人類,像所有靈長類動物一樣,是高度視覺化的生物。我們大腦後部的大部分都用於視覺處理,而皮層的一半與視覺有關。此外,當視覺輸入與其他感官的線索衝突時,視覺往往占主導地位。這種至上性就是為什麼例如腹語術如此引人入勝的原因。我們看到假人在說話,並且我們被愚弄地聽到聲音來自它——科學家稱之為“視覺捕獲”的情況。(然而,閉上眼睛,我們可以正確地將假人的聲音定位到腹語術表演者。)
如果來自視覺和觸覺的資訊不相容,視覺主導地位可能會導致我們實際感受到的事物與僅依賴觸覺(不看)時不同。
[分隔符] 彎曲的觸控
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在詹姆斯·吉布森在 20 世紀 30 年代進行的一個簡單但引人注目的演示中,首先向受試者展示一根短而直的金屬棒,並要求他在閉著眼睛的情況下感受它。當然,他正確地感覺到它是直的。然後他放開杆子,被要求睜開眼睛向下看。他不知道的是,這是同一根杆子,但透過楔形稜鏡觀察,這導致杆子看起來是彎曲的而不是直的。毫不奇怪,他現在報告說看到一根彎曲的杆子。但是,當他看著杆子時伸手去觸控它會發生什麼呢?受試者報告說沒有任何不尋常之處:他們沒有注意到感官之間的競爭、不穩定或平均;他們看到的彎曲的杆子,他們也只是感覺到是彎曲的。
簡而言之,視覺重定向了觸覺感知,因此不會體驗到衝突。同樣,感知研究員歐文·洛克(Irvin Rock),當時在葉史瓦大學,在 20 世紀 60 年代表明,當單個簡單物體的形狀或大小感知在感官之間發生衝突時(透過引入扭曲透鏡),主動觸控傳達的感知被修改為符合視覺感知。
視覺影響觸覺的另一個例子發生在幻肢患者身上。在手臂截肢後,絕大多數患者繼續生動地感受到缺失手臂的存在,這種現象在 19 世紀後期被醫生和作家西拉斯·威爾·米切爾(Silas Weir Mitchell)稱為幻肢。許多人報告說,他們的幻肢是僵硬的,麻痺在一個恆定或固定的位置,並且這種體驗有時是痛苦的。
我們想知道幻肢手臂中的觸覺是否會受到視覺輸入的影響。我們將一面鏡子放在病人面前的桌子上,沿著他的中線,並要求他將完好的手臂和殘肢/幻手對稱地放置在鏡子的兩側 (a)。當他看著鏡子中正常手的倒影時,他體驗到幻肢在視覺上覆活了。值得注意的是,如果病人在看鏡子中的倒影時移動他的正常手,以前僵硬的幻肢似乎變得活躍起來;他不僅看到了手,而且感覺到它在移動。在某些情況下,這種感覺似乎減輕了與幻肢相關的疼痛。
視覺捕獲效應也表明我們需要對世界進行單一的、明智的敘述。也就是說,我們(我們的大腦)傾向於重新解釋或丟棄某些資訊,即使這樣做可能會產生錯誤或錯覺(如腹語術表演者)。視覺的這種影響導致了研究中的一種視覺沙文主義,導致科學家較少關注其他感官。
[分隔符] 頭部被觸控?
這些跨模態錯覺的神經基礎尚未得到詳細研究。埃默裡大學的克里希·薩蒂安(Krish Sathian)和哈佛大學的阿爾瓦羅·帕斯夸爾-萊昂(Alvaro Pascual-Leone)最近的工作表明,在某些情況下,體感訊號(與觸覺有關的訊號)可能會在初級視覺皮層中看到——例如,在盲人布萊葉盲文閱讀器中。在大腦體感中心處理的觸覺訊號實際上可能會將反饋一直髮送到視覺處理的非常早期階段,而不是僅僅在更高的水平上組合。關於視覺捕獲的研究表明,反之亦然——即,視覺輸入可能會投射到傳統上被認為是初級體感皮層的地方。感官之間的這些相互作用,除了教育我們關於資訊處理的大腦機制外,還可能為神經系統疾病的康復提供有用的工具。
我們想在這裡考慮一些與視覺錯覺驚人地相似的觸覺錯覺。嘗試以下實驗。將兩枚硬幣放入冰箱冷藏至冰涼(可能 20 分鐘)。取出它們並將它們放在桌子上,在一枚保持在室溫的類似硬幣的兩側,使這三枚硬幣現在形成一行。現在將一隻手的食指和無名指的指尖放在兩枚冰冷的硬幣上,並將中指放在中間的硬幣上。令人驚訝的是,中指感覺同樣冰冷。也許大腦的溫度感應通路根本沒有分辨兩個離散來源的分辨能力。然而,除非中指與中性硬幣接觸,否則它不會感到寒冷;如果沒有任何觸覺從它身上發出,大腦不願意“填充”或將寒冷歸因於這個區域。
但是這種填充機制有多聰明呢?如果中指壓在天鵝絨或砂紙上而不是硬幣上會怎麼樣?它必須類似於食指和無名指觸控的東西嗎?如果是這樣,有多相似?而且,這種寒冷的插值是發生在感覺處理的早期階段——例如,在脊髓或丘腦(感覺輸入到大腦的“門戶”)中嗎?還是發生在“更高層”,即大腦的後期處理階段?
