Visual impairments in macaques following inferior temporal lesions are exacerbated selectively by additional damage to superior temporal sulcus

这篇文章在猕猴上做了一个干净的"加法实验"：单独切除颞下皮层（inferior temporal cortex，细胞构筑区 TE）与"TE 再加上颞上沟底和上岸（STP 区）"的更大损毁相比，哪些行为会变差。答案是：加 STP 之后，克吕韦-布西综合征的视觉成分（乱摸物体、情绪反应下降）和部分视觉学习（颜色辨别、反转、学习集）被选择性地加重了。它因此为"视觉信息经由不止一条通路抵达杏仁核"这一长期悬案提供了直接的损毁证据。

研究背景

克吕韦-布西综合征（Klüver-Bucy syndrome）早在三十多年前就被成功"分解"（fractionated），但分解的结果留下一个至今未解的悖论。双侧颞叶切除后"视觉失认"的主要表现——对厌恶性视觉刺激不再有情绪反应、强迫性地摆弄和用嘴探索物体——如今已知单独切除杏仁核（amygdala）就能重现；可是切除视觉信息通往杏仁核的必经之地 TE，却只引起很轻微的症状。而完全断离杏仁核与视觉模态联系的实验表明这些症状确实会出现，说明视觉输入必定还能经由 TE 之外的组织到达杏仁核。旁证是：范围极大、同时包括颞下、颞上和颞极皮层的切除能重现失认症状。

最合理的候选者是紧贴 TE 背侧、位于上颞沟（superior temporal sulcus, STS）底与上岸的区域，即所谓上颞多感觉区（superior temporal polysensory area, STP，含 IPa 与 PGa、TPO、TAa 的前部）。这一区域汇聚多种感觉模态的信息；电生理与解剖研究显示它接收大量视觉输入，其神经元像 TE 神经元一样有大范围的双侧视野，部分对运动敏感、部分对复杂形状（包括面孔）有选择性；关键是，至少部分视觉输入来自 STS 尾部的诸视觉区、独立于 TE，而且 STP 直接投射到杏仁核，密度甚至超过 TE 自身。同一批解剖学考虑还能解释另一个悖论：切除 TE 对视觉学习的损害有时反而小于切除它所投射的边缘结构（杏仁核、海马结构），因为 STS 深部与上岸同样为海马提供了一条备用的视觉信息来源。缺口在于：这些解剖推断始终缺少直接的行为学检验——STP 究竟是不是一条功能上独立的"第二视觉通路"。

研究思路

作者的策略是把问题变成一个对照实验：比较单独切除 TE 与"TE+STP"联合切除的行为后果，并预先假设后者造成的视觉-边缘断离更完全，应当既产生显性的克吕韦-布西综合征、又加重视觉学习。至于为什么不做"仅 STP"损毁组，文中给出两条理由：一是没有证据表明单独损毁 STS 会产生克吕韦-布西症状，二是本文考查的视觉学习已知要么不受 STS 损毁影响、要么受影响远小于 TE 切除。这样一来，凡是"加上 STP 后变差"的行为，其加重的部分就只能归因于 STP 本来承载的那份视觉信息——逻辑上等于证明了 TE 之外存在第二条功能通路。

方法

被试为 6 只雄性青年食蟹猴（Macaca fascicularis），手术时体重 3.4–5.9 kg，6只猴分为TE组与TE+STP组，各3只；原文未说明是否随机分组。所有测试在暗室隔音屏蔽间内的威斯康星通用测试装置（Wisconsin General Testing Apparatus, WGTA）中进行。克吕韦-布西症状用三套行为评估：食物板测试（板上 10 个凹槽，3 个放食物、7 个放大小相近的不可食物，每天 2 试共 7 天，记录触摸与用嘴探索）；食物偏好（花生、香蕉粒、膨化小麦、生牛肉馅、金属夹 5 种物品两两成对共 40 试）；厌恶物体反应（悬吊假蛇、恒河猴头模型、持食的皮革手套、摆动的瓶刷，记录 13 类防御性姿态）。视觉学习共五项：术前学红/绿与十字/方框两个辨别；术后先做保持测试，再依次学橙/黄（颜色）、白横/白竖（图形）、紫红/粉（颜色）、W/N（图形）四个辨别，达标标准均为连续 100 试中 90 次正确（上限 1250–1500 试）；术后约 18 个月做串行反转学习（serial reversal learning，白盒与金杯两个物体，奖励规则连续反转 7 次）；再做学习集（learning set，80 对新"杂物"物体，分 40 个 baited 与 40 个 unbaited 问题）。手术为一次性双侧吸除；术后做组织学检查（火棉胶包埋、25 µm 冠状切片、硫堇染色，每 20 片取一）。所有组间比较用"变化指数"：(术后分 − 术前分)/(术后分 + 术前分)，或直接用 Mann-Whitney U 检验——每组仅 3 只，U=0 即完全分离、已是该样本量下可能的最极端值。

