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脑中魅影(五)闭眼的奥秘

题记:

“The Eye Sees Only What the Mind Is Prepared ToComprehend.”

“所思即所见”

Robertson Davies

查尔斯·邦尼特(Charles Bonnet)是一位超级宅男,他最喜欢做的事情就是呆在家中研究虫子和树叶子。这位18世纪的瑞士哲学家从莱布尼兹那里借鉴了单子思想,把这种无限嵌套的分形概念用在了人的生殖奥秘上。他预言,每一颗卵子里面都有一个完整的小人,而这个小人的体内卵子里又有更小的小人,如此反复,无休无止,这就是有名且有趣的胚胎预成(Preformationism)假说。这个假说当然是假的,但是他提到的另一种奇怪现象时至今日却成了热门话题。邦尼特的外祖父卢林(CharlesLullin)曾经在37岁时进行过一次成功的白内障摘除手术,要知道这种手术在那个年代是有极高风险性的。术后11年左右,随着视力的逐渐下降,卢林的视觉系统突然开始产生奇妙的幻觉。当他在室内注视墙壁或挂毯时,各种奇怪的人物和动物形象便纷纷莫名其妙的涌现出来。这些画面是如此的逼真,就如同真实场景一般。这种古怪的体验没有被邦尼特放过,他把外祖父的描述全都记录下来。邦尼特大概没有想到,世界上拥有这种奇幻视觉的人是如此之多,以至于现代教科书把这类病症就命名为邦尼特症。

胚胎预成假说认为所有的生物体内都已经有发育好的幼体。为了解释体内幼体从何处来的诘问,该学说把生物想象成套娃一样的无限嵌套结构。

[Source: The Academic Family Tree]

其实,我们每个人的大脑都可以不通过眼睛感受图像,这是非常容易做到的事情。请你回想一下自己初恋女友或者男友的模样,认真的回忆她(他)面部的每一个细节。如果我猜的不错的话,为了看的更仔细,此刻大概你会闭上眼睛。奇怪,为什么要闭上眼睛才能更好地生成一副追忆的画卷呢?这个问题稍后再说,先来谈谈此刻你脑中的画面,我想无论你对她(他)的爱有多深,也不管这段经历距离现在有多么近,当闭上眼睛后,脑中浮现的模样一定是有些模糊的,至少不如相片那样清晰。是我们所有人都如此吗?患有邦尼特症的病人难道看到的也是这种模糊不清的画面吗?

上一期节目介绍了人类视觉的盲点插值功能,从本质上来说这就是一种大脑的凭空绘制能力,它借助了正常视野中的素材。也正因为如此,插补出现的前提是正常视野的面积要远大于盲区面积,只有在很小的空白区里,直接调用周边场景的纹理加以合成才是合理的。如果漏洞太大,未知的内容就会变多,完全用纹理覆盖空白就显得没有道理。但是,如果不可见视野真的占据了太大的比例,情况又会如何呢?大脑还可以凭空绘制出画面吗?这个答案是肯定的。

拉马钱德兰正在实验室面对着一位5年前遭遇车祸的患者拉里·麦克唐纳(Larry MacDonald)。这位27岁的农业专家的头在事故中猛烈撞击到前挡风玻璃上,眼睛上方的额骨和保护视神经的眶板被击碎,他整整昏迷了两个星期。醒来以后的拉里开始出现幻视和幻听,他经常把病床边的护士当做足球运动员或舞女,莫名其妙的声音从四面八方向他涌来。这种体验最大的痛苦就在于他分不清哪些所见所闻是真实的,哪些是虚幻的。经过伤后恢复期的努力,拉里的状态渐渐有所好转。他能够重新控制自己身体的部分功能,也大体上能够压制自己的听觉幻觉。只是,他的视觉遭到了不可逆的重创。如果从他的鼻子高度画一条横线,拉里只能看到这条横线以上的世界,下面的部分则是一片空白。准确的说,也不是完全的空白,这个不再被正常视觉信息占据的视野里充满的都是古怪的幻象。 


拉马钱德兰正在和拉里聊天,受创伤的影响,拉里的语速很慢。拉马钱德兰问他:“当时,你在医院里都能看到些什么?”

“我能看到动物和车船。我看到了狗、大象和各种各样的东西。”

“现在,你还能看到它们吗?”

“没错,就在现在,就在这间屋子里我也看到了它们。 ”

“你是说,就是现在我们说话的时候吗?”

“对!”

拉马钱德兰觉得很好奇,他询问拉里:“你现在正直视着我,不大可能看到有什么东西挡住了我,对吗?”

拉里回答说:“不,有一只猴子正坐在你的大腿上。”

“一只猴子?”

