【大脑怪疾“失认症”】血源大脑怪
时间：2020-04-02 07:17:07 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
BP女士自从脑中风之后,电视节目里的人就变得异常别扭。她是患上什么样的怪病了呢? 认不出人或花儿的博士 P博士是音乐学院的老师,他有个坏习惯,经常有种冲动想把妻子的头当作帽子戴起来。这还没完,P博士习惯于如同长者一般和蔼地轻拍街边消防栓的顶部,把它当成小孩子的头;在家中,他会亲切地和家具上的雕花把手聊天,当发现对方没有回答时,他惊诧不已。更为离奇的是,他还会将自己的脚和鞋子搞混淆,以至于拴鞋带这样的简单动作都要磨蹭老半天。 种种怪异的行为让P博士深感困惑,他找到一位热衷于收集怪异病例的神经科医生Sacks。初次诊断时,P博士通过了Sacks的一系列检查,他神智正常,谈吐过人,视力和记忆均没有任何问题。直到Sacks医生将一组名人照片摆在P博士的面前,奇怪的事情发生了,P博士对大部分的面孔感到陌生,甚至认不出他家人的照片,唯一认识的是爱因斯坦。P博士琢磨了好半天,终于在其中找出了他兄弟Paul的照片。“他的方下巴和大门牙,化成灰我都认识”,P博士激动地说。当Sacks医生将这些醒目标记去掉时,P博士彻底地陷入了迷惑。对于可怜的他来说,这些面孔只不过是一组散乱的特征,永远组合不出一个人脸来。 Sacks医生认为,P博士的症结就在于无法将特征组合为事物的全景。为了验证这一点,Sacks将一朵红玫瑰交到P博士手中,他接花的样子更像是植物形态学家拿到了一份标本,他评论道:“差不多6英寸长,有红色的螺旋形状,系着一条绿色的线状物。”Sacks医生鼓励他:“对,那你认为这是什么呢,P博士?”“不好说,”他显得有点困惑,“它没有柏拉图多面体的对称性,或许具有更高级的对称性吧……我想这东西应该是一朵花。” 从失认症逆向分析大脑 这样的离奇病例在Sacks医生的著作《错把妻子当帽子》中还有很多。P博士所患的怪病叫“失认症”(agnosla),通常是由大脑损伤而导致的视觉系统失灵,他可以辨别事物的结构和局部特征,但却无法辨别事物的全景。 1991年,英国著名杂志《脑》(Brain)上报告了一个与P博士类似的病例:BP女士。BP女士自从脑中风之后,就感觉眼睛和她玩起了把戏,电视节目变得混乱不堪:在一段视频中,她很惊讶地发现有个角色别扭地走着,仿佛被一个无形的人殴打过一样。更让BP女士不爽的是,她看不见眼前的东西,这让她常常撞到家具或行人。《实验心理学杂志》(Journal of ExperimentalPsychology Human Perception andPerformance)也曾报道过这样一名患者,他将口琴误以为是电脑键盘,进而推测口琴吹口上的气孔是一堆琴键;另一个患者则将章鱼误以为是蜘蛛,将蝴蝶形椒盐卷饼误以为是一条蛇。 在过去20多年里,失认症引起了神经科学家们浓厚的研究兴趣。卡内基梅隆大学教授Behrmann说:“大脑天生就是理解外部世界的好手,但是我们却很难搞清楚大脑内部的运作机制。像P博士这样的病例能帮助我们深入了解潜意识是如何影响意识的。我们可以通过这些缺陷反推出正常的大脑是如何工作的,这也叫逆向工程。” 大脑有本“视觉词典” 如果说人脑是自然进化的皇冠,那么,视觉系统算得上是这座皇冠上最璀璨的宝石。它感知缤纷世界的能力,连目前世界上最先进的计算机都无法媲美。