2023年11月01日发布 | 385阅读

X-Brain: 大猫带你读“意识”巨著系列(六十三):视觉缺陷——奇怪而神秘的工作方式

杨艺

首都医科大学附属北京天坛医院

达人收藏

心理学家约瑟夫·齐尔(Joseph Zihl)和同事们报告了一个令人吃惊的病例:病人对大多数形式的运动没有意识。病人所受的损伤是双侧的,位于皮质的多个区域。第一次接受检查时,病人处于非常惊恐的状态。这并不令人奇怪,因为她看见在一个地方的人和物体突然出现在另一个地方,而她并未感觉到他们的运动。当她想过马路时就感到特别沮丧,因为原先在很远处的汽车会突然离她很近。当她试图把茶倒入杯子时,她只看到了一道凝固的液体弧的反光。她注意不到杯子中茶的上升,因而茶经常溢出来。她所体验的世界与我们某些人在夜总会中看到的频闪灯光下的舞池的地板很相似。

在极慢的时间尺度上我们也遇到过这个问题。钟的时针看上去并不动,但是过一段时间后我们再看时,它已在另一个位置上。我们对这样一种观念很熟悉:一个物体可能是动的,即便我们并不能直接感受到它的运动。但在日常生活的一般时间尺度上我们通常没有这种困难。显然我们必定有一个特殊的系统自行来检测运动,而不必由时间分隔的两次不同的观察中从逻辑上推断它。

仔细的测试表明病人可以检测某些形式的运动,可能是一种严重受损后残存的短时机制作用的结果,而形成关于运动的更为全局的联系机制则已被破坏。她的视觉还有其他一些缺陷,大多数都与运动有关。但她能看见颜色并能识别面孔,也未表现出有本章前面描述的各种类型的忽视的征兆。

还有许多其他种类的脑损伤引起的视觉缺陷。报道中有两个病例,患者失去了深度感知,看到世间万物和人都完全是平的,因而“由于人的身体仅由轮廓线表示,最胖的人看上去也只是运动的纸板人形而已“。其他病人仅从通常的正对方向看物体时才能识别出它来,而从非常规角度观看,如从正上方看一个平底锅,无法识别。

英国的两位心理学家格林·汉弗莱斯(Glyn Humphreys)和简·里多克(Jane Riddoch)用了五年时间研究一个病人。他有多种视觉缺陷,如,他失去了颜色视觉,也不能识别面孔。他们表明他的主要的视觉问题在于,当他看见一个物体的局部特征时,他不能把它们组合在一起。因此,尽管他能很好地复制一幅地图,能清晰地发音,并流利地用语言描述他中风前所知道的事情,却不能认出物体是什么。这些病例很重要,它表明一个人失去了部分高层视觉后仍会有低层次上的视觉意识。它支持这样一种主张:没有一个单独的皮质区标记了我们能看到的所育事物。

有一种视觉缺陷是那么令人惊异,以致知道此事的人都怀疑它是否可能存在。这就是安通综合征(Anton’s syndrome),或称“失明否认症”。病人显然看不见东西,但并不知道这个事实。当让他描述医生的领带时,病人会说那是一条有红色斑点的蓝色领带,而事实上医生根本没戴领带。进一步追问病人,他会主动告诉你房间的灯显得有些暗。

最初,这种情况显得不可能是真的。医学诊断其是歇斯底里症,但这并没有多大帮助。不过考虑如下的可能性。我经常发现,当我与从未见过面的人通过电话交谈时,我会在脑海里自然而然地形成他(或她)的外貌的粗略影像。我和一个男子进行过多次电话长谈,我想象他有五十来岁,相当瘦,戴着度数很高的眼镜。当他终于来看我时我发现他只有三十多岁,明显发胖。我对他的外貌感到很惊讶,这才使我意识到我原来把他想象成别的样子了。