找出答案的一種方法是看看如果你只是向上彎曲中指,然後將另一隻手的中指放在它的位置會發生什麼。錯覺現在消失了,這表明填充發生在觸覺資訊處理的早期階段,而不是在大腦的空間表示的更高層次。(我們知道這發生在早期階段,因為來自兩隻手的感官訊號投射到大腦的兩個不同半球;來自它們的資訊只能在處理的相對後期進行比較。)
如果兩枚外側的硬幣分別非常熱和冰冷,那麼中間的硬幣會呈現平均溫度,還是會在兩者之間交替?中間情況呢?假設你將食指交叉在中指下方,這樣你就可以用食指在無名指和中指之間形成一行,中指和無名指放在冰冷的硬幣上。食指現在會因為其在空間中的中間位置而感到寒冷嗎?
讀者可能希望構想出他或她自己的實驗:這就是感知研究如此有趣的原因。你不需要成為專家就可以進行具有深遠意義的實驗。如果您嘗試這樣的實驗,我們很樂意收到您的來信。
讓我們嘗試一些不同的東西。將你的左手中指交叉在左手食指之上,在末端形成一個小 V 形。現在閉上眼睛,將手指形成的 V 形放在你的鼻子上 (b)。令人驚訝的是,許多進行這種“亞里士多德錯覺”操作的人報告說明顯感覺到自己有兩個鼻子!這種效果是如何產生的?
解釋這種現象的一種方法是意識到,鑑於手指的正常、習慣性的空間排列,你的左手中指的左側與你的左手食指的右側同時受到刺激的唯一方法是當它們觸控兩個物體時。因此,大腦將觸覺體驗解釋為“我一定有兩個鼻子。” 加州大學聖地亞哥分校的心理學家斯圖爾特·M·安斯蒂斯(Stuart M. Anstis)認為,鼻子並不是唯一可以產生知覺倍增的附肢。
最後,看看上面的視覺錯覺 (c)。信不信由你,左側圓形面板中的中間圓盤與右側的圓盤大小相同,但左側看起來更大,因為它被小圓盤包圍。這種光學技巧有力地證明了感知的背景性質。(持懷疑態度的讀者可以使用帶有兩個孔的紙板遮光器直接比較這兩個。)觸控是否有等效效應?
[分隔符] 果凍還是天鵝絨?
以下演示可能是一種相關效應。獲取一些粗雞籠網,最好安裝在木框中。然後將網放在你的手掌之間。到目前為止沒有什麼特別的。現在開始用手掌相互摩擦,中間夾著金屬絲。值得注意的是,你的手掌會感覺像果凍或天鵝絨。這種驚人錯覺的原因尚未確定。一種可能性是它與感知和發出尖銳金屬絲與皮膚上“中性”觸覺感覺之間的對比有關——尖銳的對立面是天鵝絨或果凍狀。在許多科學博物館中都可以找到這種錯覺的版本。
你甚至可以讓你的手“漂浮”——這是一個眾所周知的技巧,有時被稱為科恩斯坦姆效應,由我們的兒子賈亞克里希南·拉馬錢德蘭(Jayakrishnan Ramachandran)重新介紹給我們。站在敞開的門口中間,用你的手臂向兩側施加向外的壓力,就好像你要將它們推離你的身體一樣。大約 40 秒後,突然放開並放鬆,正常站立,讓你的手臂自然垂在身體兩側。如果你像我們大多數人一樣,你的手臂會不由自主地抬起來,彷彿被兩個隱形的氦氣球拉起來一樣。原因是什麼?當你施加持續的向外力時,你的大腦會習慣於將其視為“中性狀態”——因此當壓力突然消失時,你的手臂會向外漂移。
這個簡單的演示表明,你大腦的感覺區域不是來自你的感覺器官的訊號的被動接收者。相反,我們應該將它們視為與外部世界處於動態平衡狀態,平衡點在不斷變化的環境中不斷變化。