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事实证明,这些时期会持续几百毫秒。“我们所意识到的并不是真正的、当下的那个瞬间,而总是会晚那么一点点”,大约半个世纪前,富有独创精神的心理学家里贝特表达过这样的观点。当时他正在当地医院里研究那些进行过神经外科手术的患者,他们的颅骨上留着手术中为了暴露大脑皮层而钻的孔。12 在一项实验中,里贝特通过这个孔洞用电极棒刺激这一部分的大脑,这会引起身体很多部位的轻微刺痛感。令人惊讶的是,被试在被刺激500毫秒后才报告说感受到了刺痛,这可是足足半秒钟呢,要知道一个动作电位的跨度可能只有千分之一秒,在大脑的时间维度中这半秒钟就像永恒一样。里贝特的研究还发现,当刺激作用在距离大脑更远的身体部位,如作用在脚上,并在大脑中进行信号记录时,那么在大脑接收到传入的刺激信号和被试意识到这一刺激之间有一个明显的延迟。这不仅仅是让大脑在时间窗里登记一个输入的信号,以此确保即使是加工过程最慢的感觉也能到达,问题没有那么简单:对意识的觉察似乎要花费更多的时间。研究表明,当要求被试判断随机出现的图片是动物还是交通工具时,尽管大脑很早就记录到差异,但有意识的决定却出现得较晚(峰值出现在250毫秒左右)。13 这些至少持续数百毫秒的意识时期所提供的时间,刚好够神经元集合形成和解散。因此,对神经元集合的探索可以帮助我们理解大脑中发生了什么。
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这里有来自我们自己实验室的一系列图像,这些图片展示了在十一个不同的实验中,大脑皮层不同部位的神经元集合被激活后300毫秒时的样子。在视觉区,最高的活动最后大多会终结于深部皮层,而在听觉区则完全相反。研究表明,听觉和视觉的处理过程是有差异的,我们不能 轻易地将其还原为传统的突触活动,而要将其看作一种大规模神经元集合的动力的涌现。如果没有神经元集合的光学成像技术,我们便无法探测到这个过程。
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显然,在意识出现之前必然要经过250毫秒到300毫秒的时间,而在与主观体验建立联系时,是什么让这“量变”的时间产生如此“质变”的差异呢?如果这段时间对于意识来说是必须的话,那么神经元集合本身的特性可能包含解决问题的线索。神经元集合中单个神经元的工作方式并非孤立的、远距离通话式的,它们不仅仅依靠向大脑中某个遥远的神经元传递单一的信息来进行沟通。与此相反,神经元集合在其形成的几百毫秒中,本身是具有组织的,并且也是自给自足的。神经元集合的组装活动只在局部进行,这也就是为什么它像涟漪一样传播得很缓慢。重要的是,随后产生的涟漪(意识的程度)也将在一个时间窗,或时期中汇集到一起,因此意识的出现需要花费半秒钟的时间也就不奇怪了。14
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图8:在十一项不同的实验中,光学图像显示了视觉和听觉系统神经元集合之间的差异。15 按照时间框架,特殊位置的荧光信号最终下降到最大值(300毫秒)的20%以下。要注意的是,这一活动在视觉皮层中集中在深部,而在听觉皮层中则集中于浅表(彩色扫描图请见彩插6)。
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但这样仍然存在空间上的问题——大脑皮层那饼干模具样的客观排布是如何与听觉和视觉的主观差异 相对应的?如果每种感官所具有的独特感觉体验都以某种方式与大脑不同感觉区中神经元集合的特性有关,且神经元集合只有在几百毫秒后才能变得明显,那我们现在便可以用相同 的客观生理学量尺来区分视觉和听觉现象。即便如此,这把对应着听觉和视觉两种主观感觉的简单的量尺是什么呢?又在哪里呢?如果你必须要用某种通用单位或参照系向一个火星人描述听觉和视觉主观体验上的差异的话,你会说些什么呢?
