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感官替代讓先天盲人『見到』世界
2021-11-01 08:49:00 來源:科技日報  作者:
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  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』盲人的後背,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。科學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後的儀器中,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後背皮膚,像是按摩椅一樣。

  經過20—40個小時的密集訓練後,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。

  在學會操控攝影機後,透過變焦鏡頭,盲人能夠瞄准房間的不同位置,來識別電話、椅子、杯子等各種物體,並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。她正把右手移到腦後。』

  為什麼刺激後背,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,會前後掃動盲杖,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。看來,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裡的解碼器。當外界的各種感官信息輸送進來後,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。

  正是這黑暗劇場裡的生物化學反應,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。

  這要歸功於幾百萬年的生物進化,將大腦打造成了隨機應變的『大咖』。化腐朽為神奇的超強學習能力,正是源於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,運用於復健醫學的先驅。

  繼『按摩椅』之後,世界上湧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。

  (據『科普中國』)

責任編輯:陳芳薇
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