通往心灵中央的旅程
作者: 红猪 译 / 5031次阅读 时间: 2011年4月21日
来源: 科学松鼠会 标签: Ramachandran 卡普格拉错觉 虚拟现实
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大家可能听过面部失认症:由于特定的脑损伤,患者变得无法识别他人的面孔;但你有没听过这样一种病:患者认得出别人的面孔,却硬说自己的母亲是别人假装的?你可能还听过幻肢:被截肢的人老觉得被截的肢体还在;你有没想过:如果有幻肢者说自己的幻肢很疼,那要如何帮助他解除这种不存在的疼痛呢?还有,你知道吗?人类中百分之九十九的成员,对火星字母该如何发音,有着惊人的共识……

神经科学家Ramachandran在他的演讲中探讨了以上有趣的问题。


通往心灵中央的旅程

Vilayanur Ramachandran

红猪 译

像Chris说的那样,我研究的是人脑,是人脑的功能和结构。我想花一分钟来思考其中的意义。这是一块三镑重的巨大果冻,你能将它放在掌中,它能思考恒星间的广阔宇宙,思考“无限”的意义。它还能思考它自身,这种奇异的性质就是自我意识,我认为它是神经科学的圣杯,希望有一天我们能了解自我意识是如何产生的。

好,那么你要怎么研究这个神秘的器官呢?你有一千亿个神经细胞,它们相互作用。从这些活动中,涌现出我们称为“人性”或“人类意识”的全部功能。这是怎么发生的呢?我们从很多角度出发研究人脑。其中的角度之一,是观察脑中的一小部分区域遭受持续性损伤的病人。损伤并不会导致认知能力的全面丧失,而是导致特定功能的丧失,其他功能则完好无损。这让你能自信地说:那个区域以某种方式在那个功能的运作中起到作用。这样,你就能将功能映射到结构上去,并找出这部分神经回路是如何产生这个功能的。这就是我们想做的事。

我向诸位展示三个惊人的例子,每个例子将6分钟。

第一个例子是一种称为“卡普格拉综合症”(Capgras Syndrome)的罕见综合症。图中显示的是颞叶、额叶和顶叶。而折叠在皮层内部、在图中无法看到的,是一种称为梭状回(fusiform gyrus)的微小结构。它被称为脑的“脸部区域”,因为如果这个区域遭受损伤,你就无法再识别人们的面孔了。你仍然能够通过嗓音识别他人,“哦,对了,这是Joe”,但你没法看着别人的脸认出这是谁;连镜子里的自己都认不出。你知道这是你自己,因为当你挤眉弄眼,镜中人也对你挤眉弄眼,但你并不是真的认识你自己。

好了,这种梭状回损伤导致的疾病很多人知道,但还有一种罕见的综合症,罕见到连医生都很少知道,连神经科学家都不太了解,它名叫“卡普格拉错觉”(Capgras Delusion),即一个原本完全正常的病患遭受了头部损伤,从昏迷中醒来,看着自己的母亲说:“这人看上去跟我母亲一模一样,但她是个假冒的,是个假装成我母亲的女人”。为什么会这样呢?这个人在所有方面都完全清醒理智,但一旦母亲现身,错觉就出现,他就说“这不是我母亲”。

对这种症状,心理医生的书里最常见的解释是种弗洛伊德式的观点,那就是:当这个小伙子(女性也得有这种病的,但我只说男的好了)还是个婴儿的时候,感觉到母亲有种很强烈的性吸引,这就是弗洛伊德所谓的“俄狄浦斯”情结。我没说我相信这个,但弗洛伊德观点就是这样的。长大后,你的皮层生长发育,抑制了对母亲的潜在性欲。接下来,头部的击打损伤了皮层,把潜在的性欲释放到了表层。于是突然之间,你莫名其妙觉得自己对母亲起了性欲。于是你想:“天,这是我妈,我怎么可能会觉得冲动?她一定是别的女人,是个假冒的。”你觉得只有这样的解释才说的通。我从来不觉得这样的论辩有什么道理,尽管像弗洛伊德的其他论辩一样,它非常巧妙。我觉得它没道理,是因为我见过遭受同样损伤的病患否认自己的贵宾犬。他说:“大夫,这不是菲菲,它看上去跟菲菲一个样,但它是另一条狗”。你用弗洛伊德的理论解释解释看(众笑),你会觉得人类具有某种潜在的兽性,那当然很荒谬。

