波特蘭，俄勒岡州，還是波特蘭，緬因州，哪個城市更靠北？除非出於某種原因，你最近記住了所有美國大城市的緯度，否則你可能只在腦海中有一個大致的美國地圖，並且最多隻能回憶起它們位置的大概心理影像。或者，也許你的心理影像非常精確，以至於你知道正確的答案（波特蘭，俄勒岡州）。這種在腦海中 conjuring 影像的能力對你來說似乎是理所當然的，但從科學的角度來看，它絕非如此。
大腦如何生成和處理心理影像一直是研究界爭論的焦點。這個問題的解決將闡明我們意識體驗的一個重要方面 [參見克里斯托夫·科赫的“你腦海中的電影”；《大眾科學·心靈》，第16卷，第4期，2005年]。問題的核心是一個更基本的問題，哲學家們已經思考了數千年：思想是由什麼構成的，它們在大腦中是如何表示的？與近年來神經科學的許多其他領域一樣，腦成像技術正在提供一些見解。
清晰還是模糊
自古代以來，哲學家們一直在思考心理意象的起源和目的。第一個使用科學方法來研究這個問題的人是著名的人類學家和統計學家弗朗西斯·高爾頓，他是查爾斯·達爾文的表弟。1880年，他在《心靈》雜誌上發表了他對眾多同事和朋友進行調查的結果。他設定的任務是讓所有受訪者想象他們早上吃早餐的桌子。高爾頓對他的測試物件能夠回憶起的細節數量以及影像的確切構成方式感興趣。換句話說，它有多麼色彩鮮豔和生動？結果讓他感到困惑：他的受訪者報告的影像質量差異很大，而且在所有人中，他的研究人員同事絕大多數報告說，他們的內在影像是模糊的、晦澀的，或者根本不存在。
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這怎麼可能呢？後來的研究人員注意到高爾頓提出研究問題的方式存在方法論上的缺陷。一個人的心理影像根本無法與另一個人的心理影像進行比較。他的問題“你的心理影像有多清晰？”中缺少某種統一的參考點。
1973年，英國心理學家大衛·F·馬克斯最終提出了一個找到這種指南的工具。現在在倫敦城市大學的馬克斯開發了視覺意象生動性問卷 (VVIQ)，它仍然是用於此目的的最廣泛使用的工具。VVIQ 要求受訪者將他們的心理意象的清晰度與實際觀看某物時的感知質量進行比較。測試物件被要求想象各種場景，然後在五點量表上對他們看到的心理影像的生動程度進行排名。答案範圍從 1（“非常清晰且與正常視覺一樣生動”）到 5（“根本沒有影像，你只‘知道’你在思考一個物體”）。使用這種方法，馬克斯發現，極少數人聲稱看不到任何心理影像，而略多的人說他們“幾乎什麼也看不到”。
比較心理影像的質量是一回事；瞭解它們在大腦中的基礎是另一回事。專家們普遍認同口頭（即非影像）表徵。目前的共識是，這種想法是由所謂的命題構成的——即，物件及其屬性之間的聯絡。例如，“圓形（球）”意味著球通常是圓形的。更復雜的想法是透過將許多命題相互聯絡起來而產生的。
但是，當涉及到心理意象時，根本沒有共識：描述主義者認為，內在影像也可以以這種不可簡化的簡單陳述的形式來表示。根據這種理論，即使像狂野的狂風肆虐的風景這樣複雜的心理意象也是由命題構成的，這給了我們一種主觀的“好像”我們正在看到影像的感覺。
相反，影像主義者提出的各種理論認為，心理影像是在大腦中以圖形方式實際表示的思想，而不是以命題的形式表示。在 20 世紀 60 年代，研究人員，特別是認知心理學家，開始聲稱心理意象是一種與其他形式的心理表徵根本不同的形式。
1971 年，斯坦福大學的羅傑·N·謝潑德和傑奎琳·梅茨勒證明，物體在內心眼中必須旋轉的角度越大，旋轉它所需的時間就越長。一個合理的結論是，物體以影像形式在大腦中表示——甚至可能是以三維形式表示。你可以自己測試另一個例子。想象大寫字母 D，並將其逆時針旋轉 90 度。現在取大寫字母 J，將其貼上到你剛剛旋轉的 D 的下邊緣的中間。你看到了什麼？最常見的答案是雨傘的線條畫。這意味著人們能夠在他們的內心眼中賦予物體新的含義——就像他們可以對真實影像做的那樣。如果意象僅僅由單獨的命題聯絡組成，這幾乎是不可能的。
影像主義方法最著名的代表是哈佛大學心理學家斯蒂芬·M·科斯林。他的模型假設視覺記憶以命題形式儲存，或者以類似的方式編碼——類似於數碼相機壓縮影像資料以儲存它們的方式。然後，記憶將資料傳輸到一個科斯林稱之為“視覺緩衝區”的系統。在這裡，影像中包含的命題資訊被轉換並以圖形方式表示，其方式類似於數碼相機在取景器中顯示影像的方式。
這個視覺緩衝區到底由什麼組成，長期以來一直不清楚。科斯林現在認為他知道大腦的哪個部分可能對此負責：視覺皮層中的神經細胞，其空間排列反映了視網膜中光感受器細胞的空間排列。根據這個想法，落在視網膜上的棋盤格光模式會刺激以可比較模式排列的皮層神經元——換句話說，神經細胞以圖形方式製作所見影像。當我們在腦海中看到影像時，我們實際上是在看到它們；然而，我們視覺中心的輸入來自記憶，而不是感覺器官。