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在我们能找到答案之前,想在我们客观监测的大脑中对现象学的内容进行定位是非常困难的。不过,我有一个建议:从生理学上讲,视觉主要(但不仅限于)探测空间边缘的差异,而听觉则主要(但不仅限于)探测时间差异。如果是这样的话,那么鉴于神经元集合的空间特性在特定的时间窗里具有如此大的变化,这种空间特性可以帮助我们设计某种新的神经科学工具。最终理想的结果是建立某种单一的时空标尺,某种能够被应用于主观意识的某个时期的描述性数学方程式。
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三、多感觉意识
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那么意识究竟是 什么呢?是某种单一的感觉,还是五种感觉的结合?每个人都同意感觉有五种不同的类型,因此人们想当然地推断意识也是以同样的方式工作,大脑肯定具有某种平行处理系统,永远都分成五种不同的感觉,这些感觉最后转变成各自独特的主观意识流。正如我们所知道的,这个看似简单的推理,是由已故的克里克和他的同事科赫提出的,他们致力于找出意识中针对“视觉意识”的神经连接,因为视觉意识明显不同于其他感觉,并可以独立于其他感觉单独运作。16
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尽管我们几乎无法想象,如果在现实生活中只有一种感觉,那会是什么样子,但在课堂上,我们将感觉是独立运作的这一假设展现了出来。追溯到1978年,一种基于这个前提的学习方法问世了。当时的观点是大脑可以被区分为三种“学习风格”:视觉(V),听觉(A)以及运动觉(K),即“VAK”。VAK最早是由美国教育学家丽塔·邓恩(Rita Dunn)和肯尼斯·邓恩(Kenneth Dunn)于三十多年前提出的一种新方法,这种方法既能解释儿童学习能力的个体差异,又能提供一种促进儿童学习的方法。17 老师们报告说,他们的学生们都根据所学的科目改变了自己对感觉的关注点。例如在艺术课上,学生们被要求将重点放在视觉注意上,而在音乐课上学生们被允许闭上眼睛。邓恩的理论得到了进一步的发展,他们提出,某些个体本质上就是“视觉”学习者,某些则是“听觉”学习者,还有一些是“运动觉”学习者——他们更喜欢运用触觉。18
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独立研究没有发现任何源自于VAK的学习改善,而这种方法唯一的优势貌似是调动了老师的积极性。那为什么还有人认为VAK范式在教育学方面产生的差异是吸引人的,或至少是令人信服的呢?再一次,这种理论源自大脑自主结构这一具有欺骗性的概念,或者源自存在那些被简单地称为“模块”的、具有独立功能的脑区的观念。可以确定的是,几百万年来,大脑进化出了许多看上去具有特殊作用的结构,现代人运用这些结构和特性中的多个部分来完成只有人类才能完成的事情。然而,否定整个VAK理论的依据是,这些功能模块只有在互相连接的情况下才能发挥作用,它们不能单独运作。
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认知神经科学家德阿纳提出了一个很好的例证,这项例证所阐释出的东西比VAK更加复杂,且更具有互动性。19 他要求被试在大脑扫描的同时进行一项重复性的数学计算,麻醉师经常会在患者逐渐失去意识的过程中让患者进行这种计算,具体来讲就是让被试从一百开始进行连续减七的运算。想象一下你躺在那里,实验人员要求你自己告诉自己“一百减七,九十三减七,八十六减七”等等。那些接受手术的患者通常不会做到这个计算的最后,但这项测验是通过记录被试最快需要多少时间完成这个任务,来测试其完全清醒状态下的思维敏捷性。这一连串的减七看上去似乎是一种很简单的过程,但当德阿纳用脑成像技术寻找在进行第一步计算时哪些脑区被激活时,结果发现仅仅第一步计算就会引起十到十二个不同脑区的激活。换句话说,这是另一项证明大脑是以整体方式进行运作的例子。
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相互连接性包含一种强有力的连接间的互动,这些进入大脑的连接来自我们的感觉器官。根据VAK的理论,如果观察一下作为灵长类的我们的大脑就会发现,视觉过程是大脑中最主要的过程,它占大脑的百分之三十,与之相对的触觉和听觉分别占大脑的百分之八和百分之三。20 我们会利用输入大脑的视觉信息来构建这个世界的空间“地图”,以此来理解事物之间的联系。即使对于先天失明的人来说也是如此,他们也构建着这样的地图。显然,盲人并非通过视觉获取最初的信息,而是通过触觉和听觉来获取信息的,但他们也像视力正常的人一样来处理这些信息。盲人会通过构建这个世界的地图来理解事物实际的位置和在概念上的位置。21 因此存在一种多感觉、“跨通道”的信息处理过程,在这一过程中无论信息是来自触觉、听觉还是视觉,都会互相关联,最后成为一个信息包。这种跨通道的信息加工过程是已经确定的脑功能的基本特征之一。