“对,就在你的大腿上。”

拉马钱德兰感觉拉里在开玩笑,他明白拉里的话是荒谬的,自己的大腿上不可能有猴子。但他正常的大脑还是不自觉的驱动他的颈部肌肉向下看了一眼,以便确认自己的大腿上真的没有东西。拉马钱德兰很想发笑,但他更想知道既然拉里能清楚地看见猴子,那又是怎样辨别出这种所见是幻觉而非真实的呢。

拉里微笑着解释说:“我其实不知道。但是一只猴子坐在一位教授的大腿上,这是不大可能的。所以我想应该不会有猴子,但它看上去的确非常生动和真实。还有一个根据是它们在几秒钟或几分钟后就淡出不见了,因此我猜测它们不是真的。我明白这可能性极小,通常我也不愿和别人谈起这些事情。这些幻象还有些奇异之处,它们看上去往往有些超真实。如果你能懂得我的意思的话,它们的颜色过于鲜明、强烈,比真的东西还要有真实感。”

[Source: Marvel]

拉马钱德兰的确体会不出什么叫做超真实感,他没有学习过计算机图形学,如果学过的人大概对此不难理解,因为超真实本就是这个研究领域里的一个术语。拉马钱德兰关心的是填满了拉里下半个视野的这些奇妙的填充素材究竟是从哪里来的,所以他继续追问道:“你看到的那些幻象,是在生活中见到过的呢,还是全新的呢?”

拉里想了一会儿说:“它们也可以是全新的,但在绝大多数时候幻象是相当普通的。比如当我早上找我的鞋子时,突然之间整个地板上都摆满了鞋子,让我很难发现自己的鞋!这种景象出现后又消失,就好像它们有自己的寿命似的,它们的来和去都和我当时在做什么或想什么没有关系。”

拉里的回答具有代表性,但邦尼特症患者产生的视觉内容其实是五花八门的。比如拉马钱德兰询问过的另一个病例,来自科罗拉多州的护士南希(Nancy)。她所患有的动静脉畸形(arteriovenousmalformation,AVM)在她的脑后部产生出一串肿胀的动脉和静脉并互相堆叠在一起,这是非常危险的,一旦脆弱的血管堆出血,南希甚至可能失去生命。医生用激光照射的方法消掉了部分病灶并把它整个封闭起来,但这样做的代价是在她视皮层的某些地方留下了疤痕。于是和乔希一样,她的视野左侧出现了一个盲区,这个盲洞比乔希的大上一倍,大约有两个手掌大。从这以后,南希开始觉察到幻象,每天几十次,每次持续数秒钟。拉马钱德兰询问她看到的是什么,南希回答是卡通片。有的时候是迪士尼的著名卡通形象,但更多数的情况下看到的只是普通的人、动物或物体,只是这些目标没有深度,没有弯曲,没有真实感,只有均匀的颜色和线条,看起来就像是卡通画一样。它们不会动,只有静止的画面。

邦尼特症患者群体的规模比我们想象的要大得多,在有视觉障碍的老年人群体当中,例如黄斑变性、糖尿病引起的视网膜病、角膜损伤和白内障等,这种情况相当普遍。英国医学杂志《柳叶刀》(Lancet)上发表的最新研究报道说,在500名有视力障碍的人中,有60人承认他们有过幻觉。人们此前之所以意识不到这种病症的广泛性是因为许多视力变差的老年人隐瞒了自己的感受,也就是他们“能看到实际上并不存在的东西”的这个事实,或许他们是担心遭到衰老的歧视。这些老人的幻觉有的每年只有一两次,但也有人每天至少有两次可视幻觉。据此可以合理的推测,在其他的非老年视力较差的人群中,大概也会有相当数量的不愿意透漏幻象体验的人其实是邦尼特症患者。拉马钱德兰甚至猜测之所以世界上有那么多的人声称看到过天使、UFO、怪兽或者其他的怪诞目标,除了纯粹的妄想、视觉景象的巧合和说谎者以外,里面或许也有不少人是真实的“看到”了他们宣称的东西,只是这种“看”不是双眼的贡献而是大脑的杰作。

动静脉畸形(arteriovenous malformation,AVM)

[Source: Dartmouth-Hitchcock]

到了这里,我们似乎觉察到上述故事的一个奇妙的共同点。邦尼特的外祖父在光线暗淡的房间里产生幻觉,视力不佳的老年人容易出现幻觉,拉里和南希在看不到的大型盲区里出现幻觉。统而言之,就是在正常视觉不太容易或不能工作的地方,幻象就会产生,这一切只是巧合吗?当然不是。这些地方出现的种种奇妙画面其实都是大脑在进行创作,只不过这种绘画方法和上期介绍的知觉补全不一样,这是一种更接近于意识补全的工作机制。

