- 神經的邏輯
- (美)埃利澤·斯滕伯格
- 3789字
- 2020-04-14 10:46:37
填補空缺
先來看一幅圖像:

你看見圖中的那個白色三角了嗎?一個清晰的白色三角似乎蓋在了背景的那些形狀上。不過嚴格來說,這里其實并沒有什么白色三角。你以前或許看見過這個。這個所謂的“卡尼薩三角”(Kanizsa Triangle)是一幅經典的圖形,它展示了視覺對于世界并不是簡單的反映,而是對它的一種解釋。
在探索盲人能否在夢中看見之前,我們先要知道一點關于“看”和關于“夢”的知識。人類的視覺,乃是人腦在對外部世界復雜處理之后的表征(representation)。人腦為什么非要這么做?為什么視覺系統就不能簡單一些,像一臺攝像機那樣直接顯示眼前的圖像?不錯,在聯邦快遞的商標里找到那個隱藏的白色箭頭的確能為我們增添樂趣(在“E”和“X”之間),然而除了樂趣之外,真正的原因卻更加基本:我們的視覺系統是為了生存而演化出來的。
從光線中的光子變成眼球中的電化學信號那一刻起,這些感覺的原始素材就進入了一條由多個處理引擎構成的組裝線,而正是這些引擎系統地建構了我們對于世界的視覺。
這一切都發生在稱為“視覺通路”(visual pathway)的神經回路之中,對于這條通路我們已經有了相當透徹的了解。我們知道它始于眼球后部的視網膜,光線在這里轉化成電信號,然后沿著視神經快速穿過腦部,到達腦的感覺交換機——丘腦。在這之后,視覺信息再直接輸送到腦后方的枕葉,傳送給那里的視皮層。

為了產生圖像,視皮層將處理信號的工作分成了幾個部分,讓它們分別計算距離、形狀、色彩、尺寸和速度。任何一個部分只要稍微出些差錯,就會造成明顯的視覺扭曲。比如里多克綜合征(Riddoch syndrome)的患者會失掉感知靜物的能力,而只能看到運動的物體。神經病學家最初觀察到這種疾病是在1916年,當時正值第一次世界大戰,一位中校在沖鋒時頭部被槍擊中。子彈穿過他的右側枕葉,損壞了大部分視皮層,只有一個稱為“MT”的區域保存了下來,而那正好是負責運動知覺的區域。這名軍人再也無法看見物體的大多數特征,但是他依然能感知到物體的運動。用他自己的話來說:“那些‘運動著的東西’沒有清楚的形狀,而如果非要說它們的色彩,也只能勉強說是一片朦朧的灰色。”你見過一只球飛過身邊時的那片模糊吧?試想那就是你能見到的全部景象。
相反的情況是只有MT區域損壞,這會造成運動知覺的喪失,對其他知覺沒有影響。想象你站在街角,目送一輛汽車開過。你看到的不再是車輛駛過的連續景象,而是一幅幅車輛處在不同位置的定格畫面。車子先是位于你的左側,接著就到了你的右側,而你始終沒有看見它移動的過程。這會讓過馬路成為一項駭人的考驗。難怪運動屬于第一批需要處理的視覺模塊。每當有物體經過你身邊,你看到的最顯著現象就是它的運動,而關于它的大多數外觀細節都會為腦所忽略。此間的取舍或許是在演化中形成的:如果有野獸向你撲來,那么最先要搞清的未必是它毛發的顏色或尾巴的長短,而是它正在向你撲來這個事實。
我們的視覺系統不單會顯示光線的排列,它還會根據數十億個神經元的運算結果,建構出一個對于外部世界的解釋。人腦會根據我們曾經見過的東西來預測事物的外形,它甚至會運用環境線索來填補場景中的空缺,比如卡尼薩三角就是一個例子。人腦根據周圍的形狀推測出了一個并不存在的三角,并且勾出了它的邊線。再看一個例子:
研表究明,文字的序順并不定一能影閱響讀,比如當你看完這句話后,才發這現里的字全是都亂的。
你或許已經在互聯網上看過了這類文字,傳播者還宣稱我們在閱讀中是“一下子”讀取所有字詞,而不是一個字一個字分開閱讀。這個說法并未得到研究的支持,但是真相也很有意思:我們之所以能讀懂這句話,是因為我們會根據上下文推測其中的文字。這里所謂的上下文,一是句子的大概意思,二是句首和句尾的字都是正確的。神經影像研究顯示,人腦不僅會加工眼睛讀到的詞語的意義,也會加工字母的排列和句子的句法。
人腦在閱讀時往往會走捷徑,跳過某些對句子的意思無關緊要的連接詞或填充詞,從而提高閱讀效率。然而有的時候,這樣的預測式閱讀也會弄巧成拙。比如下面這個問題:每一種登上方舟的動物,摩西都帶了幾只?這個問題是在一次研究中提出的,如果你和這次研究中的大多數被試一樣,你大概就會回答“兩只”。但是仔細再讀一遍,你就會發現正確答案應該是“零”,因為建造方舟并邀請動物上船的是諾亞,不是摩西。我們之所以答錯,或許是因為這個問題和諾亞的事跡太接近了。我們一聽到“登上方舟的動物”,就自動推測出了問題的其余部分,并草草說出了答案。
