几年前,在纽约,我同一位老练的窃贼阿波罗·罗宾斯(Apollo Robbins)呆了几天。在拉斯维加斯,他是一个专业魔术师,擅长所有常见的舞台戏法和魔术。可是,当他在咖啡馆里坐在我旁边表演时,他才是最引人注目的。这是因为咖啡馆里没有雾气、聚光灯、穿着比基尼的助手和音乐,所有这些东西在戏法和魔术中都是为了让观众分心的障眼法。他凭空拉出硬币,向我抛来突然消失的纸球,然后偷了我的手表——这一切就发生在我观察他的每一个动作之时。而我自称是视知觉的专家。阿波罗给人留下深刻印象的行为是,他从我儿子那里拿了一张卡片并贴到自己的前额上。卡片在众目睽睽之下被展示,可是我儿子却还在纳闷它去了哪里,因为他的注意力牢牢地集中在魔术师的手上。
在与阿波罗及像他一样的其他人相处中,我学到的东西是:盗贼和魔术师是操纵他们观众的注意力的高手。如果阿波罗能将你的注视或注意力引导到他的左手,那么你将对他右手的动作视而不见,即使你正注视着它。
你注意的空间焦点被称为注意的聚光灯。任何被这一内在灯光所照到的对象或事件会被优先处理,并被更快地识别且差错更少。当然,有光线的地方,就有阴影——通常没有被注意到的对象或事件就几乎不会被感知。
让我们从热闹的曼哈顿咖啡馆转移到大型的磁共振成像(MRI)扫描仪的形似棺材的幽闭空间,大型的磁共振成像扫描仪有几吨重,内部空间狭小,声音嘈杂。你躺在狭窄的圆筒内,尽量保持不动甚至不能眨眼,因为任何运动都会使信号受到影响。你通过一面镜子注视计算机显示屏上显示的扑克牌的红心王牌,与此同时机器检测着你脑的血流量。神经科学家不擅长耍花招,因此,他们通过把一个经过精确计时的第二幅图像投射到你的眼睛,来操控你所看到的东西。如果进展顺利,这种误导作用会同魔术师的误导效果一样——你不会看到红心王牌。第二个图像掩蔽了第一个,致使你看不见纸牌。你看,但没有看到,这与约吉·贝拉(Yogi Berra)的名言“见多识广”相反。
我当时的研究生土谷尚嗣(Naotsugu Tsuchiya)完善了这项技术,他称其为“连续闪动抑制”。其工作方式是,在向你的一只眼睛投射扑克牌图像的同时,连续向你的另一只眼睛闪烁大量色彩鲜艳的重叠矩形,诸如荷兰画家皮特·蒙德里安(Piet Mondrian)的画作。如果你眨了这只眼睛,红心王牌是可见的,但如果你保持双眼睁开,纸牌就会连续几分钟被隐藏起来,因为它会被展示出来使你分心的不断变化的彩色矩形所遮蔽。
这类强有力的掩蔽技术是视觉研究蓬勃发展的一个原因。使用该技术,比较容易使人们看但却看不到,也比较容易操纵人们的感知——这比欺骗其他感觉更容易。嗅觉和你是谁的感觉更强健,更不易被操作。我无法使你混淆玫瑰的香味与蓝纹斯第尔顿奶酪的香味,或使你相信在此刻你是英格兰女王,下一刻是麦当娜。
最好的实验是除了感兴趣的变量以外所有其他因素都保持固定不变。这样,对于整个系统的行为而言,差异才能被分离出来。神经科学家使用磁扫描仪对当你看到红心王牌时的脑活动与当你正在看却因为被掩蔽而没有看到红心王牌时的脑活动进行比较。通过考虑差异,他们能将看到纸牌的主观体验的独一无二的活动分离出来,从而通过跟踪意识的足迹去追踪它的隐身之处。
红心王牌的图像刺激你眼睛的神经细胞,即视网膜神经节细胞。它们的轴突组成视神经,这些视神经将视觉信息传送到脑本身。这些细胞通过一阵突发的动作电位对红心王牌做出反应,即第2章所描述的短暂的、全或无脉冲。眼睛的输出不依赖于眼球的所有者是否有意识。只要眼睑是张开的,视神经就会忠实地发放外部存在的信号,并将其传递给大脑皮层的下游结构。这个活动最终会触发处于活跃状态的皮层中神经元的稳定联合体,它表达了一个关于红心王牌的有意识的知觉印象。这是如何发生的是第8章要讨论的主题。
然而,遇到来自另一只眼睛(这只眼睛受到持续变化的颜色矩形的刺激)的视神经中持续的更有力的峰值波的竞争,因此无法形成任何联合体。这些峰值触发它们自己的神经联合体,结果你看到的是闪烁的彩色表面,与此同时红心王牌仍然是不可见的。
要理解接下来的实验,我简要解释核磁共振成像的基本原理(由于其负面内涵,词语“核”已被去掉了)。磁共振(MRI)扫描仪产生强大的磁场,约为地球磁场的100000倍。某些元素(包括氢)的核像小型磁铁棒一样运动。当你进入扫描仪的强磁场,你身体内的氢核与这个磁场对齐。你身体重量的一半多是水,水由两个氢原子和一个氧原子组成。磁共振成像扫描仪将一个短暂电波脉冲发送进你的颅骨,将原子核分出队列。当原子核松弛恢复到它们原初状态时,它们会发出衰减的电波信号,这些信号可以被识别并被加工成一个数字影像。这样一个图像揭示出软组织的结构。例如,它能区别和标定出脑的灰质与白质之间的界线。磁共振成像比X射线更敏感。在定位和诊断组织损伤(从肿瘤到创伤)时,磁共振成像技术给病人带来的风险是微不足道的。这项技术正在给医学带来彻底的变革。
功能磁共振成像(fMRI)依赖血液供给的偶然属性来揭示脑区的活动,而磁共振成像能使人们看清楚组织的内部结构。因为活跃的突触和神经元消耗能量,因此需要更多的氧——它由循环的红细胞中的血红蛋白分子来传递。当这些分子给周围组织释放出氧气,它们不仅改变颜色——从动脉的红色到静脉的蓝色——而且也有轻微的磁场变化。神经组织的活动导致了新鲜血液的数量和流量增加。血液供给的变化,称之为血液动力学信号,可以通过发送电波到颅骨内并仔细侦听它们的回波进行跟踪。记住,功能磁共振成像不直接测量突触和神经元的活动——该活动的发生以毫秒计。相反,它使用一个相对迟缓的代理——血液供应的变化——它的升降以秒计。功能磁共振成像的空间分辨率被限定在一个豌豆大小的体积单元内(三维像素),包括约100万个神经细胞。
所以,脑是如何对心智没有看到的事物做出反应的?
