声音方位感知是大脑的基本功能,也是神经科学中的重要课题。已有的研究发现哺乳动物听觉皮层上的神经元对于声音方位没有特别的“喜好”,调谐曲线广阔,因此声音方位信息在大脑皮层中如何编码一直是一个未知的问题。目前存在的研究多用视平面上的方位声音来刺激听觉皮层,缺乏对三维方位声音在脑皮层上表达机制的定量分析。本研究通过设计行为学实验和功能性核磁共振成像(f MRI)实验,结合信息科学的编码、解码技术,从如下两个方面研究了这个问题:(1)大脑皮层中神经元是否编码了声音的方位信息;(2)大脑皮层神经元如何编码物理三维空间方位。本研究工作包含实验设计与建模分析两个部分。在实验设计方面,我们搭建了专门的行为学实验平台,采用入耳式麦克风为每位被试单独录制真实的三维方位声音刺激,解决了功能性核磁共振成像实验无法直接呈现方位声音的问题。在功能性核磁共振成像实验中,我们采用快速事件相关实验设计,使用录制的三维方位声音刺激,采集了被试听不同方位声音时的脑活动图像。在建模分析方面,我们结合单变量分析方法和多变量分析方法,定位了方位声音的激活脑区。本研究提出了基于感兴趣区域的置换检验特征选择法,并建立了方位声音脑图像的预测模型与方位声音脑图像的分类模型,解码了脑图像中的声音方位信息。实验结果表明人类大脑皮层中的神经元携带有声音方位信息。在特征选择的基础上,我们定义了有效体素与显著有效体素,对大脑皮层中编码声音方位信息神经元的空间特征进行了分析。当对不同维度上的方位声音进行分辨时,被试颞叶区有效体素表现出稳定且显著不同的空间特征。其中,与X轴相关的方位信息激起了左侧颞上回(STG)后部和右侧颞上回中部神经元的稳定响应,与Y轴相关的方位信息激起了左侧中颞叶中部(MTL)和右侧颞上回中部神经元的稳定响应,与Z轴相关的方位信息激起了左侧中颞叶后部和右侧颞上回神经元的稳定响应。结合不同维度上分类模型的正确率有较大差异这一实验结果,我们认为大脑皮层神经元对于三维空间内不同维度上的方位信息可能采用了不同的编码机制。我们的实验结果支持方位声音信息在大脑皮层上被分布式编码这一猜想。