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古怪的盲视现象:你的大脑能够看到你看不到的东西

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古怪的盲视现象:你的大脑能够看到你看不到的东西

数十年来,科学家或多或少混用了“意识”和“注意力”这两个概念。盲视现象提供了一个关于人类意识的诱人信息:注意力和意识是可以被分开的。

图片来源:theatlantic.com

20世纪50年代,一个8岁大的孩子在一起公路事故中撞伤了大脑。他的左后脑遭到了损坏,特别是初级视皮层。结果就是,他的绝大部分右视野都丧失了。在事故发生多年之后,他的神经学医生发现了一些不寻常的东西。孩子依然能够看到右侧的食物,尽管他并不完全知道这个现象。

这名神经学医生让他面朝屏幕,盯着屏幕中间的一个小叉以固定他的眼睛。一个小点出现在他看不到的区域,医生让他指出这个点的所在位置。小男孩感到很困惑,他认为屏幕上并没有光点。但紧接着他做了一个任性的猜测,并不偏不倚地指出了小点的位置。一次又一次地尝试后,当小点在他看不到区域的不同位置闪现时,他绝大多数时候都能准确地指出小点的位置。

这个古怪的现象被称为盲视(blindsight)。上世纪70年代英国科学家Larry Weiskrantz、Nicholas Humphrey和其他研究人员发现了这个现象。该现象产生的原因就在于初级视皮层的损伤,初级视皮层是大脑内用来捕捉视觉信号的一个复杂区域。没了这个区域,某些层次的视觉依然存在但是有意识的视觉体验都消失了。 

盲视现象提供了一个关于人类意识的诱人信息。它展示了大脑像一台电脑一样接受视觉信息与一个有意识的视觉体验之间的差别。

但盲视提供的这个信息却很难解释。初级视皮层是否产生了视觉意识?如果是的话,它究竟产生了什么以及它是如何从大脑进入到我们的话语系统,让我们能够说,我们拥有了它?或许初级视皮层并不产生意识,相反的是,它把视觉信息输送到大脑内的一个不同系统,它与意识连接得更为紧密。但如果是这样的话,这个产生意识的系统是什么,以及它是如何工作的?

在很长一段时间里,盲视现象都仅仅是一个诱人的讯号,但在1999年,Robert Kentridge、Charles Heywood和Larry Weiskrantz 发现了一个解释盲视的新角度。我们很容易把他们的发现错误地看成是一个小细节,但它却成了数十年来意识研究领域的最重要发现。

假设你正盯着一块屏幕。一个分散注意力的小点在右侧闪现。几秒后,在同一位置又出现了一个数字。你的任务就是尽可能快地报出这个数字。你的反应速度可能很快,因为最初那个点将你的注意力吸引到了那个位置。另一方面,假设这个点出现在屏幕左侧。几秒后,在屏幕的右侧出现了那个数字。现在你读出这个数字的速度可能会慢一些。小点将你的注意力吸引到了错误的那一边,你需要花时间来重新调整你的注意力。这个简单的实验让研究人员能够测量你的注意力被那个最初的小点分散了多少。

结果显示,那个点会分散盲视者的注意力,同时它却不会分散视觉体验。奇怪的是,注意力和意识是可以被分开的。

数十年来,科学家或多或少混用“意识”和“注意力”这两个概念,尽管这两个概念都指涉了你的大脑针对某一事件的反应。盲视将这两个概念进行了区隔。现在我们知道了我们需要一个更好的理论来诠释它们是什么以及它们之间的关系。

注意力模式理论(Attention Schema Theory)便是一个此类型的理论。该理论在我的实验室中被首次提出。理论认为,注意力与意识两者之间有一种精确的关联。注意力是一项处理数据的活计。它是大脑收到某些信号并聚焦于特定资源的方式,为了保证获得高保真的资源,就需要忽视其他的信号。这是一个机械的过程。意识却不同。它更像是大脑的显性知识,关于它正在做些什么。大脑对注意力、神经元和电化学信号的微观细节信息并不知情,但它能够给你一个一般性的回馈。它会说:“是的,我捕捉到了那个点。我正在处理它。我感觉从精神上占有了它。”意识是大脑对注意力概要描述。

在注意力模式理论中,注意力就像是一个工厂持续不断地冲压零件,而意识则是出于保证产品质量的目的,对工厂正在做什么进行持续记录。如果你想要仔细地控制住某件事,那么就监控它。如果你对此持有疑义,可以看看一项很受机器人专家欢迎的简单训练。将一把尺子竖立在手上保持平衡。这需要一些训练,但你能够做到。诀窍在于你必须注视着尺子。你的视觉系统留意着这把尺子的动向并且计算着接下来尺子会怎么样。闭上眼,你也就关闭这个持续不断的信息源。无论你多努力地尝试,这把尺子都会掉落下来。

