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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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                    你怎么知道眼前這個紅紅的、圓圓的水果,是蘋果而不是香蕉呢

                    2017-12-28 13:47:00

                      如果讓你描述所處的環境,你可能會把看到的事物一一羅列出來:“我面前有一張桌子,桌子上有一臺電腦,電腦旁邊放著些水果,有蘋果、香蕉……”

                      等等!你怎么知道這個圓圓的、紅紅的東西就是蘋果呢?你又怎么知道蘋果和香蕉雖然長得一點都不像,但都屬于水果呢?

                      這個問題似乎很好回答——爸爸媽媽教的嘛!但如果換個問法,它就不簡單了:眼睛看到的事物,是怎樣被大腦認識、理解并記住的?又是怎樣與大腦已有的記憶聯系起來的?

                      從眼睛到大腦的接力傳遞

                      眼睛看到的視覺信息要傳遞到大腦,首先要到初級視覺皮質那兒報個到。不過,初級視覺皮質剝絲抽繭,只得出最基本的視覺信息,例如線條、顏色、運動方向等。真正通往大腦的“高速公路”,是腹側視覺通路。

                      視覺信息沿著腹側視覺通路,一步步從一個腦區傳遞到另一個腦區,每經過一處,物體的模樣就逼真了一分。

                      以認臉為例,在第一站,零零碎碎的線條組成了三角形、橢圓形等簡單的圖形輪廓;到了第二站,輪廓里有了顏色;在下一站,圖形按一定的相對位置排列了起來……

                      就這樣,沿著腹側視覺通路,物體的模樣變得越來越生動,逐漸形成了鼻子、眼睛、嘴巴。然后,所有的信息組合在一起,形成完整的一張臉。

                      最后一站是前顳葉。在這個腦區里,視覺信息以不變量的形式固定在大腦中。不變量的意思是說,無論觀察的角度、距離、光線條件等外部因素如何改變,大腦始終明白這是同一個事物。

                      生活中不乏這樣的例子:即使你的語文老師站在另一間教室里,你仍然認得她是你的語文老師;你的自行車在大雨里淋了幾天,變得銹跡斑斑,你仍然認得那是你的自行車。

                      別小瞧了前顳葉的這個功能,正因為大腦可以將視覺信息以不變量的形式固定下來,眼睛看到的事物才能夠形成語義記憶。

                      語義記憶是什么

                      記憶有很多種。比方說,同樣是關于蘋果的記憶,全家一起去果園摘蘋果的愉快經歷,是一種記憶;蘋果是一種圓圓的、紅紅的、長在樹上的水果,這些小常識是大腦中的另一種記憶。

                      這兩個例子分別代表了記憶的兩個類別——情景記憶和語義記憶。情景記憶記住的是你經歷的某一件特定事件,而語義記憶是指對事物特征的理解和認識。

                      這兩種記憶是不同的。全家一起摘蘋果,這是專屬于你自己的經歷,其他人沒有這段經歷,也就不可能擁有跟你一樣的情景記憶。但“蘋果是一種圓圓的、紅紅的、長在樹上的水果”,這是對蘋果的認知,很多人都知道這些常識。而且,語義記憶跟親身經歷沒有直接關系,換句話說,就算你沒有摘蘋果的經歷,也知道蘋果是長在樹上的。

                      語義記憶不僅包含了事物的大量特征,還包含了事物之間的聯系。比如,在語義記憶里,蘋果對應著許多特征——圓圓的、紅紅的、可以吃的、有皮、有核、長在樹上的,不過有一些特征并不是蘋果獨有的,“可以吃的”就不是——香蕉也可以吃。 根據這些特征,我們可以快速理清它與香蕉之間的關聯:它們都可以吃、都有皮、都長在樹上,由此我們推斷蘋果和香蕉是相近的,都屬于水果。

                      咦,為什么這頭駱駝沒有駝峰

                      如果語義記憶出現了障礙,會怎樣呢?這就是語義性癡呆患者所面臨的情況。

                      語義性癡呆患者記不住事物的特征。比如,我們知道駱駝的一個顯著特征是背上的駝峰,但語義性癡呆患者對此全然不知。當看到駱駝的圖片時,他們不知道為什么這家伙的背上會有山峰狀的東西,甚至不知道這是一頭駱駝。

                      如果讓語義性癡呆患者根據記憶畫出鴨子、駱駝、海豹和青蛙,他們的4幅畫作會驚人地相似:雖然這4種動物形貌迥異,但在他們的筆下,所有動物都如出一轍地成為一個身子、一個頭、四條腿,外加一條尾巴的組合體,至于駱駝的標志性特征駝峰、海豹的標志性特征鰭,畫里統統沒有。

                      向語義性癡呆患者出示左邊一列的4張圖,10秒之后,讓他們憑記憶畫出圖上的4種動物,右邊一列就是他們的畫作。在他們的筆下,已經完全看不出這4種動物分別是鴨子、駱駝、海豹和青蛙了。

                      除此以外,他們還可能混淆不同事物的特征,比如把牙刷誤認成湯匙,或者像擰螺絲刀一樣使用水果刀。

                      那么,為什么會出現語義記憶的障礙?問題出在大腦中的哪個部位呢?

                      神經科學的一個目標,就是理解大腦中不同的區域分別“掌管”哪種記憶,而方法之一,就是觀察記憶功能出現障礙的人群的大腦。如果我們想知道語義記憶跟哪個腦區有關系,可以研究一下語義性癡呆患者的大腦:倘若他們的大腦的同一個區域出現了問題,就可以推斷,這一區域在語義記憶中扮演了至關重要的角色。

                      幸運的是,我們有先進的技術手段——磁共振成像(簡稱MRI),它可以利用強大的磁場,拍攝大腦的內部結構。照片一目了然地顯示,語義性癡呆患者的大腦前顳葉都出現了不同程度的損傷,所以語義記憶是儲存在前顳葉里的。

                      語義記憶有什么用

                      我們能安然無恙地活著,離不開視覺。比如,當我們走路的時候,我們睜大眼睛,確保不會掉進坑里,也不會撞到墻上;切蘋果的時候,我們用眼睛盯著水果刀,這樣才不會割到自己的手。

                      然而,當我們第一次看到一個物體的時候,大腦怎么知道如何使用它呢?舉個例子,當你在第一次使用小刀的時候,你怎么知道要握住刀把而不是刀刃呢?當有人讓你從桌上遞一把小刀的時候,哪怕離你最近的一端是刀刃,你也會避開刀刃握住刀把,這是為什么呢?

                      這多虧了語義記憶。語義記憶是由事物的大量特征組成的,其中就包含了它作為工具的使用方法——應該在什么場合下使用,如何使用?;氐缴厦娴睦?,正因為你的大腦里已經儲存了關于小刀的語義記憶,所以你才會毫不猶豫地握住刀把,而不會讓刀刃傷到自己。

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