术、飞行以及驾驶模拟器上的高效人机界面的开发提供科学依据。”李黎教授介绍说。
除了本项目，李黎教授目前正在着手主持或参与的科研项目包括：国家自然科学基金委员会（面上项目），人类加工光流感知自身运动方向的神经机制；上海市2020年度“科技创新行动计划”上海市自然科学基金项目（面上项目），在朝向目标行进的自身运动中视觉控制策略的使用及神经机制等。
李黎教授表示，她的研究动力与成果得益于上纽大、纽约大学以及华东师范大学三方共同搭建的研究平台的优势与资源。其中，脑与认知科学联合研究中心充分发挥了三方在神经科学领域的优势，推动了认知科学与神经科学领域的跨学科研究；而10月成立的华东师大—上纽大脑成像中心，让上纽大科研团队可以借助中心先进的仪器，开展更多的相关研究。“这样的平台给了我们与不同领域同行密切交流的机会，能够随时碰撞出研究灵感与思想火花。”
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