刻画外部世界中的复杂关系,并将其重构为宛如实体的心理图景,是人类大脑最神奇的功能。由于能够解释较为复杂的神经编码机制,fMRI多元分析被用来考察和外部刺激或行为反应对应的多元脑功能模式；并将其作为心理表征的指示,考察大脑信息加工的神经机制。　　 本文针对已有的fMRI多元分析中存在的不足,结合大脑功能组织的先验知识从定位、解码和刻画三个方面对其作出了改进,以更好地回答神经科学问题。首先,fMRI数据普遍存在相邻体素之间的时空相关,致使多元的功能定位方法找到的体素往往散乱并且可重复性差。我们显示地考虑了fMRI数据的时空相关特性,用局部一致的体素集群取代了体素,作为多元功能定位的基本单元。我们分析了仿真和实验数据,发现该方法大幅提升了功能定位的准确性和稳定性,并且不影响多元分析预测精度。第二,跨被试fMRI多元分析得到的预测精度往往较低,表明多元反应模式的被试间一致性是有局限的。我们提出利用较大空间尺度的被试间一致性,进行基于多区域联合编码的跨被试多元分析。我们分析了客体类别fMRI实验数据,表明该方法能够提升跨被试分类的预测精度,并且确实利用了多区域交互水平的被试间一致性。除了对解码能力的改进,多区域联合编码还提供了一种有效的分析框架,将高维的多体素反应模式进行降维处理,描述为区域内和多区域联合的神经表征.最后,利用类别相关表征空间,我们具体刻画了大脑对客体类别信息的加工。通过区域间表征连接分析,我们将所有客体类别相关的区域划分为三个子网络,该划分符合已知的功能定位和解剖知识。我们进一步考察了不同区域内部的表征内容,发现随着区域信息加工层次的提高,其对客体类别的表征也逐渐接近心理表征,反映了基本类别的划分。另一方面,我们比较了不同区域类别表征结构的被试间一致性,发现其呈现出从高(早期视觉区)到低(外侧枕叶)再到高(纺锤型皮层和内侧颞叶)的趋势。该发现有助于回答神经科学的问题：大脑功能表征的跨被试对应关系存在于什么水平。