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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    世界顛倒了,大腦作何反應

                    2017-04-27 16:27:00

                                      

                                                                                                                                     文/張西磊  

                     一名男子要步行穿過一道門去會見門外的朋友。但奇怪的是,他總是把膝蓋抬得特別高,就好像每一步都要跨越一道坎兒一樣。終于走到了朋友面前,他禮貌地與朋友握手致意,但他再次犯了錯,因為他把手伸到了半空中,導致朋友不得不緊退幾步以免被他打到鼻子。 

                     這事真實地發生在20世紀50年代的奧地利,主人公是心理學家伊沃·科勒。他怪異的舉止并非因為醉酒,而是由于戴了一副奇特的倒置眼鏡。倒置的鏡片使得科勒看到的整個世界都上下顛倒,他的行為也隨之異于常人——為了抓住飄向空中的一只氣球,他竟一躍做出潛水動作;為了接住從壺中倒出的水,他把杯口朝下翻個底朝天。

                      緩慢適應顛倒過來的世界

                     通過將正常的視覺刺激進行倒置,科勒試圖理解視知覺究竟是怎么形成的。做出如此嘗試的學者有很多,最近一位受關注的是年輕的哲學家簡·德根納。與科勒不同,德根納通過一個直角棱鏡對調了視覺刺激的左右位置。連續31天,他每天戴這副眼鏡4小時(此前的實驗已經證明,不需要每時每刻都戴著眼鏡也能產生效果)。由于左側的物體現在只能在右側看到,而右側的物體只能在左側看到,他馬上就遭遇到了視覺和其他感覺系統,尤其是觸覺之間的強烈沖突——他開始變得像科勒一樣笨拙。

                     剛開始的時候,最令人抓狂的體驗就是視覺不穩定——每次轉頭,德根納都只看到飄忽不定的信息流,卻不能追蹤注視其中的任何物體,由此導致的眩暈在第一天里使他嘔吐不止。但后來,視覺影像變得越來越穩定——第13天時,他終于可以自如地鎖定物體的位置并盯著它看。但是,這要求他必須不住地轉頭才行,當頭部不動時,他依舊需要努力思考,該向哪個方向轉動頭部才能將旁邊的物體拉回到視野中心。其他功能也在逐漸恢復:德根納第一天時還不能用刀切西紅柿,但在第3天已經可以為自己準備一頓簡餐;起初他走路歪歪扭扭,但在第15天時已經能從學校步行回家。

                     同時到達兩處知覺世界

                     理解視知覺工作機制的傳統觀點可追溯至16世紀的法國哲學家笛卡兒。笛卡兒認為,大腦會首先構建一個外部世界的鏡像模型,之后在大腦內,我們像看電影一樣觀察這個世界。據此觀點,倒置眼鏡會使內在的鏡像模型也發生倒置,大腦根據這個倒置的鏡像產生視知覺。但是,越來越多的人開始質疑這一解釋,德根納就是其中一個。他在實驗進行到第30天時體驗到的視覺現象使他徹底站到了笛卡兒鏡像論的對立面。

                     在那之前,德根納發現使用倒置的視覺來引導行為需要付出巨大的努力,他甚至擔心自己永遠不可能真正地適應倒置視覺。但是,第30天時,他突然發現自己看到的各物體的位置恰好與它們的實際位置相同,他的擔憂開始散去。他詳細記錄了此后發生的事:“一旦我頭部不動,我便重新進入倒置的知覺狀態,所有物體都再一次與實際位置偏離;但是,當我慢慢地轉頭四處張望之后,我竟又看到它們復原到本來的樣子!”換句話說,德根納可以同時到達兩處知覺世界,而我們中的大多數人即便窮其一生也只能被局限在其中一個知覺世界中。

                     通過使用倒置眼鏡而同時擁有兩種知覺狀態的報道并非孤例。曾有研究者描述道,新生出的知覺狀態在剛開始時顯得虛幻,但隨后逐漸變得強大明晰,直到完全取代舊有的狀態。德根納的體驗與此略有不同,他的兩種知覺體系并非漸次代替,而是相互競爭。他將之與人們在觀看兩可圖形(既可以看成這樣也可以看成那樣的圖形)時發生的雙穩態現象進行了類比。他說:“你看到的還是同樣的物體,也沒有任何東西在移動,但你對視覺的最初印象卻發生了變化?!?/span>