注意力模式理论做出了一个简单的预测。没有了意识,注意力就会开始摇摇欲坠。我们设计了一个实验来验证这个假设。(实验结果最近发布在《认知神经科学》杂志上)。实验的逻辑很简单。一个人盯着一块屏幕,每隔数秒会有一个点闪现而过。有时参与者能够意识到这个点,有时候不能。我们使用了很多方式才操纵意识。一个简单的办法就是使用一个暗淡的光点。我们问参与者:“你看那个点了吗?”有时候他们会说看到了,有时候他们会说没看到。另一个方法就是在光点出现的同时让一个分散注意力的图形闪现在屏幕上。就在图形出现的那一刹那——差别可能时百分之一的秒——这个点可能突然跳出被明确地看到或是消失再也看不到。

每当一个光点闪现在屏幕,我们会测量参与者的注意力在多大程度上被它吸引了,这个假设很简单。如果你意识到这个点,那么它应该分散了你的注意力。注意力应该在光点出现后迅速增加,在短视内聚焦在这个点上,然后可能在半秒后消失。如果你没有留意到这个店,它应该依然能够分散你的注意力,但此时聚焦在这个点上的注意力可能会出现波动,就像一台失去了控制模组的故障机器。

结果证实了这个假设。没有意识到那个点,参与者并不会对它投入更少的注意力。但注意力时起时伏。而改变当下就发生了。在光点出现后的百分之五秒内,意识已经开始变得不同。在做出任何常规反应之前,在主体做出任何高层次选择或者决策之前,意识已经开始影响注意力。

对此可能会有很多解释,只有等到未来的实验来厘清所有的可能性。但截至目前,研究结果表明意识是注意力的稳定控制模组,也就意味着目前我们有了一套可行的理论来解释主体意识是什么以及它在大脑中扮演的角色。

现在我们可以转向其他的问题。当受试者在进行这些测试时,我们可以将他们放置在核磁共振扫描仪下,从而研究一下当他们在没有意识体验的情况下投入注意力时,他们的脑回路发生了什么。当意识参与其中时,脑回路又发生了什么?这些脑回路彼此之间是如何连接的,以及当一个回路或者其他回路被打断时又会发生?大脑中的某些物质对信息进行计算,让我们有这样的感觉,“我有了一个意识体验”,而我们或许正在逼近真相:这个系统是什么以及它是如何工作的。

翻译:韩宏

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。

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古怪的盲视现象:你的大脑能够看到你看不到的东西

数十年来,科学家或多或少混用了“意识”和“注意力”这两个概念。盲视现象提供了一个关于人类意识的诱人信息:注意力和意识是可以被分开的。

图片来源:theatlantic.com

20世纪50年代,一个8岁大的孩子在一起公路事故中撞伤了大脑。他的左后脑遭到了损坏,特别是初级视皮层。结果就是,他的绝大部分右视野都丧失了。在事故发生多年之后,他的神经学医生发现了一些不寻常的东西。孩子依然能够看到右侧的食物,尽管他并不完全知道这个现象。

这名神经学医生让他面朝屏幕,盯着屏幕中间的一个小叉以固定他的眼睛。一个小点出现在他看不到的区域,医生让他指出这个点的所在位置。小男孩感到很困惑,他认为屏幕上并没有光点。但紧接着他做了一个任性的猜测,并不偏不倚地指出了小点的位置。一次又一次地尝试后,当小点在他看不到区域的不同位置闪现时,他绝大多数时候都能准确地指出小点的位置。

这个古怪的现象被称为盲视(blindsight)。上世纪70年代英国科学家Larry Weiskrantz、Nicholas Humphrey和其他研究人员发现了这个现象。该现象产生的原因就在于初级视皮层的损伤,初级视皮层是大脑内用来捕捉视觉信号的一个复杂区域。没了这个区域,某些层次的视觉依然存在但是有意识的视觉体验都消失了。 

盲视现象提供了一个关于人类意识的诱人信息。它展示了大脑像一台电脑一样接受视觉信息与一个有意识的视觉体验之间的差别。

但盲视提供的这个信息却很难解释。初级视皮层是否产生了视觉意识?如果是的话,它究竟产生了什么以及它是如何从大脑进入到我们的话语系统,让我们能够说,我们拥有了它?或许初级视皮层并不产生意识,相反的是,它把视觉信息输送到大脑内的一个不同系统,它与意识连接得更为紧密。但如果是这样的话,这个产生意识的系统是什么,以及它是如何工作的?