主要结果

1. 食物板测试：两组术后都增加了对不可食物的触摸和用嘴探索，但 TE+STP 组的增幅显著更大（touched 与 mouthed 均 U=0，P=0.05），且差异集中在取完全部食物之后的 30 秒自由探索期；不过 TE+STP 组的行为并非不加分辨，被触摸物体中被用嘴探索的比例也没有升高（图 3）。
2. 情绪反应：两组术后防御性姿态总数都下降，TE+STP 组下降更多（U=0，P=0.05）；剔除三类易误判的姿态后，情绪性指数 TE 组为 −0.20 至 −0.40，TE+STP 组为 −0.43 至 −1.0（图 4）。最戏剧性的一条：放在皮革手套上的香蕉粒，3 只 TE+STP 猴全部吃光，TE 组无一例；术后 7 个月的第二组厌恶物测试（橡胶蛇、猴颅骨、聚苯乙烯人头模型等）中，从厌恶物旁取食的总时间 TE 组 535–723 秒，TE+STP 组仅 114–304 秒（U=0，P=0.05）。
3. 阴性结果同样重要：食物偏好虽在 TE+STP 组有变平趋势（三 种共同食物选择频次的术后绝对变化之和：TE 组均值 41.7，TE+STP 组 83.3），但组间差异不显著（U=1）；两组均无过度口探（excessive orality）、无食粪（coprophagia）、也无突然愿意吃肉。
4. 视觉辨别学习：术前两组无差异；术后三个颜色辨别（红/绿、橙/黄、紫红/粉）TE+STP 组都显著更差（三个任务均 U=0，P=0.05），而三个图形辨别（十字/方框、横/竖、W/N）均无组间差异（U=6、4、3）——颜色与图形的分离在三次配对检验中整齐地重复出现（图 5、表 I）。按 Jones 与 Mishkin 的三阶段法分解错误后，组内无一致模式。
5. 串行反转与学习集：反转任务总错误 TE 组 78–157，TE+STP 组 202–400，差距在反转 3–7 最为明显（图 6）；学习集任务中 baited 条件无组间差异，unbaited 条件 TE+STP 组明显更差，双因素方差分析显示 Condition 主效应 F(1,4)=104.3（P<0.001），Lesion×Condition 交互 F(1,4)=7.84（P<0.05）（图 7）。

图注解读

图 1 · 损毁范围的冠状切面重建

原文图注：Fig. 1. Reconstruction of TE and TE + STP lesions on a series of standard coronal sections. The cases show the largest (TE3, TE + STP1) and smallest (TEl, TE + STP3) lesions in each group. The lesions are shown in black. The sections at AP - 1 also show, in black, the extent of degeneration and gliosis in the medial pulvinar. The central drawing of a lateral view of a brain shows the intended extent of the TE (black) and TE + STP (black and grey combined) lesions and the level of each cross-section. The AP stereotaxic coordinates are for reference only. cs, central sulcus; ios, inferior occipital sulcus; sf, sylvian fissure; sts, superior temporal sulcus.

这张图是损毁的"质检报告"：在一系列标准冠状切面上，黑色标出每组的最大损毁（TE3、TE+STP1）与最小损毁（TE1、TE+STP3），中央的侧视脑图给出 TE（黑）与 TE+STP（黑加灰）的拟定范围及各切面水平；AP−1 水平的切片还用黑色标出内侧丘脑枕（medial pulvinar）的变性与胶质增生——那是皮质切除后逆行变性的证据。读它的要点是确认：TE+STP 组确实比 TE 组多切掉了 STS 底与上岸的组织，而两组在 STS 之外的范围相当，这为"加重效应来自 STP 本身"提供了形态学前提。

图 2 · 损毁的侧面与腹面展开图

原文图注：Fig. 2. Extent of the TE and TE + STP lesions as shown on standard lateral and ventral diagrams. The dashed lines encapsulate the cortex in the banks of the rhinal sulcus, the occipitotemporal sulcus, and the superior temporal sulcus. The dotted lines represent the fundus of the superior temporal sulcus. Abbreviations as Fig. 1; ots, occipitotemporal sulcus; rs, rhinal sulcus.

与图 1 的冠状切面互补，这张示意图把侧视和腹视脑表面上的损毁范围摊开来看，虚线框出嗅沟（rhinal sulcus）、枕颞沟（occipitotemporal sulcus）和上颞沟沟壁内的皮质，点线标出 STS 的沟底。读图的关键在于沟内组织的呈现：TE 组的损毁止于 STS 下岸底部、上岸完整保留，而 TE+STP 组延伸到沟底及整个上岸。配合正文可知唯一的偏离是两组等量的嗅沟侧岸损伤（波及部分 36 区而保留 35 区），以及个别半球向尾部扩入 TEO 区——这些细节都为解释组间可比性服务。

图 4 · 情绪性变化指数

原文图注：Fig. 4. Index of change (see text) in emotionality. A negative score corresponds to a postoperative fall in the number of emotional responses.