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我们每个人对于辨别事物是否同时发生都非常熟悉,如看到电视上新闻播报员嘴唇的运动就能判断它和听到的声音是否同步。在一项研究中,刺激分为看到的嘴唇运动与听到的声音同步和不同步两种情况,研究者对比了被试在两种情况下的大脑活动。22 结果发现,当二者同步时,视觉皮层和听觉皮层的部分脑区表现出累加效应,而当二者不同步时,这些脑区则表现出减法效应。由于视觉信息和听觉信息之间联系密切,因此这种辨别差异的能力在进化上有着重要的意义。在黑暗中,你需要能对突如其来的声音进行定位,毕竟,预料之外的噪声可能是你的下一顿美餐,或是把不幸的你变成美餐的捕食者。
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此外,能读懂唇语可以帮助我们在强噪音的环境下进行倾听。23 对于潜藏在这一效应背后的大脑真实过程的揭示,是通过对清醒的猴子观看或倾听自然视听刺激进行记录所获得的。研究人员发现,当接收多感官刺激时,来自单个脑细胞的反应模式变得更加可靠。与之相反,当视觉刺激与声音不匹配时,这种多感觉的强化则会被大大减弱。因此,即使在那些传统意义上只对单通道感觉进行简单的初级加工的脑区(初级皮层),多感觉的影响也会强化这些皮层脑区的信息加工。24
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已故的教育心理学家约翰·吉克(John Geake)曾进行过一项简单的实验来证明感官间的网络连接。25 研究中,他让一群儿童观看两组物体,但两组物体所包含的物体数量远大于限定时间内可以精确地数出的数量。即便如此,当要求被试说出哪一组包含更多的物体时,即使年仅五岁的被试也能给出相当准确的答案。然而,当其中一组物体被换成一连串快速的声音时(当然,这一连串声音也因为太快而无法计数),就有了关键性的发现。有趣的是,在对视觉和听觉输入刺激间进行比较的情况下,儿童表现出的准确性没有发生改变:他们依然可以判断出声音和物体的数量哪个更多。一个明确的结论是,传递信息的特殊感觉通道间是互不相关的。大脑会通过“更高”水平的脑运作来加工输入的信息,并将其“抽象化”。因此重要的是信息的内容而非媒介。
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尽管我们可以意识到五种不同的感觉,但我们的大脑在进行意识体验时通常不需要 对其进行剖析和分隔。学习(涉及所有类型的思考,因此也涉及意识本身)包括一个抽象的过程:无论我们从哪个感觉通道接收到信息,我们在对其做出某种反应前,都先要提取出其最基本的意义,并据此决定我们将采取的行动。我们在学校学习的历史课是个很好的例子。我们中的大多数都或多或少地知道一些关于国家宪法和里程碑事件的事情,我们可能通过不同的方法获得这些知识,可以是阅读书籍,或是在课堂上听老师讲课,又或是观看一部纪录片。但无论是通过何种方式获得了这些知识,这些知识大部分会被我们逐渐遗忘,因为事实上这些事情是无关紧要的。再举一个关于“抽象”过程的例子:春天里的某个清晨,你漫步在树林中,呼吸着新鲜的空气,看到明亮的绿叶,等等,这些最终会让你产生幸福的感觉。你并没有感到需要对其中不同的感觉加以区分。意识的瞬间是包含多种感觉的,多感觉这一整体比五种不同输入信息的简单叠加包含了更丰富的内容。
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当我们谈论主观意识的那个瞬间时,如果要说有什么的话,那便是不同的感官会相互加强。当你此时此刻正在边吃早饭边喝咖啡时,这种感官的协同作用尤为明显。患过重感冒的人都知道,堵塞的鼻子会让食物变得无味。舌头上的感受器可能接收到了很多味觉信息,但如果你的鼻子不能工作了,那你就完全无法体验到任何味道。有另一种简单的方法证明鼻子和舌头通常是一起工作的:如果你把一颗夹心糖豆含在嘴里,同时捏住鼻子,那你会感受到甜味但却没有味道。然而,一旦你释放你的鼻腔,味道就会涌入你的意识。26 味道的重要性可能或多或少取决于不同物质的特性,例如当鼻子堵塞时,人们不能辨认出咖啡、巧克力和大蒜,但却可以辨别出威士忌、葡萄酒和醋。27 此外,不同的气味可以改变最终的味觉体验。28
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鼻子之所以至关重要,是因为咀嚼所释放的能量分子通过口腔后部到达位于鼻腔通道上的感受器。我们可以闻到的气味的种类要比可以尝到的口味更加多样化。人类的舌头只有五种不同的感受器:甜、酸、咸、苦、鲜。鲜(umami)为日语词汇,其意思是“美味”,这个词由化学家池田菊苗(Kikunae Ikeda)于1908年首创。他研究发现鲜味中最重要的成分是谷氨酸盐,并对著名的增味剂谷氨酸钠(俗称味精)申请了专利。鼻腔中有数百种气味接收器,与那看似无限的气味种类相比,这五种有限的味觉不值一提。这意味着,味道和气味进行匹配和混合的可能几乎是无限多的,这便产生了我们主观上描述为各种各样味道的感觉。