这种能力涉及对于光线感知及其本身所携带信息的极其复杂的计算,失认症正好为我们探究大脑如何完成这项工作提供了参考。 失认症有许多种:前面提到的BP女士,觉得电视节目里的人物别扭,这属于同时失认症,患有这种病症的人一次只能看到一个物体。而P博士所患的综合失认症则是另一种情况,只能认识事物的各个局部,无法综合为事物的全貌,比如一幅画上有两人进行棒球练习,综合失认症患者对每个局部都了然于心,但却不知道球是谁投给谁的。 对综合失认症的研究让Behrmann教授相信,我们的大脑采用了“视觉词典”的方式来构造物体,进而把它们认出来。“视觉词典”里的“词汇”是一些基本几何元素。这使得无论是从哪个角度观察,照明的条件如何变化,元素都保持其形状不变。当我们面对新事物时,尽管角度和光照都是不曾见过的,但我们能很快地将它分解为小的“词汇”,并拼装起来。为了回想起物体的概念,我们形成了一张心理地图,它将指引我们如何将基本几何元素结合在一起。Behrmann教授认为,正是在这一阶段,综合失认症患者们出了问题。她的实验表明。患者们对基本几何元素有很好的识别能力,但却不知道如何将这些元素结合起来。 视觉信息通路的病变 视觉信息从视觉皮层出来后,将沿着两条线路――腹侧(下部)和背侧(上部)通路往更高级的脑区传播。其中,腹侧通路是感知或认识对象的必要通路,而背侧通路是感知物体物理位置的地方。在我们需要对物体采取行动时,它将引导我们身体的运动。腹侧和背侧通路分工的不同,科学家们把它们分别命名为感知一活动通路,或者内容一空间通路。这两条通路的病变将导致各种类型的失认症。 视空间失认症就是一种腹侧通路病变引起的失认症。有这种病症的人不能辨别物体的形状、大小或朝向,但他们对这些物体进行动手操作却没有任何问题。比如,对于一个非常别致的邮箱,患者虽然不能描述邮箱开口的角度,但他们却能够通过这个开口投递信件。与此相反的是背侧通路病变引起的视觉性共济失调,这样的患者可以详尽地描述物体,当他们动手操作时,就显得笨手笨脚了,往往摸不到邮箱的开口。 目前,在这些通路上有局部病变的失认症患者是非常有限的。大多数视觉认识障碍由一氧化碳中毒引起,这直接导致了广泛区域的脑损伤。研究者很难找到用于研究腹侧通路的局部损毁和病症关系的局部病变的患者。尽管如此,借助于神经影像技术,人们还是发现了许多视觉处理的关键区域。把不同的特征绑定成事物 2008年,德国蒂宾根大学认知神经科学家Kamath发现了一例只在腹侧通路的中央结构区有病变的中风病人。进一步研究发现,腹侧通路的中央结构对于物体形状和轮廓信息的理解是至关重要的。事实上,当神经影像技术越发达,人们越是发现视觉系统表现出模块化分工的趋势。对失认患者和正常人的磁共振成像扫描表明,物体不同方面的特征在视觉的腹侧通路上是分开进行处理的。在今年10月出版的《脑皮质》(Cerebral Cortex)杂志中,英国达勒姆大学心理学家Cristiana报告了他们关于视觉失认的最新发现:形状、纹理和颜色其实是在不同的脑区独立处理的。 物体的各个特征是分开处理的,这似乎和我们的主观经验背道而驰:我们看到的东西常常是所有特征完美的结合。比如,我们看到桌上红色的咖啡杯,光滑而又坚硬。只需看它一眼,它的所有特征就蹦进了脑海。宾夕法尼亚大学的神经学家coslectt认为,这都源于一个在背侧和腹侧视觉处理后的特征绑定过程。正是这个绑定,让咖啡杯蹦进了我的意识,而不是停留在潜意识的某个地方。 每次只能看到一个对象的同时失认症患者,就是在特征绑定上出了问题。这些人往往有大脑后顶叶的损坏,而该区域是整合腹侧和背侧信息的关键脑区。