图的纵轴是每只动物情绪性的"变化指数"（(术后−术前)/(术后+术前)），负值代表术后防御性情绪反应减少；横轴按 TE 组与 TE+STP 组列出各只动物。读图方向：柱子越低（越负），术后"怕的东西越少、防御越弱"。正文给出的量级是：剔除易误判姿态后 TE 组指数在 −0.20 至 −0.40 之间，TE+STP 组在 −0.43 至 −1.0 之间，组间差异 U=0、P=0.05。这张图直接支撑上文的第 2 条结果——加 STP 损毁选择性加重了克吕韦-布西综合征中"情绪反应下降"的成分。

图 6 · 物体辨别与七次反转的错误数

原文图注：Fig. 6. Mean errors to criterion on object discrimination (D) and reversals 1-7. The vertical bars show the range of scores.

横轴从左到右是初始物体辨别（D）和第 1–7 次反转，纵轴是达标所需错误数，竖线表示每组得分的全距。读图方向：曲线越靠后越高是反转任务的常态（每换一次规则都要重学），组间比较的看点在于两条曲线张开的幅度——初始辨别两组相近，但反转 3–7 阶段 TE+STP 组系统性更高，总错误 TE 组 78–157 对 TE+STP 组 202–400，唯一重叠出现在第 4 次反转。这张图支撑第 5 条结果中"反转学习被选择性加重"的部分，也呼应讨论里"反转学习特别依赖杏仁核的刺激-奖赏联结功能"的论证。

图 7 · 学习集任务的 baited 与 unbaited 条件

原文图注：Fig. 7. Mean overall performance for the 'baited' and 'unbaited' conditions on the learning set task. The vertical bars show the standard error of the scores.

学习集任务里每个新问题先有一次"偏好试"（preference trial）：baited 条件下两个物体都放了食物、动物选中的即正确答案；unbaited 条件下两个物体都没放食物、动物选中的反而被 designated 为错误答案，后续 10 次选择中必须反转为选另一个。图上纵轴为总体正确率，横轴分 baited 与 unbaited 两个条件，竖线是标准误。看点是交互作用而非主效应：baited 条件两组几乎重合，unbaited 条件 TE+STP 组明显更低（Lesion×Condition 交互 F(1,4)=7.84，P<0.05；Condition 主效应 F(1,4)=104.3，P<0.001）。这与"unbaited 问题要求把厌恶物与奖励、偏好物与无奖励重新联结、特别依赖杏仁核"的论证相互印证。

讨论

作者的总体解读是：把阳性与阴性结果放在一起看，TE+STP 损毁的行为效应与"杏仁核视觉输入完全断离"后的表现高度吻合——既更有倾向去触摸摆弄不可食物、对厌恶物防御减弱，又没有不加分辨地取食、没有过度口探或食粪。由此推论，TE 与 STP 各自独立地为杏仁核提供识别物体"不可食、可厌"所需的视觉信息；而无论是单独还是联合，它们都不向杏仁核提供其他感觉模态的对应信息，所以只有当杏仁核与所有感觉输入（视觉与非视觉）都断离时，才会出现与杏仁核切除本身相当的完整综合征。至于视觉学习，反转学习与学习集的 unbaited 问题被认为特别敏感地测查物体-奖赏、物体-无奖励的联结，而这恰是杏仁核的基本功能，因此它们的加重与克吕韦-布西症状的加重可以一并以"双通路断离"解释。

但有三类学习没有被加重：图形辨别、学习集的 baited 问题。作者援引"记忆与习惯"（memories and habits）的双系统框架：视觉辨别学习属于习惯形成，可由 TE 及其他视皮质向后部新纹状体（posterior neostriatum）投射的皮质-纹状体系统支撑，而 STP 对这一系统的贡献很小——这也能解释它为何不影响 baited 学习。真正的难题是颜色辨别：它同样被 STP 的加入显著加重，尽管颜色辨别已知完全不受 STP 单独损毁影响。作者只好暂时假设三类辨别共用同一个皮质-纹状体机制，得出一个连自己都称"奇怪"（curious）的试探性结论：STP 向纹状体的投射（不同于其向边缘结构的投射）可能选择性地携带颜色信息。文中明确说这一结论"可接受直接实验检验"，等于承认这是一个待解的 puzzle 而非定论。

一句话总结

在我看来这篇文章的价值不在克吕韦-布西综合征本身，而在它用最朴素的"加法损毁"证明了视觉→杏仁核的输入是冗余设计的：TE 被切掉后症状还能继续加重，说明 STP 是一条真正独立、且功能上与 TE 分工互补的备用通路。不过要留个心眼——颜色辨别那处反常的加重连作者自己也承认解释不通，读的时候应当把它当作未结案的线索，而不是已证实的结论。