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大脑:深入心灵之眼

我们理所当然地认为视觉想象是存在的。但一位名叫 MX 的患者那片空白的内心世界,却揭示了我们脑海中创造图像所需的丰富神经过程。

作者:Carl Zimmer
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2005 年的一天,一位退休的建筑测量员来到爱丁堡的医生那里,抱怨了一个奇怪的问题:他的“心灵之眼”突然失明了。

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这位测量员,在医生那里被称为 MX,当时 65 岁。他一直觉得自己拥有一种在脑海中描绘事物的非凡才能。这项技能在他的工作中非常有用,让 MX 能够回忆起他测量的建筑物的精细细节。睡前,他喜欢像看电影一样回顾最近发生的事情。他能想象出他的家人、朋友,甚至是他读的书中的人物。

然后,这些图像全部消失了。在 MX 住院接受冠状动脉阻塞治疗后不久,这种情况就发生了。当心脏病专家将一根导管插入他的动脉并清除阻塞物时,MX 感到头部一阵“回响”,左臂一阵刺痛。当时他并没有想到要告诉医生。但四天后,他意识到当他闭上眼睛时,眼前一片漆黑。

MX 担心地拜访了英格兰埃克塞特半岛医学院的神经学家 Adam Zeman。Zeman 对这个病例非常着迷,于是与爱丁堡大学专门研究大脑如何处理视觉信息的认知神经科学家 Sergio Della Sala 合作。不幸的是,Zeman 和 Della Sala 都无法为 MX 提供治愈方法,但他们认识到这是一个研究“心灵之眼”如何运作的难得机会。Della Sala 提议进行一系列检查。MX 同意了。

科学家们长期以来一直推测,用心灵之眼看东西的活动会激活与用肉眼看东西时相同的大脑回路。一些脑部扫描研究支持了这一观点。例如,当你近距离看一个人时,特定的大脑区域网络会变得活跃,包括处理来自眼睛的原始信号的区域,以及识别个体面孔的更复杂的区域。当你闭上眼睛,想象一张脸时,接收来自眼睛的信号的大脑部分会处于休眠状态,但识别定义个体特征的区域会再次被激活。

MX 让 Della Sala 和 Zeman 有机会检验关于“心灵之眼”在我们内在生活中作用的两个观点。一些科学家认为,“心灵之眼”在我们观察对世界的内部模拟时一直在工作。哈佛大学心理学家 Stephen Kosslyn 甚至认为,我们依靠“心灵之眼”来做关于未来应该做什么的决定。例如,当我们从朋友家开车回家时,我们会想象不同的路线,以便选择最好的方式。

然而,Kosslyn 也有批评者。罗格斯大学的认知科学家 Zenon Pylyshyn 并不认为心像对于弄清楚这些事情是必不可少的。当然,我们都有在脑海中想象事物的经历。如果有人问你一只猫有多少只爪子,你可能会在脑海中看到一只猫的图像,然后数爪子。但是“心灵之眼”的使用体验并不能完全解释表面之下发生的心理过程。可能有其他更重要的计算过程导致你得出结论。

为了检验这些相互竞争的解释,Della Sala 和 Zeman 对 MX 进行了一系列测试。首先,他们想知道他的“心灵之眼”问题是否只是一个更大范围的障碍的一部分。他们测试了他其他的能力,例如做出决定和形成记忆的能力。为了弄清楚 MX 有多不寻常,科学家们决定招募一群与他相似但没有他这种症状的对照组,于是他们招募了 10 名 60 岁左右的男性建筑师。

测试显示,MX 在大多数方面与其他男性几乎没有区别。他智商很高,记忆可靠。他在玩一种纸牌交换游戏时表现出色,游戏的规则会出乎意料地改变。他的视力正常,并且能够轻松地给看到的名人面孔命名。换句话说,他大脑的视觉处理网络和记忆系统都工作正常。

然而,当科学家们测试 MX 的“心灵之眼”时,区别就十分明显了。研究人员给所有受试者进行了一项名为“视觉想象生动性问卷”的标准测试。他们要求每位参与者想象像风景和朋友这样的事物。然后,科学家们让每个人对脑海中出现的图像进行评分。如果图像和正常视力一样生动,他就被要求给 5 分。如果没有心像,他只需要知道他在想某个物体,他就给 1 分。大多数男性在该测试中得分很高。MX 得分尽可能低,连续获得了许多 1 分。