我猜想那些失明否认症患者产生了这种影像。或许是由于脑损伤导致这些影像不必与来自眼睛的正常视觉输入竞争。此外,在正常人脑中可能有某些重要机能可以提醒它们某些影像是错的,而这些患者由于其他部位的损伤而丧失了这些机能。这种解释是否正确尚有待研究,但它至少使得这种情况显得并不完全难以理解。

在不同的皮质区域对损伤的反应中是否有某些趋势呢?这马西欧指出,在人的颞区(头的两侧)靠近头后部的脑损伤与更靠近前部损伤的特点不同。靠近颞叶后部(或是其后的枕叶,见图27)的损伤与概念性东西有关。如果损伤靠近前部,对概念的影响逐渐变小,直到海马附近,主要丧失的是与特定事件有关的记忆。这样,概念与事件记忆间的区别非常显著。可能在处理一般物体和事件的区域与仅仅处理其中一种的区域间有一种逐渐的转变。

达马西欧的建议与我对单个皮质区的功能的描述是一致的。对于每个皮质区而言,其他区域(通常是等级更低的)有输入到达它的中间各层;该皮质区把这些区域提取的特征组合构造成新的特征。

例如,当你沿视觉等级向上走时,你会从皮质V1区出发。V1区处理相当简单的视觉特征(如有朝向的直线)。这些特征无时不出现。然后你到达处理诸如脸这类不那么频繁出现的复杂目标的区域,直到与海马相联系的皮质(图52的顶端),这里检测的组合信号(包括视觉及其他信号)大多对应于唯一的事件。

至此,我们之前的讨论足以撑起两个普适要点:这些受损坏的视觉系统以一种奇怪而神秘的方式工作,它的行为与科学家所发现的关于猕猴和我们自己的视觉系统的连接方式和行为并不矛盾。

然而我们的任务是理解视觉意识。它是构建视觉影像所必需的许多复杂处理的结果。是否有某些形式的脑损伤对意识本身有更直接的影响呢?现已发现确实有一些。

其中一种现象通常被称为“裂脑”。其最彻底的形式是胼胝体(连接大脑两侧皮质区的一大束神经纤维)以及称作“前连合”的一小束纤维被完全切除。在对癫痫病人的一般治疗失败后,为减轻其发作,会进行这种外科手术。其他形式的脑损伤也会导致病人失去胼胝体,但此时通常在脑其他部位也有额外损伤,因而无法像这样直截了当地解释结果。也有些人生来就没有胼胝体,但脑在发育过程中常能在某种程度上补偿早期的缺陷,因而结果并不如手术情况那样明显。

这个主题的历史十分奇特,因而值得作一简要叙述。一位著名的美国神经外科医生在1936年报告说,胼胝体被切除后并无症状。20世纪50年代中期,另一位专家在回顾实验结果时写道:“胼胝体几乎不能与心理学功能联系到一起。”卡尔·拉什利(Karl Lashley,一位聪明而有影响的美国棉经科学家。奇怪的是,他几乎总是错的)则走得更远。他曾开玩笑说,胼胝体的唯一功能是防止两个半球坍塌到一起(胼胝体显得有些硬,因此得名。胼胝有硬皮的意思)。我们现在知道这些观点是完全错误的。造成这种错误部分是由于胼胝体并不总被完全切除,但主要是因为检测手段不敏感或不恰当。

罗杰·斯佩里(Roger Sperry)和同事们在20世纪五六十年代的工作使得情况明显改善。由于此项工作,斯佩里获得了1981年的诺贝尔奖。通过仔细设计的实验他们清楚地表明当一只猫或猴子的脑被分成两半时,可以教它的一侧半球学会一种反应,另一侧半球则学会另一种、甚至是对相同情况的完全矛盾的反应。正如斯佩里所说:“这就好像动物有两个独立的脑。”

为什么会这样呢?对大多数习惯于用右手的人而言,只有左半球能说话或通过写字进行交流。对于与语言相关的大多数能力也是如此,尽管右半球能在很有限的程度上理解口语,或许还能处理说话的音韵。当胼胝体被切除后,左半球只能看到视野右边的一半,而右半球则只能看到左边的一半。每只手主要是由对侧半球控制的,但同侧半球能控制手或手臂做某些比较简单的运动。除了特殊情况,每个半球都能昕到说话。