对于同时失认症患者,他们绑定信息的数量远远少于正常人,结果就是:这些患者在同一时间里只能为一个对象绑定足够多的信息,而其他所有的信息都拒之门外。 需要强调的是,并不是说患者看不到其他的信息。coslect做了一个有趣的实验,让后顶叶有损伤的同时失认症患者辨认水果图片。在实验A中,水果被涂上了正确的颜色(比如柠檬配上黄色);而在实验B中,水果和颜色是不匹配的。这时,虽然患者报告说他们并没有看见颜色,但他们对正确配色的水果显示出更好的辨别成绩。也就是说,潜意识里的色彩处理,影响到患者显意识的行为了。 心灵冰山作用强大 在完成物体识别之后,视觉信息做了个华丽的起跳:变成我们意识能够觉察到的事物。失认症患者因为缺乏形成意识的过程,使得他们无法觉察到连贯的整体。 神经科学领域的大量研究正在集中到一个普遍的观点:潜意识的作用比我们之前想象的更加强大。弗洛伊德曾经把心灵比喻为冰山,意识仅仅是浮出水面的那一小部分,而埋藏在水面之下的大部分,则是潜意识。潜意识的思维过程参与了几乎所有的心智能力的形成,其中就包括我们引以为傲的,为人类所独有的创造力、语言,以及记忆和学习交流的能力。 科学家们关于失认症的研究,将用来推知正常视觉的处理过程。目前,同样的研究也在其他类似的感官系统疾病中开展。最近神经学家还发现了一个能够理解讲话,但不能理解其他声音的人。同时,Coslett们也在研究,视觉失认患者在绑定其他感官系统的感觉时,是否有同样的麻烦,比如视听觉的整合。理解这种缺陷能够揭示大脑如何处理不同类型的感觉信息,进而揭示感官知觉的一般原则。 总有一天,我们可以完整揭示现代神经科学最迷人的奥秘:大脑是如何将我们截然不同的体验结合在一起,形成一个单一的、流动的、关于“现在这一刻”的意识体验。 大脑如何认识光? 整个过程要从光子撞向视网膜开始。光子携带了关于外部世界的信息,最重要的就是波长(将决定颜色)和数量(将决定亮度)。视网膜上的细胞对这些信息非常敏感:视杆细胞负责感知亮度,而视锥细胞则主要用来感知色彩(强光时也能感知部分亮度)。我们眼睛中有红绿蓝三种视锥细胞,它们的组合作用构成了我们对花花世界的彩色表达。任何一种视锥细胞的缺损都会让我们对外部世界的颜色判断不再真实:全色盲的世界甚至是黑白的。颜色和亮度信息沿着视神经一路向后,来到了大脑的最后方(称为枕叶),一个叫做视觉皮层的区域。初次学习大脑解剖的人会为它的体量感到震惊:大脑几乎将自己后部的所有区域都划给了视觉皮层,在这里,大脑对视觉信息进行最初级的加工。 接下来,大脑要完成更加复杂的计算:当一个物体被另一个物体遮住时,大脑需要判断哪里是一个物体的结束,哪里又是另一个物体的开始。哪些物体被掩盖住了,而哪些物体摆放的角度隐瞒了它们的本来面目。大脑还将对物体的形状有个基本的推测,这需要从不同角度理解物体:所谓横看成岭侧成峰,远近高低各不同。大脑需要知道,这些全都是庐山的真面目。然后就是新的识别对象的挑战:正如五岳归来后,能够认出从来没有见过的黄山也是一座山一样。心理学家Behrmann教授对此赞叹不已:“撞向视网膜的光子携带的信息是如此有限,而外界环境又如此复杂:同样的亮度,你既可以理解为光源离得太近,也可以理解为物体反光太强。我们的视觉系统居然能奇迹般地解释这些内容,进而获得对我们生存具有重要意义的各种信息。尤其匪夷所思的是,一切处理都发生在转瞬之间。”
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