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Della Sala 和 Zeman 扫描了 MX 的大脑,试图找到这种缺陷的根源。他们首先给他看了一系列面孔。MX 的大脑反应与建筑师的大脑反应非常相似,激活了一个处理视觉和识别个体的区域网络。然后,科学家们向受试者展示了一系列著名人物的名字。当他们读出每个名字时,男性被要求想象那个人。在对照组的大脑中,“心灵之眼”区域像之前一样变得活跃。但在 MX 的大脑中,这些区域却保持沉默。尽管他大脑的各个区域都正常工作,但似乎有些连接断开了。

科学家们给 MX 做的所有检查都证实了他声称失去了“心灵之眼”。然而,他却能做很多看似不可能完成的事情。例如,他可以毫不费力地向科学家们详细描述爱丁堡周围的地标。他能记住视觉细节,但却“看不到”它们。Della Sala 和 Zeman 要求 MX 判断字母表中每个字母是否有下垂的尾巴(如 g 和 j)。他全部答对了。他们问他关于名人面孔的具体细节(“托尼·布莱尔的眼睛颜色是浅色的吗?”)。他的表现与建筑师一样好。

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关键的见解来自于一项测试,该测试源自斯坦福大学心理学家Roger Shepherd 在 20 世纪 70 年代发明的一项经典心理学实验。Della Sala 和 Zeman 向 MX 展示了成对的图片,每张图片都由一个由 10 个立方体组成的物体构成。MX 必须判断这些物体对是不同的东西,还是同一东西从不同角度显示的。正常人在解决这个难题时,反应时间与两个物体之间的视角差异大小有惊人的一致性:差异越大,人们决定物体是否相同所需的时间就越长。一些心理学家认为,这种结果模式意味着我们在解决某些类型的问题时确实需要“心灵之眼”。在判断两个三维物体是否相同时,我们必须在脑海中旋转它们。两个物体之间的角度越大,旋转它们并得出答案所需的时间就越长。如果我们使用其他推理方式,看到视角差异与解决谜题所需时间之间的这种可靠联系就会令人惊讶。

MX 的结果完全颠覆了这种解释。当他解决这些难题时,他回答问题所花的时间总是差不多的——而且他全部答对了。MX 的这种矛盾的技能让 Della Sala 想起了称为“盲视”的现象。极少数情况下,人们会失明(也就是说,他们不再有意识地意识到自己有视觉),但他们在做某些任务时仍然表现得好像能看见一样。一些有盲视的人可以穿过杂乱的房间。一些人可以旋转信封以便将其放入信箱。而且,有盲视的人常常觉得这些测试很荒谬。他们知道自己什么也看不见,那为什么科学家还要不断让他们做需要视力的事情呢?Della Sala 和他的同事将 MX 的相关状况称为“盲想象”。

盲视患者的视觉信息通往我们意识的通路受损。但大脑也有一些潜藏在我们意识之外的通路,这意味着我们可以看见而实际上并不知道自己正在看见。MX 的大脑中可能发生了类似的事情。在没有“心灵之眼”的情况下处理视觉信息是可能的。

Della Sala 推测 MX 在手术期间遭受了某种脑部损伤(他不猜测是血栓还是其他原因)。病变并没有破坏 MX 识别面孔或处理其他类型视觉信息的能力,但它确实破坏了一个让他能够在大脑中创造图像的关键大脑区域。他可能仍然能够通过大脑的其他区域处理视觉图像。

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MX 正在重定向视觉信息的一个线索来自他的脑部扫描。当他试图想象面孔时,他的“心灵之眼”网络是沉默的。但他的大脑前部的一些区域比对照组的相应区域要活跃得多。这些其他区域可能正在对相同的输入应用不同的解决问题策略。MX 在立方体图片测试中的表现也表明他正在利用大脑的其他部分。MX 没有尝试在脑海中旋转物体,而是找到了一个非视觉的方法来匹配三维物体。

也许 MX 最令人称奇的是,他不需要多年时间来发展这项新技能。据 Della Sala 和 Zeman 所知,他在手术后不久就切换了过来。也许他的“盲想象”能力一直存在,随时可以被使用。对盲视的研究表明,健康人既依赖于我们意识到的视觉,也依赖于那些在我们不知情的情况下悄悄穿过我们大脑的视觉。事实上,我们每个人身上可能都有一个“小 MX”,即使我们看不到他。

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