实际是怎么回事呢?为了解释这种奇怪的疾病,来看看正常人脑区间通路的结构和功能。通常来说,视觉信号通过眼球进入脑中的视觉区域(脑后部负责处理视觉信号)。然后,信号通过称为“梭状回”的微小结构,你的脑就在那里处理面部图像。那里有对面部敏感的神经元,所以称为“脑的面部区”。那个区域一旦损坏,你就失去了识别面孔的能力。 但神经信号还会从那个区域出发,往下到达边缘系统中称为杏仁核(amygdala)的区域,边缘系统是脑的情绪核心。杏仁核判断你所看见的物体在情绪上的重要性:那是猎物,是天敌,是配偶,还是完全无关紧要的东西。如果杏仁核变得兴奋,那么说明眼前的东西很重要,神经信号就会向下发送到自主神经系统,你的心跳开始加速,你的手掌开始出汗,肌肉开始收缩。还好手掌会出汗,因为可以把电极连上手掌,测试汗液产生的皮肤电阻,这样我就能判断你看着什么东西的时候,是兴奋,唤起,还是没有反应了。我的想法是:当这小伙子看着某个物体时,信号进入视觉区和梭状回,他认出了这件物体是张桌子或者是他母亲。接着信号就传到杏仁核,再往下传递到自主神经系统。但或许在这小伙子的脑中,从视觉区到边缘系统的线路被事故切断了。由于梭状回并未损坏,小伙子还能够认出他母亲,“是啊,这人看上去像我母亲”;又由于通往情绪中心的通路被切断了,他就会想:“为什么我看见母亲时感觉不到温暖,或者恐惧?”于是他就这样来解释这种无法解释的情绪缺失:这不可能是我母亲,而是某人假装的。你要怎么验证这个假说呢?你找来一个人,在他面前放一面屏幕,一边测量他的皮肤电,一边在屏幕上放图片给他看。我能测量你看见一个物体,比如一张桌子或一把伞时,手掌的出汗状况,当然了,看见这些,你是不会出汗的。如果我给你看狮子老虎的照片,你会开始出汗。信不信由你,如果我给你看你母亲的照片,你也会开始出汗,你不用是个犹太人就会出汗。(众笑)那么,当你向病人展示图片并测量他的皮肤电反应时,发生了什么事呢?给他看桌子椅子绒布,都没有反应,跟正常人一样;但当你给他看他母亲的相片,皮肤电图像拉成一条直线,他对自己的母亲也没有情绪反应,因为从视觉区通往情绪中心的线路被切断了。他的视觉没有问题,因为视觉区是正常的;他的情绪反应也没有问题,他会哭会笑;但是从视觉到情绪的线路却断了,因此,他有了这个母亲是冒牌货的错觉。我们在这里研究了奇怪、看似无法理解的神经-精神病症状,并认为正统弗洛伊德观点是错误的,你实际上可以找到一个精确的解释,如果你懂神经解剖的话。顺便说一下,如果这病人跟母亲通电话,他会说:“哇,妈,你好不好?你在哪里?”用电话就不产生错觉,但当母亲走到面前,他却说:“你是谁?你看上去就像我妈”。原因是:信息沿着另一条通路从脑的听觉区通往情绪中心,事故并没有切断这条通路,这就解释了为什么他能通过电话认出自己的母亲,但当他看到母亲本人,却说那是假冒者。

好了,脑中为什么会有如此复杂的回路呢?是自然、基因、还是养育的作用?我们通过研究另一奇怪的综合症来试图解答这个问题,它名叫“幻肢”。

诸位都知道幻肢是什么。当一条手臂或腿被切除,或当你在战争中失去一条肢体,你还是能活生生感受到那条已经失去的手臂,那就是幻臂(phantom arm)或幻腿(phantom leg)。实际上,身体的任何部分都会产生幻肢现象。信不信由你,即使内脏器官都不例外。我有位病人被摘除了子宫,结果得了幻子宫病,每个月还会有幻一次月经。一天一个学生问我,那病人有没有幻经前综合症?倒是个不错的科研课题,但我们还没有研究那个。好了,接下来的问题是:通过实验,你能从幻肢现象中学到什么?我们发现了一种现象:感觉到幻肢的病人中,有一半宣称自己能移动那条幻肢,他们能用幻肢拍兄弟的肩膀、能在电话铃响时拿起听筒、能挥手道别。他们有种十分强烈鲜活的感觉。病人的脑知道手臂已经不在了,但感觉还是非常强烈。

然而,病人中的另一半没有这种运动的感觉,他们告诉我:“大夫,我的幻肢被麻痹了,它痉挛地捏紧拳头,疼得不得了。如果我能移动它,疼痛或许就会减轻。”为什么幻肢会被麻痹呢?听上去自相矛盾。当我们查看病例时,我们发现,这些感觉幻肢被麻痹的人,他们的手臂原先曾被麻痹过,原因是神经受伤,控制手臂的神经被车祸之类的原因切断了。所以,病人的手臂曾经真的疼痛过几个月或者几年。然后,为了帮助病人赶走疼痛,外科医生给他做了截肢手术;接下来,就有了条同样疼痛的幻肢。这是个严重的问题,病人们心情抑郁,甚至有人自杀。那么你要怎么治愈这种综合症呢?为什么会有人觉得幻肢麻痹?