刚进行完手术的病人可能经历各种瞬时效应。例如,他的两只手所做的目的正好相反,一只手扣上衬衣的扣子,另一只手则随后将其解开。这种行为通常会减弱,病人显得比较正常。但更细致的检查揭示了更多的东西。

在实验中,病人被要求把凝视点固定在一个屏幕上。屏幕上会有一个图像在他的凝视点的左侧或右侧闪烁。这样可以保证视觉信息仅到这两个半球中的一个。现在有更加精心设计的方法可以做到这一点。

当一个闪烁的图片到这能使用语言的左半球他就能像正常人一样描述它。这种功能并不仅限于语言表达。病人也能按要求不说话而用右手指向目标(右手主要自左半球控制)。他还能不看一个物体而用右手识别它。

然而,如果闪烁图片到达了不能使用语言的右半球,结果则大不一样。左手主要由这个不能使用语言的半球控制,它能指向物体,也能通过触摸识别没看见的物体,这和右手所能做的是一样的。但当病人被问及为什么他的左手有这种特殊方式的行为时,他会依照能用语言表达的左半球所看见的场景虚构一个解释但这并不是右半球所看见的。实验者知道真正闪烁进入那个不能使用语言的半球以产生行为的物体是什么,因而可以看出这些解释是错误的。这是一个解释“虚构症”的很好的例子。

简单地说,看来脑的一半几乎完全忽略了另一半所看见的。只有极少的信息有时会泄露到对侧。在给一位妇女的右半球闪现一系列照片时,迈克尔·伽扎尼加(Michael Gazzaniga)加入了一张裸体照片。这使得病人有些脸红。她的左半球并不能察觉那些照片的内容,但知道它使她脸红,因此她说:“医生,你是不是给我显示了一些很有趣的照片?”过了一会儿,病人学会了向另一侧半球提供一些交叉线索:例如,用左手以某种方式发信号从而使能用语言的半球能够识别该信号。对于正常人而言,右半球的详细的视觉意识能够很容易地传到左半球,因而能用语言描述它。胼胝体被完全切除后,这些信息无法传到能使用语言的半球。该信息无法通过脑中的各种低层次的连接传到对侧。

请注意,除了提到语言通常在左脑外,我并未涉及脑的两半有什么差异。我不必关心右侧脑是否有某些特殊能力例如它十分擅长识别面孔。我也不必考虑某些人的一种极端的观点。他们认为左侧具有“人”的特性,而右侧仅仅是自动机。显然右侧缺乏发展完善的语言系统,因而从某种意义上说不那么具有“人类”的特点一一因为语言是唯一标志人类的能力。事实上我们需要回答右侧是否高于自动机这个问题,但我觉得应该稍作等待,直到我们更好地理解了意识的神经机制,否则我们不能很好地作出回答,更不必说解答自由意志问题了。折中的职业观点强调,除了语言外,两侧的感知和运动能力虽不完全相同,但一般特征是一致的。

请注意,除了提到语言通常在左脑外,我并未涉及脑的两半有什么差异。我不必关心右侧脑是否有某些特殊能力例如它十分擅长识别面孔。我也不必考虑某些人的一种极端的观点。他们认为左侧具有“人”的特性,而右侧仅仅是自动机。显然右侧缺乏发展完善的语言系统,因而从某种意义上说不那么具有“人类”的特点一一因为语言是唯一标志人类的能力。事实上我们需要回答右侧是否高于自动机这个问题,但我觉得应该稍作等待,直到我们更好地理解了意识的神经机制,否则我们不能很好地作出回答,更不必说解答自由意志问题了。折中的职业观点强调,除了语言外,两侧的感知和运动能力虽不完全相同,但一般特征是一致的。

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