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然而,我们都知道,尽管气味和口味可以被共同体验为味道,但它们也同样可以被单独感受为口味和气味。我们通过鼻子闻气味和通过喉咙后部品尝味道在神经学上是完全不同的现象。如果嗅觉和味觉信号同时到达大脑,那气味和口味会被整合成某种味道的体验。当你只是闻食物的气味或看到食物而不去品尝时,两种感觉的融合则不会出现。然而,即使你无法闻到将要吃的东西的气味,视觉本身也会对味觉产生巨大的影响。
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最近的研究向我们展示了视觉和味觉之间一种有趣的协同作用。研究者发现,单单是杯子的颜色,就可以影响人们对杯子里的热巧克力产生的口感:与白色或红色的杯子相比,用橘色或奶油色杯子盛的热巧克力喝起来更有巧克力味。令人惊讶的是,我们的感觉会受食物容器特征的影响,改变我们对食物的感知。29 即使是食物发生了简单的、物理形状上的改变,也能起到作用。如果一块奶酪有一个尖头而不是圆角,那它尝起来味道更浓郁。30 颜色间的反差越不强烈,食物尝起来越甜,其中的原因尚不明确。因此,用白勺子喝白酸奶要比用白勺子喝粉酸奶尝起来更甜。31
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如果视觉能在其他的感觉中发挥如此重要的作用,那听觉对味觉体验也有很大的影响也就不足为奇了。例如,一个安静的环境会增加咸味儿,而环境中嘈杂的噪声会降低咸味儿;喧闹的环境会减弱甜味儿,但却会增加食物的脆感。许多人可能都已经发现,磨咖啡的声音会增加咖啡的口感,嚼碎薯片的嘎吱声(适当的声响)也会使薯片变得更加好吃,而不恰当的声响则会产生相反的作用。这种现象甚至扩展到更加一般的文化背景中。一项研究发现,在贩卖法国红酒时,以手风琴音乐为背景要比以德国啤酒屋常用的音乐为背景卖出更多的法国红酒,前者卖出的量是后者的三倍以上。32
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触觉也可以提升味觉的整体主观体验。毕竟,我们是通过与食物进行身体接触来体验并区分它们的。比如说,脂肪尤其给人一种“满口”都是黄油和冰激凌的滑腻感,以及沙拉酱调料的那种油性和粘度。因此,大脑中有一片脑区包含着针对口中脂肪的质地做出反应的神经元。这些脑细胞不仅会被口中的脂肪油(如植物油)以及富含脂肪的食物(如冰激凌和巧克力)所激活,同时也会被具有类似油性质地的非食用物质所激活。汽水的味道也很大程度上受触觉的影响,尽管影响的方式不同。一瓶跑了气的啤酒和一瓶还在冒着二氧化碳气泡的啤酒相比,二者的口感是非常不同的。更普遍地说,不同食物或饮料的泡沫、黏度和顺滑度都会影响食用时的体验。33 甚至就连吃东西时用的不同餐具的触感都是非常重要的。例如,用一把很轻的塑料勺子吃酸奶比用银勺子吃口感更丰富,而且感觉酸奶更浓稠。34
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与触觉有着密切联系的另一种感觉是温度觉,并且它也深度参与了食用或饮用的整体意识状态的形成。例如,非常冷的冰激凌是没有什么味道的,温度的提高会增加食用者感知到的甜味。位于舌头上的味蕾在感知甜味、苦味和鲜味方面扮演着重要的角色,分子加工过程也在味蕾上进行,此外味蕾还负责调节对温度的敏感性。将食物的温度提高至十五摄氏度到三十五摄氏度之间可以增加对甜味的神经反应。在人群中大约有一半个体,仅仅通过加热或冷却舌头本身便足以引发味觉:使舌头升温会引发甜味儿,而降低舌头的温度则会导致酸味或咸味。35 此外,触觉和温度觉二者密切相关,共同发挥作用。嘴唇和手的触觉所对应的脑区在“躯体感觉”皮层中所占的比例是最大的,而这两部分正是人们啜饮热水时所涉及的躯体部位。所以,想象一下,当你啜饮双手捧着的那杯热巧克力时,大量的刺激涌入你的大脑——投掷石头的过程中加入了一种额外的力量。
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一个有趣的设想是五种不同的感觉涉及不同数量的“意识”,36 其中视觉得分最高,其次分别是味觉、触觉、听觉,而排最后的是嗅觉。但这里“意识”这一术语的使用方法是非常具有误导性的。意识不仅涉及直接感觉体验的程度,还包括个人意义的贡献。正如人类学家克里福德·吉尔兹(Clifford Geertz)如此精妙地总结道:“人是一种悬挂在自己编织的意义之网上的动物。”37 尽管我们多次谈论过以不同力度投掷石头的特殊因素,但当我们说到原始感觉时,石头的大小(刺激的认知和环境关联)将变得非常重要。因此,我们可以根据每种感觉依赖的特殊环境和意义的多少来重新审视感觉的排序,而不是根据“意识”的数量。
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