神經病學家已經能夠使用功能性磁共振成像(fMRI)技術在人腦中看見這個過程了。fMRI能夠隨時監測血液向腦組織釋放氧氣的速度,并從中讀取所謂的“血氧水平依賴”(BOLD)信號。這種監測的理論依據在于,神經元越是活躍,就越是需要氧氣,因此BOLD信號就成為對神經元活動的度量。2013年的一項fMRI研究讓被試閱讀了160個句子,其中只有一半是正確的。在剩下的那一半中,又有一半是明顯錯誤的,而另外一半看似正確,其實卻有著微小的歪曲,比如摩西和方舟的那一句。研究者要求被試閱讀這些句子,評判它們的正誤,同時用fMRI機監測他們的腦部活動。
結果顯示,被試在讀到正確的和明顯錯誤的句子時,他們的腦部活動并沒有出現明顯的不同。那么,在讀到那些設了套的句子,比如摩西和方舟的那一句時,他們的腦部又會怎樣反應呢?這就取決于他們能否發現句中的歪曲成分了。有些被試沒有察覺到其中的歪曲,并且錯誤地認為句子是正確的,fMRI就顯示他們的激活模式和那些讀到正確或明顯錯誤句子的被試沒有多少不同。然而還有一些被試發現了句中的歪曲,他們意識到摩西正忙著出走埃及,無暇去造方舟。fMRI顯示,這部分被試的腦中運作著完全不同的神經系統,有更多的腦區被召集起來分析句子,比如負責檢查錯誤的前扣帶皮層(anterior cingulate cortex)。不過其中作用最大的還是前額葉皮層,那是許多高級認知活動的中樞;有趣的是,這些活動就包含了如何克服對于習慣的依賴。
人腦會識別并且預測熟悉的模式,以此將思維的效率提到最高。無論是摩西的方舟還是其他暗藏歪曲的句子,都需要投入最大的專注方能解讀,因為它們的真實意思和腦預測的意思之間形成了沖突。正如神經影像的結果所顯示,要想辨明這些句子中的歪曲成分,唯一的辦法就是運用前額葉賦予的高級認知功能來抑制閱讀中的惰性,并由此注意到句子的真正意思。意識的反省功能可以蓋過無意識的自動過程,阻止它們習慣性地填補空缺。
當我們觀察世界,腦中的兩套系統也在塑造我們的知覺。其中的一套是無意識系統,它負責識別模式、根據這些模式預測將來,并決定如何將知覺的碎片拼接到一起。另一套是有意識系統,它接受無意識系統的運算結果,在必要時加以審查,并根據由此獲得的大量背景知識來制定決策。這兩套系統各有自己的用途。無意識系統有許多方法來預測模式,并使用不完全的信息來填補空缺,人腦用自動過程幫助我們讀懂次序顛倒的字詞,只是其中的一種應用。但是正像摩西和方舟的句子所顯示的那樣,有意識系統同樣是不可或缺的,它幫助我們決定在什么時候信任無意識系統的預測,尤其是當一些環境因素試圖欺騙或愚弄我們的時候。
2013年,一組心理學家和運動科學家發表了一項研究,他們讓幾位經驗豐富的足球運動員觀看對手朝自己奔跑的情景,同時觀察他們腦區的激活狀態。研究者招募了兩組選手,一組是現役職業球員,一組是偶爾比賽的業余愛好者。研究者要這些球員想象自己正在一場激烈的比賽中防守對方球員。他們每人都觀看了幾段對方進攻球員帶球朝自己沖刺的錄像。他們的任務則是判斷對方球員的下一個動作是正常的交叉步(crossover)還是欺騙性的虛步(step-over)。整個過程,研究者都在用fMRI觀察他們的腦部活動。
不出所料,職業球員在判斷對手的意圖方面要遠遠勝過業余玩家。不過fMRI的結果又顯示,無論技能水平的高低,每當球員準確識破對方的虛步時,他們對前額葉的使用總是超過辨認交叉步的時候。而在前面的閱讀實驗中,被試也正是用前額葉發現了摩西和方舟句子中的歪曲成分。這些足球運動員使用前額葉的高級認知功能否決了模式識別的結果,由此發現了對手看似正常的動作中包含著欺騙。無論是閱讀、運動還是其他活動,無意識系統都會急于得出結論,還可能因此上當,前額葉的鑒別力則可以幫助我們克服這一點。通過有意識的分析,我們得以將典型模式與經過操縱或歪曲的模式區分開來。
如果前額葉皮層遭到關閉,我們的知覺會怎么樣?我們將無法判斷自己的經歷是正常還是反常。腦損傷的病人身上就可能發生這種情況。2010年,一組神經病學家和心理學家召集了十七名病人,用摩西/方舟的句子和其他類似的句子對他們開展了測試。這些病人的腦中都有一根向前額葉供血的重要血管發生過爆裂,使這個腦區嚴重受損,而他們的其他腦區都沒有受到破壞。實驗結果不出所料,這些前額葉受損的病人在辨別句子中的歪曲成分時,表現比健康的對照組差了許多。
人腦中的無意識系統負責拼合我們的知覺碎片,并在必要時預測模式、填補空缺,從而創造一個統一而富有意義的解釋。總之,它在說一個故事。意識系統聽取這個故事,但并非照單全收,而是會對它進行反省乃至質疑。然而前額葉的損傷卻會產生一種情況,傷者的大部分腦區仍在工作,唯有前額葉的反省功能出現了故障。缺少了這層監督,無意識的填充過程就失去了控制,它將我們的體驗隨意拼接、強行歸納,或許就是這造成了那些牽強的解釋和奇怪的故事。不過腦部損傷并不是造成這種局面的唯一原因。完全健康的人也會犯這樣的錯誤,而且可能常犯。甚至可能就在昨晚,你剛剛經歷過這樣的過程。