                     究其原因,德根納認為是自己與周圍世界通過感覺和動作進行信息交互的模式發生了變化——“腦內根本就不存在視覺鏡像,也根本沒有任何東西被翻轉,視知覺的真正機制與鏡像論截然不同!”在他看來,適應倒置眼鏡的過程實際上是學習將行為動作和當前感覺輸入重新建立聯系的過程,因此,視覺能否恢復到連貫且準確的水平,取決于一個人在多大程度上習得了某種由感覺觸發的特定的行為反應。

                     

                                                     

                     在交互中創造世界

                     巴黎笛卡兒大學的凱文·奧雷根十分贊同這個觀點?!翱匆妼嶋H上包含著與世界主動的交流互動?!眾W雷根說。我們的大腦中根本就沒有笛卡兒式的電影放映機,有的僅僅是我們的感覺和環境之間無窮無盡的交互。他說:“與其說我們擁有連貫統一的視覺,不如說我們早已經習慣了自己與外在世界進行視覺交互的方式?!崩?,當你第一次照鏡子刮胡須或化妝時,往往會因位置顛倒而遇到麻煩,但只需稍加練習就會熟練上手;當你再使用剃須刀或者睫毛膏時,你的所有動作都是自動的,根本不需再囑咐自己逆著感覺行事。

                     “知覺依賴于與環境的交互”這一思想,正是奧雷根“知覺的感覺運動模型”的核心觀點,10年前當他首次提出該理論的時候,外界充滿了爭議。但現在,據此發展出來的多種理論正變得越來越流行,它們被總稱為“生成論”。生成論認為,思維和情感都來源于機體和環境的動態交互過程,因此,是有機體“創造”了世界。

                     這樣的洞見有助于破解一個有史以來最大的難題——意識。生成論認為,個體的意識體驗源于觀察和探索世界的過程中,個體對自我與外在世界之間無數種交互方式的覺知。用德根納的話來說,我們從眼睛的注視中獲得的印象僅僅是個幻覺,是我們對場景主動的掃描和搜索為這些幻覺賦予了真實感。

                                             

                     兩種理論帶來不同的啟示

                     鏡像論和生成論這兩種不同的觀點帶來了不同的啟示?;阽R像論模型的機器人會像讀取圖片一樣被動地處理外界信息,而基于生成論模型的機器人則將在主動探索外界的過程中學會如何看見世界。更為關鍵的是,如果生成論模型是正確的,那意味著人類的意識是在出生之后通過學習一點點產生的。另外,許多物種通過奇特的方式(例如生長在頭側面的眼睛以及回聲定位和磁場感應能力等)去探索世界,由于它們的感覺通道與我們人類是如此不同,它們與人類的意識也可能具有根本不同的性質。

                     奧雷根的終極目標是搞清楚大腦怎樣通過與環境的交互創造出現象學意義上的體驗,例如,我們看到的物體的“紅色”或“綠色”究竟是怎么回事。從本質上說,他認為感覺的生成過程依舊遵從基礎的、可預測的物理定律,而對這個過程的真正理解將使人類自己更深入地理解什么是人,畢竟,所有那些使人類區別于其他物種的東西——想象、符號、隱喻和語言,都建立在感覺經驗的基礎上。

                     意識難題的爭論遠未平息,倒置眼鏡的使用也遠未結束。德根納計劃招募一組志愿者重復他在自己身上做過的實驗,要求他們描述自己的意識經驗,并記錄他們的行為改變。因此,如果你看到有人為了喝湯卻把湯澆到自己腦門上,或為了站起來而猛然蹲坐在地上,請不要奇怪,他們或許正在為回答深邃的意識難題而努力。

                    (本文作者蔣毅為中國科學院心理研究所研究員、博士生導師,張西磊就讀于中國科學院心理研究所)

                     

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