值得注意的是,未看见的图像能在皮层留下痕迹。许多无意识加工能被初级视觉皮层(V1)获取。来自眼睛的信息最终会聚在初级视觉皮层。它位于头部背面凸起的上方,是第一个评估图像信息的新皮层区域。大脑皮层的其他部分也对受抑制的图像产生反应——尤其是高阶视觉区的串联部分(V2,V3,等等),它们从初级视觉皮层和杏仁核延伸出来,杏仁核是一个杏仁大小的结构,处理诸如恐惧或生气面孔的情绪刺激。
一般说来,从视网膜剔除脑的视觉区越多,意识所受的影响就能越强烈地被感受到。当预期、偏见和记忆在高阶脑区发挥更大作用时,外部世界的影响就会相应地减弱。在皮层“梯形”的上部,主观心智体现最强烈。那是它的栖息地。
这意味着,不是所有的皮层活动对意识感觉都是充分的。如果上级神经元不反射这个活动的话,那么即使初级视觉皮层中的100万个神经元在起劲地发放,其汹涌的峰值活动可能也不会引起一次体验。这些还不够。或许这个活动必须超过某个阈值?或许皮层背面的一组特定神经元必须与额叶神经元建立互惠对话。或许这些神经细胞必须共同兴奋,以花样游泳般的一致方式发放动作电位。我怀疑,只有满足这三个条件,信息才能被有意识地感知。这样的结论引起了一场激烈讨论,即视觉加工层级中早期的神经元在何种程度上对产生有意识的知觉印象负责。
明尼苏达大学的Sheng He和他的团队做了一个值得注意的实验。在实验中,实验者让志愿者一只眼睛看着一个裸男或裸女的图片,同时不断地向其另一只眼睛闪烁彩色矩形,致使他看不见裸体。尽管如此,细致的检验表明,不曾被看见的裸女图片吸引了男异性恋者的注意,而裸男的图片却令他们厌恶。可是这是隐蔽出现的,没有被意识的雷达捕捉到志愿者没有看到裸体但仍然投以注意。相反,女异性恋者以及男同性恋者的注意则被不曾看见的裸男图片所吸引。在功能上,这是有意义的,因为你的大脑需要了解潜在伴侣。这个实验结果也肯定了欲望本质上是无意识的这个普遍的、老生常谈的看法。
- 推荐序
- 译者序
- 第1章
- 第2章
- 处于科学萌芽期的无忧无虑的童年
- 研究神经细胞的生物物理学
- 加州理工学院、教学、研究和物理学家眼中的脑
- 再次面对意识的冲击
- 第3章
- 感受质和自然世界
- 意识的功能是什么?
- 对意识定义的困难
- 论动物的意识
- 论自我意识
- 第4章
- 在脑中发现意识
- 一览无余的隐藏物体
- 并非所有的神经元都参与意识
- 新皮层的高级区的神经元与意识紧密相关
- 注意到某物,可却没看到它
- 第5章
- 调节意识特定内容的一些灰质小块
- 概念神经元编码了霍默·辛普森(Homer Simpson)和詹妮弗·安妮丝顿(Jennifer Aniston)
- 两个皮层半球中的每一个都能产生意识
- 意识能够永久地消失,留下一具僵尸
- 第6章
- 脑中的僵尸行动者
- 社会无意识
- 无意识无处不在的影响对我的探索意味着什么?
- 第7章
- 自由的强立场与实用立场的细微差别
- 经典物理学与决定论:钟表装置的宇宙
- 钟表装置宇宙的终结
- 心智针对一个量子事件而实现另一个量子事件的自由是有限的
- 作为对行动的事后想法的意志
- 自主性,或这个有意识的意志体验
- 评估这个处境
- 第8章
- 狗,或者意识是出自脑吗
- 意识内在于复杂性
- 意识与信息理论
- 整合信息理论
- 泛心论与德日进
- 一个谦逊的临别想法
- 第9章
- 严重受损患者的意识测量仪
- 运用光遗传学追踪意识的踪迹
- 来到新视域
- 第10章
- 二元论、灵魂和科学
- 宗教、理性和弗朗西斯·克里克
- 自然神论,或作为神圣缔造者的上帝
- 有神论,或作为介入者的上帝
- 启示和经文有帮助吗
- 我曾有过田园牧歌的生活
- 将我的旗帜钉在桅杆上
- 注释
- 第1章
- 第2章
- 第3章
- 第4章
- 第5章
- 第6章
- 第7章
- 第8章
- 第9章
- 第10章
- 译后记