如果這個理論是正確的，那麼內心眼中的意象必須從視覺皮層經過看到影像所需的通常處理步驟。使用假地圖的實驗表明，情況很可能就是這樣。科斯林使用了一張小島的圖畫，他在上面標記了海灘、燈塔、樹木和大象等各種點。測試物件被要求記住這張地圖，特別是點和物體的位置。然後他們被要求想象海灘本身，並在他們看到心理影像時告訴技術人員。此後不久，他們被告知另一個點的名稱。然後，研究物件被要求在他們的心理地圖中搜索這個新地點，並在他們“找到”它時，即當他們有它的心理影像時，按下按鈕。
在這個實驗和類似的測試過程中，科斯林反覆發現，這兩個點在虛構地圖上的距離越遠，他的測試物件執行這個動作所需的時間就越多。他得出結論，這張地圖一定是以影像的形式在大腦中表示的，他們必須用他們的內心眼睛“掃描”影像才能找到問題中的點——這與看真實地圖時發生的情況完全相同。另一方面，科斯林認為，如果地圖上的位置知識是以命題形式存在的，那麼反應速度將始終大致相同。
儘管科斯林和其他影像主義者提出的經驗證據令人印象深刻，但他們的批評者，即描述主義者，並不打算放棄。特別是，羅格斯大學的心理學家澤農·皮利辛和澳大利亞新南威爾士大學的彼得·斯列扎克多年來一直在批判性地分析影像主義者的實驗。皮利辛提出了他所謂的“零假設”，試圖證明關於心理意象的準影像處理的廣泛理論與已知事實不符。
他聲稱，影像主義者的發現源於測試物件知道實際觀看是如何發生的這一事實。科斯林和他的同事只是指示他們的測試物件使用這種“內隱知識”，並將他們自己的命題影像表徵視為具有實際影像的特徵。為了證明這一斷言，皮利辛提出了以下實驗。他指示他的測試物件記住一張地圖，其中各個點用小燈標記，在任何給定時間只有一個小燈亮著。然後，他們被要求撥動一個想象中的開關，這時，那個燈熄滅了，另一個燈亮了——也就是說，從一個點跳到另一個點根本不需要時間。當他的測試物件在心理上在地圖上漫遊時，發生變化所需的時間與任意兩點之間的距離無關。
對於皮利辛來說，這證明了地圖必須以命題方式表示，因為儘管測試物件據稱正在使用他們的影像表徵，但實際上沒有跡象表明他們需要在腦海中掃描地圖才能從一個點切換到另一個點。根據皮利辛的說法，內心眼中的物體和我們實際看到的東西遵循完全不同的規律[參見前頁的插圖]。他寫道：“視網膜/皮層上的影像尚未被解釋，而心理影像是解釋。”
其他研究人員用腦損傷患者的案例研究來支援這一立場，例如 M.D.。在遭受腦損傷後，M.D. 不再能夠識別他在現實世界中看到的物體。然而，他仍然能夠在他的內心眼中想象它們，並且他仍然可以準確地繪製它們——儘管他隨後無法識別他剛剛繪製的東西。像這樣的缺陷幾乎不可能與心理影像和真實影像的統一處理的概念相協調。
經驗證據是否使我們更接近解決關於心理影像如何產生的 30 年之久的爭論？也許吧。在過去的十年中，新的成像技術已經開始展現出解決爭端的希望。
觀察內部
如果科斯林是對的，那麼視覺表徵和實際視覺必須啟用大腦的相同區域。而這正是科斯林在 1997 年發現的。在一項使用正電子發射斷層掃描 (PET) 的研究中，視覺表徵和實際視覺刺激的區域有三分之二相對應。特別是初級視覺皮層，科斯林認為它是我們心理影像的起源，似乎在想象過程中被啟用。
儘管如此，其他幾個研究團隊一直未能重複科斯林的 PET 結果。伊莎貝爾·高希爾和她在範德比爾特大學的同事證明，當要求測試物件在腦海中旋轉幾何體時，參與物體識別的中心沒有表現出特別的活動——但是當他們實際觀看這些物體時，就會出現這種活動。相反，頂葉中平衡視覺資訊和身體空間位置的區域在旋轉過程中被啟用。
此外，如果資訊採用與視覺皮層相同的通路，我們是否不應該發現難以區分心理影像和外部影像？這些影像是否不會不斷相互干擾？並且透過引申，如果我們最大限度地減少這種干擾，我們是否不應該能夠使心理影像更清晰？然而，許多人在睜開眼睛時比閉上眼睛時更能看到心理意象。這是魁北克主教大學的心理學家斯圖爾特·J·麥凱爾維在對大量關於影像表徵的實驗結果進行薈萃分析時發現的。
在所有討論中，心理意象的一個方面或多或少被忽視了：視覺表徵和記憶之間的聯絡。根據科斯林的說法，心理快照衰減得相對較快。然而，我們所有人都意識到了反例。某些書籍中描述的場景可以在我們的腦海中留下極其生動的視覺表徵。後來，有時在幾年之後，當製作電影版本時，我們可能會感到失望，因為螢幕上的場景遠不如我們腦海中的場景那麼強烈。
想象的細節有時會侵入我們對真實事件的記憶。已經對這種現象進行了大量研究。華盛頓大學的心理學家伊麗莎白·F·洛夫特斯和其他人發現，在閱讀了一本描述在超市迷路的記憶的小冊子後，許多受試者突然報告回憶起他們小時候也迷路了。在閱讀之前，他們報告說無法回憶起這樣的場景——之後，他們在不知不覺中將書中的影像偷運到他們自己的記憶庫中。
有一件事是肯定的：關於心理意象的最終結論尚未發表。科斯林和皮利辛在 2003 年的《認知科學趨勢》雜誌上提出了他們不同的觀點，彼此針鋒相對，幾乎毫不掩飾敵意。尋找實驗證據——一記重拳——仍在持續進行。