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2021年11月1日 星期

感官替代让先天盲人“看见”世界


神经科学研究发现,大脑有一种特殊天赋,能够不依靠眼睛,让天生的盲人学会“看东西”。

1969年,《自然》刊发了一篇颇具科幻色彩的论文,文中详细描述了一种很奇怪的仪器,通过“按摩”盲人的后背,能够让他们“看见”东西。

让我们还原一下实验情景:

一个先天盲人,躺在一张类似牙科治疗椅的装置上。科学家在他旁边安装了一台配有变焦镜头的老式摄影机。治疗师用手摇的方式移动摄影机,来扫描盲人面前的景象。生成的影像被传送进身后的仪器中,仪器把经过处理的视觉信号,传输给治疗椅背上的刺激点矩阵。这些触点会直接刺激盲人的后背皮肤,像是按摩椅一样。

经过20~40个小时的密集训练后,盲人不仅能够区分垂直线、斜线和曲线等不同的线条,还能辨认圆形、长方形、三角形等常见的几何形状。

在学会操控摄影机后,透过变焦镜头,盲人能够瞄准房间的不同位置,来识别电话、椅子、杯子等各种物体,并描述它们之间的位置关系。

逐渐地,他们开始能感知到面前的三维立体空间;从不同的视角观察物体,它的形状会被扭曲;物体的背光面会投下阴影等。假如有人朝镜头扔一个球过来,盲人会很自然地躲避。借助这台仪器,盲人甚至还学会了辨识人脸。更不可思议的是,他们还能“观察到”人物的外表和举止的变化。

为什么刺激后背,大脑就能够“看见”呢?

这项研究的主要负责人保罗·巴赫-利塔曾对使用盲杖的盲人进行了细致地观察和研究。盲人在行走时,会前后扫动盲杖,盲杖的尖端经由皮肤上的触觉感受体,来告诉盲人路况信息。因此,手上的皮肤及其触觉感受体,就像一个信息收集站,它们可以替代视网膜,使图像在大脑中形成。这台仪器正是以类似的方式,让盲人能够“看见”。

事实上,大脑很像一台待在黑暗脑壳里的解码器。当外界的各种感官信息输送进来后,不管这些信息是光子、空气压缩波、分子浓度,还是压力、质地或温度,都会被统一转换成脑中的通用语言:电化学信号。

正是这黑暗剧场里的生物化学反应,形成了我们对现实的所有感知。

即使感知信号来自非同寻常的感觉神经通路,大脑也会迎难而上,通过不断学习、理解新的信号,来重新组织感官知觉。

这要归功于几百万年的生物进化,将大脑打造成了随机应变的“大咖”。化腐朽为神奇的超强学习能力,正是源于人类大脑神经的灵活可塑性。

巴赫-利塔是将大脑神经的可塑性,运用于复健医学的先驱。

继“按摩椅”之后,世界上涌现出了一些更现代化的设计。比如,通过给耳朵输送声音,或是采用小幅振动刺激前额或舌头的方式,来向大脑传递视觉信息。不用眼睛,也能“看见”。乍一听,这像是特异功能。但细想来,这也是大脑正常运作的结果。

人类大脑特有的这种化腐朽为神奇的学习能力,为受限的感官知觉,带来了全新的可能。据科普中国


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