查看病例的时候,我发现他们有过真实的手臂,控制手臂的神经被切断,真实的手臂在截肢前麻痹了几个月,这种疼痛被带到了幻肢里。为什么会这样呢?当手臂完好但麻痹的时候,脑向手臂发送指令,前脑命令“动”,但视得到的觉反馈却说“动不了”;“动――动不了――动――动不了”……这被固定在了神经回路中,我们把这叫做“习得行麻痹”(learned paralysis)。脑了解到,移动手臂的指令制造了麻痹的感觉。然后,当你将手臂切除,习得性麻痹就进入了你的体象(body image),进入了你的幻肢。

你要怎么帮助这些病人呢?你要怎样解除习得性麻痹,好让他们的幻肢不在剧痛中痉挛紧握?如果你向幻肢发送指令,并且得到了幻肢响应指令的视觉反馈,那会怎样呢?那样,说不定就会减轻幻肢疼痛了。你要怎样做到这一点?可以用虚拟实境,但那会花上几百万。我想到了这个成本三美元的办法,别跟我的赞助机构说。(众笑)你是这么干的:在纸板盒中间放面镜子,制造出一个我称为“镜盒”(mirror box)的东西。


我的第一个病人十年前截肢,此前手臂麻痹了几年,截肢后幻肢产生麻痹。他来看病的时候,我给了他一个这样的镜盒,病人将疼痛痉挛的幻肢左臂放到镜子左侧;右臂则放在镜子右侧,并做出和左臂同样的姿势。然后病人看着镜中,他感觉到了什么?他感觉幻肢又复活了,因为他看到了镜中的手臂,就好像他的幻肢又重生了。接着我说:“现在动一下你还在的手指,同时对镜子里面看,这样你会看见自己的幻肢正在移动”。很好理解,对不?但惊人的是,病人说:“天,我的幻肢又在动了!”疼痛也随之减轻。(掌声)我的第一个病人来看病时,我叫他看着自己幻肢的镜像,他咯咯笑起来,说:“我看见我的幻肢了。”他不傻,知道这不是真实的,只是个镜像,但这是非常鲜活的体验,接着我说:“动一下你真实的那只手和幻肢手”。他说:“我可没法移动我的幻肢手,你知道的,很疼。”我说:“那动一下正常的那只手吧。”他说:“哦,天,我的幻肢又在动了,简直不能相信,我的疼痛也好些了。”接着我说:“把眼睛闭上。”他闭上眼,我说:“动一下你正常的那只手。”“厄,感觉不到了,它又握紧了。”“睁眼。”“哦,天,又在动了!”他就像个进了糖果店的小孩。

所以,这证明了我关于习得性麻痹和视觉信息所起重要作用的理论,但我可不会因为让人成功移动幻肢而获得诺贝尔奖。(众笑)细想之下,这种能力完全没有用处,但我开始意识到:也许你在神经科学中观察到的其他类型的麻痹,比如中风,也许都有习得的成分,都能用一个装了镜子的简单装置予以克服。我对那位病人说:“把镜子带回家,自己练习一两个礼拜,也许你能扔掉镜子,解除习得性麻痹,开始移动幻肢,消除疼痛。”他说“好啊,我带回家。”我说:“两块钱而已,带回家吧。”于是他把镜子带回了家。两周后他打来电话说:“大夫,你一定不相信。”我说:“什么?”他说:“它不见了。”我说:“什么不见了。”我还以为镜子或者盒子可能不见了。他说:“不不不,这个跟了我十年的幻肢,它消失了!”我觉得担心了,我改变了这个人的体象,人类被试啦、研究伦理啦方面会有什么问题?我说:“你觉得困扰吗?”他说:“才没有!过去三天,我没了幻肢,于是就没了幻肢肘关节痛,没了握拳,没了幻肢上臂疼痛,所有这些疼痛都消失了。但问题的,我的幻手指还挂在肩膀这边,你的镜子够不到,你能不能把镜盒改装一下,好让我用脸贴着镜子,在镜子里看见自己的幻手指?”(众笑)