就在不久之前的神经学教科书上,人类视觉系统的工作机理流程图基本上还是单向的,从光学信号的输入经过丘脑进入到初级视觉神经进行预加工,然后兵分多路,根据不同的视觉属性分送到高级皮层的各个工作分区,其中主要有两个通道,一是处理空间关系的通道,二是进行目标辨识的通道,简称为How通道和What通道。两个通道得出各自的分析结果后指挥肌肉和身体各器官做出正确反应,这就是完整流程。这个处理过程完全是单方向的,就和目前人类计算机的AI进行物体识别或分类等任务时采用的处理模型完全一致,呈现流水线的特征。然而,解剖学者早就指出人眼神经通路当中具有大量的逆向神经和旁路神经,这不太可能只是硬件陈设,它一定有其重要的作用。埃德尔曼把不同脑区之间的这种双向联结称为“再入”(reentry)结构,他甚至认为大脑中丰富的再入联结是人类大脑区别于计算机AI的本质特征之一,其对意识的构成有重要贡献。为了照顾这一点,有些教科书已经对部分插图和解释做出了修正,增加了一些反向箭头,但其实整个研究前沿的认识还没有发生根本性的转变。

 

一个简单的例子就可以说明视觉系统是可逆的,还是刚才那个让大家怀念初恋的实验。闭上眼睛,曾经的爱人肖像便在脑海中浮现,尽管对多数人而言它是朦胧的,但它仍然是一个模糊的像,而实际上此时的你并没有看到这样一个人或者她(他)的照片,那这个像是从哪来的呢?它只能是从你的高级视觉皮层提取信息逆向返回到初级视皮层进而显现出来。这就是所谓的心灵之眼“Mind''seye”。仅就成像这一点来说,计算机模型似乎是可逆的,一副被分析过的照片随时可以再次显示出来,但实际上,那只是因为储存里备份了图像数据,这种重现和你偷偷藏一张女友(男友)的照片拿出来看是一样的,它并不是视觉系统的逆向工作。

视觉系统处理流程

[Source: SlidePlayer]

心灵之眼可以让你在真实的人之外看到思念的人,这种视觉系统的可逆性证实了对邦尼特症的一种解释。在正常视觉失效的地方,大脑不愿意在视野中出现空白,于是联想或是思考开始不自主的从高级视觉区提取某些信息,具体的提取方法还不完全清楚,它似乎有随机性但也有一定的现实场景关联性,这些信息经过再入联结回到初级视觉区中经过重构投射出来。这种画面构造方式和有意识的回忆仍是不同的,但正因为前者的不自主性,南希和拉里都不能掌控他们的盲区里出现什么以及什么时候消失,或许这恰好预示着邦尼特症患者的逆向成像和信息提取方式与我们普通人的回想机制是不同的,回想提取的信息重构出来的结果是模糊的,而邦尼特病患看到内容的却是真实的甚至是超真实的,虽然他们脑中的画面是不稳定的。

现在可以来回答最初提出的那个问题了,为什么正常人在回想时总是闭上眼睛。这个问题其实和另一个问题高度关联,为什么正常人不会被自己回想或幻想的画面所迷惑。人们并不需要像邦尼特患者那样得经过逻辑推理才知道哪些画面大概不是真实的,正常人总是即时性的就能保持清醒的认知,“哦,我现在只是在幻想!我并没有挣到一个亿。”关于这两个问题的回答很简单。视觉系统既然是可逆的,当大脑采用逆向模式工作时,如果正向的输入还在持续,对冲的信息流必然会给初级视觉皮层带来困扰,这时索性就把视觉信息采集器关闭掉为好,于是你就闭上了双眼。而另一方面,就像早期电子管电视机在没有收到信号时会出现满屏的雪花一样,即使闭上了双眼,视网膜的感光细胞和眼球的视神经纤维仍然在工作,它们不断向后输出噪音式的基准信号。这种基准噪声信号不是没有价值的,它的存在并非为了提供视觉信息,而是在不断的提示初级视皮层你的双眼仍然存在,它们只是暂时性的被关闭,所以不要相信大脑中别的媒体。眼媒永远姓眼。正是在基准信号的持续激励下,高级视觉皮层虽然可以逆向的占用初级皮层进行显示,但大脑会清楚地判断出这只是高级自媒体在工作,那不是眼睛的官方信号。至于邦尼特患者,他们的基准信号或许是出了问题,让大脑失去了校准基础,所以对这些患者来说,除非借助更高级的逻辑判断功能,否则他们会觉得高级皮层构造出的画面的确就是高度真实的。

前面提到过的幻肢痛病例其实与此很类似。我们正常人也能想象自己的手掌紧握,甚至能想到指甲嵌入肉里的景象,但不管在我们的想象中这样的动作多么用力,它并不会带来丝毫的疼痛,这与幻肢痛病例形成了强烈对比。对后者来说,他们的视觉想象似乎是虚幻的,但疼痛想象又似乎是真实的,究其原因就是他们没有正常人的肌肉持续发出的基准信号。又或许,这反过来恰好说明,所谓的虚幻和真实都是相对的。没有特定的参考系,一切真实也就都成了幻影。

[Source: The Indian Express]

这让我想起了谢尔顿和艾米的对话。

“我怎么确定你不是在操纵我?”

“如果我在操纵你,聪明的你就能感觉到!”

“我怎么确定这不是操纵的一部分?”

Sheldon: How do I know that you''re not manipulating me rightnow?

Amy: I think if I were manipulating you, you''d be smartenough to see it.

Sheldon: How do I know you''re not saying that as part of themanipulation?

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