在很长一段时间里,盲视现象都仅仅是一个诱人的讯号,但在1999年,Robert Kentridge、Charles Heywood和Larry Weiskrantz 发现了一个解释盲视的新角度。我们很容易把他们的发现错误地看成是一个小细节,但它却成了数十年来意识研究领域的最重要发现。

假设你正盯着一块屏幕。一个分散注意力的小点在右侧闪现。几秒后,在同一位置又出现了一个数字。你的任务就是尽可能快地报出这个数字。你的反应速度可能很快,因为最初那个点将你的注意力吸引到了那个位置。另一方面,假设这个点出现在屏幕左侧。几秒后,在屏幕的右侧出现了那个数字。现在你读出这个数字的速度可能会慢一些。小点将你的注意力吸引到了错误的那一边,你需要花时间来重新调整你的注意力。这个简单的实验让研究人员能够测量你的注意力被那个最初的小点分散了多少。

结果显示,那个点会分散盲视者的注意力,同时它却不会分散视觉体验。奇怪的是,注意力和意识是可以被分开的。

数十年来,科学家或多或少混用“意识”和“注意力”这两个概念,尽管这两个概念都指涉了你的大脑针对某一事件的反应。盲视将这两个概念进行了区隔。现在我们知道了我们需要一个更好的理论来诠释它们是什么以及它们之间的关系。

注意力模式理论(Attention Schema Theory)便是一个此类型的理论。该理论在我的实验室中被首次提出。理论认为,注意力与意识两者之间有一种精确的关联。注意力是一项处理数据的活计。它是大脑收到某些信号并聚焦于特定资源的方式,为了保证获得高保真的资源,就需要忽视其他的信号。这是一个机械的过程。意识却不同。它更像是大脑的显性知识,关于它正在做些什么。大脑对注意力、神经元和电化学信号的微观细节信息并不知情,但它能够给你一个一般性的回馈。它会说:“是的,我捕捉到了那个点。我正在处理它。我感觉从精神上占有了它。”意识是大脑对注意力概要描述。

在注意力模式理论中,注意力就像是一个工厂持续不断地冲压零件,而意识则是出于保证产品质量的目的,对工厂正在做什么进行持续记录。如果你想要仔细地控制住某件事,那么就监控它。如果你对此持有疑义,可以看看一项很受机器人专家欢迎的简单训练。将一把尺子竖立在手上保持平衡。这需要一些训练,但你能够做到。诀窍在于你必须注视着尺子。你的视觉系统留意着这把尺子的动向并且计算着接下来尺子会怎么样。闭上眼,你也就关闭这个持续不断的信息源。无论你多努力地尝试,这把尺子都会掉落下来。

注意力模式理论做出了一个简单的预测。没有了意识,注意力就会开始摇摇欲坠。我们设计了一个实验来验证这个假设。(实验结果最近发布在《认知神经科学》杂志上)。实验的逻辑很简单。一个人盯着一块屏幕,每隔数秒会有一个点闪现而过。有时参与者能够意识到这个点,有时候不能。我们使用了很多方式才操纵意识。一个简单的办法就是使用一个暗淡的光点。我们问参与者:“你看那个点了吗?”有时候他们会说看到了,有时候他们会说没看到。另一个方法就是在光点出现的同时让一个分散注意力的图形闪现在屏幕上。就在图形出现的那一刹那——差别可能时百分之一的秒——这个点可能突然跳出被明确地看到或是消失再也看不到。

每当一个光点闪现在屏幕,我们会测量参与者的注意力在多大程度上被它吸引了,这个假设很简单。如果你意识到这个点,那么它应该分散了你的注意力。注意力应该在光点出现后迅速增加,在短视内聚焦在这个点上,然后可能在半秒后消失。如果你没有留意到这个店,它应该依然能够分散你的注意力,但此时聚焦在这个点上的注意力可能会出现波动,就像一台失去了控制模组的故障机器。

结果证实了这个假设。没有意识到那个点,参与者并不会对它投入更少的注意力。但注意力时起时伏。而改变当下就发生了。在光点出现后的百分之五秒内,意识已经开始变得不同。在做出任何常规反应之前,在主体做出任何高层次选择或者决策之前,意识已经开始影响注意力。

对此可能会有很多解释,只有等到未来的实验来厘清所有的可能性。但截至目前,研究结果表明意识是注意力的稳定控制模组,也就意味着目前我们有了一套可行的理论来解释主体意识是什么以及它在大脑中扮演的角色。

现在我们可以转向其他的问题。当受试者在进行这些测试时,我们可以将他们放置在核磁共振扫描仪下,从而研究一下当他们在没有意识体验的情况下投入注意力时,他们的脑回路发生了什么。当意识参与其中时,脑回路又发生了什么?这些脑回路彼此之间是如何连接的,以及当一个回路或者其他回路被打断时又会发生?大脑中的某些物质对信息进行计算,让我们有这样的感觉,“我有了一个意识体验”,而我们或许正在逼近真相:这个系统是什么以及它是如何工作的。

翻译:韩宏

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。