我一直觉得这像是魔术。为什么会发生这样的事?因为脑面临巨大的感觉冲突,它收到视觉信号,说幻肢又回来了;但另一方面,又没有来自肌肉的信号证明它真的回来了;你的动作信号也在告诉你手臂没在动。在这种冲突之下,脑就说:“少来啦,根本就没有什么幻肢,这条手臂已经不在了。”手臂一旦消失,附带的好处就是疼痛也一并消失,因为不可能有一种不依附形体的疼痛漂浮空中。其他研究团体在几十个病人身上试验了这种疗法,也许能称为治疗幻肢疼痛的有价值的方法。还有人在中风病人身上试验这种疗法,有的中风瘫痪也是习得的,或许也能用镜子加以克服,临床试验也正在进行中。

好了,接下来开始讲第三部分,是关于另一个奇怪现象的,它叫做“联觉”(Synesthesia),是由达尔文的表亲弗朗西斯.高尔顿在十九世纪发现的。他指出,人群中某些成员,其他方面均与常人无益,却有如下特别之处:他们看到一个数字时,就能感受到色彩。5是蓝色的,7是黄色的,9是靛色的。这些人其他方面完全正常。有人能在音符中看出颜色,升c是蓝色的,升f是绿色的,另一个音符可能是黄色。为什么会这样?高尔顿把这称为“联觉”――感觉的混合。对我们来说,感觉之间是分开的,但有人会混合,为什么会这样?还有一个有趣的现象,就是联觉会遗传,高尔顿认为其中有遗传学基础。此外,在艺术家、诗人、小说家当中,联觉比其他人常见八倍。为什么会这样?我就要回答这个问题,此前没有人回答过。

好了,什么是联觉,成因是什么?有许多理论做出解释。一种理论认为,他们就是疯了而已。那算不上什么科学理论,所以别管它了。另一个理论是这些人吸了毒,或许有点道理,因为联觉在湾区比在圣地亚哥常见。(众笑)我们来问问自己:联觉到底是什么?我们发现,图中梭状回里的颜色区和数字区彼此接近,因此我们认为,在颜色区和数字区之间发生了意外串线(cross-wiring),所以,每次你看见数字,就会同时看见颜色,于是就有了联觉。那么为什么会出现串线呢?记得我说过这是遗传的。这就给了你线索,说不定是某个变异的基因引起了串线。我们每个人在出生时,脑中的所有区域都彼此相连,它们后来被修剪成为脑中的不同模块。有一个基因控制这种修剪过程(trimming),当这个基因发生变异,修剪就不完全。如果是数字区和颜色区没有断开,你就有数字-颜色连觉;如果音符区和颜色区没有断开,你就有了音符-颜色联觉。那么,如果脑中的一切区域都彼此相连呢?好,想一下艺术家、小说家和诗人之间有什么共通的地方。他们都能进行类比思考(metaphorical thinking),将看似无关的想法联系在一起,比如“朱丽就是太阳。”这句话的意思难道是“朱丽是个发光的火球”吗?精神分裂的人会那么想,但那是另外一回事。正常人会说:“意思是她像太阳一样温暖发光,哺育他人。”他马上就能领会其中的联系。假设联觉者人的脑中发生串线,再假设概念也位于脑的不同部分,那他们的脑就更有可能倾向于类比思考,更有创意。因此,艺术家、诗人、小说家中具有联觉者就更多。

下面看最后一个演示。我将向诸位展示:你们全都有联觉,只是自己不承认罢了。图中是我称为“火星字母”的东西,其中一个叫“kiki”,另一个叫“buba”。


哪一个是“kiki”,哪一个是“buba”呢?多少人觉得左边是“kiki”,右边是“buba”,举下手。好了,有一两位变异人。多少人觉得左边是“buba”,右边是“kiki”,举下手。百分之九十九的人。好了,诸位都不是火星人,你们是怎么认出火星字母的?因为诸位都在进行跨模块的联觉抽象,意思是,你觉得右边那个尖尖的东西看上去像“kiki”。在你的听觉皮层中,“kiki”的声音很像尖尖的视觉形象;这看似幻觉,但在你的视皮层和听觉皮层分别处理视觉和听觉信号时,脑能够抽取两者的共性。我们现在知道,这发生在脑的梭状回,因为那里受损的病人无法正确判断“buba kiki”对应的字母,同时也失去了比喻的能力。你要是问他:“‘发光的未必是黄金’这句话是什么意思?”他会回答说:“意思是会闪光的金属不一定是黄金,你得测试具体成分。”他完全不明白其中的比喻意义。这个脑区在人脑中的体积比低等灵长类中的大八倍。这边的角回(angular gyrus)区域很有意思,因为它是视觉、听觉和触觉的交汇处。人类的角回特别大,我认为这是许多人类特有的能力,比如抽象、类比,和创意的基础。这些问题,哲学家已经研究了上千年。现在我们科学家能够通过脑成像、研究病人,还有提出正确的问题来开始进行探索了。谢谢。 

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