感官替代讓先天盲人“見到”世界

業界 | 2021-10-29 15:16:31
時間:2021-10-29 15:16:31   /   來源: 科技日報      /   點擊數:()

神經科學研究發現,大腦有一種特殊天賦,能夠不依靠眼睛,讓天生的盲人學會“看東西”。

“按摩椅”讓先天盲人也能“看見”

1969年,《自然》刊發了一篇頗具科幻色彩的論文,文中詳細描述了一種很奇怪的儀器,通過“按摩”盲人的后背,能夠讓他們“看見”東西。

讓我們還原一下實驗情景:

一個先天盲人,沒有任何視覺經驗,躺在一張類似牙科治療椅的裝置上??茖W家在他旁邊安裝了一臺配有變焦鏡頭的老式攝影機。

治療師用手搖的方式移動攝影機,來掃描盲人面前的景象。生成的影像被傳送進身后的儀器中,儀器把經過處理的視覺信號,傳輸給治療椅背上的刺激點矩陣。

具體來說,景象中光線弱的部分,對應的矩陣刺激點會震動,而光線強的部分,就不震動。這些觸點會直接刺激盲人的后背皮膚,像是按摩椅一樣。

經過20—40個小時的密集訓練后,神奇的事情發生了——盲人不僅能夠區分垂直線、斜線和曲線等不同的線條,還能辨認圓形、長方形、三角形等常見的幾何形狀。

在學會操控攝影機后,透過變焦鏡頭,盲人能夠瞄準房間的不同位置,來識別電話、椅子、杯子等各種物體,并描述它們之間的位置關系。

逐漸地,他們開始能感知到面前的三維立體空間:物體的遠近,能夠導致圖像產生大小變化;從不同的視角觀察物體,它的形狀會被扭曲;物體的背光面會投下陰影等。假如有人朝鏡頭扔一個球過來,盲人會很自然地躲避。

借助這個“觸覺—視覺”儀器,盲人甚至還學會了辨識人臉。

更不可思議的是,他們還能“觀察到”人物的外表和舉止的變化。比如,他們描述某位女士:“她今天把長發放下來了,而且沒有戴眼鏡。她正把右手移到腦后。”

為什么刺激后背,大腦就能夠“看見”呢?

這項研究的主要負責人保羅·巴赫-利塔曾對使用盲杖的盲人進行了細致地觀察和研究。盲人在行走時,會前后掃動盲杖,盲杖的尖端經由皮膚上的觸覺感受體,來告訴盲人路況信息。

巴赫-利塔深受啟發:盲杖可以看作是盲人和物體之間的“接口”。通過盲杖在手上的壓力觸感,形成諸如房間擺設這樣的空間信息。

因此,手上的皮膚及其觸覺感受體,就像一個信息收集站。它們可以替代視網膜,使圖像在大腦中形成。

“按摩椅”正是以類似的方式,讓盲人能夠“看見”。簡單來講,這是大腦在看東西,而不是眼睛。

隨機應變的大腦

巴赫-利塔的這項前瞻性實驗結果證實了“感官替代”理論。

具體而言,這是指負責視覺功能的重要神經通路一旦斷掉或被堵死,大腦就會繞道。

掌管觸覺感受的神經通路,本來在視知覺中極少被用到,但是現在能作為替補上場,發揮“看東西”的作用??磥?,大腦也懂得“條條大路通羅馬”。

事實上,大腦很像一臺待在黑暗腦殼里的解碼器。當外界的各種感官信息輸送進來后,不管這些信息是光子、空氣壓縮波、分子濃度,還是壓力、質地或溫度,都會被統一轉換成腦中的通用語言:電化學信號。

正是這黑暗劇場里的生物化學反應,形成了我們對現實的所有感知。

即使感知信號來自非同尋常的感覺神經通路,大腦也會迎難而上,通過不斷地學習、理解新的信號,來重新組織感官知覺。

這要歸功于幾百萬年的生物進化,將大腦打造成了隨機應變的“大咖”?;酁樯衿娴某瑥妼W習能力,正是源于人類大腦神經的靈活可塑性。

巴赫-利塔是將大腦神經的可塑性,運用于復健醫學的先驅。

繼“按摩椅”之后,世界上涌現出了一些更現代化的設計。比如,通過給耳朵輸送聲音,或是采用小幅振動刺激前額或舌頭的方式,來向大腦傳遞視覺信息。不用眼睛,也能“看見”。乍一聽,這像是特異功能。但細想來,這也是大腦正常運作的結果。

人類大腦特有的這種化腐朽為神奇的學習能力,為受限的感官知覺,帶來了全新的可能。

(作者張舒喻 據“科普中國”)

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