当我们开车、走路或伸手去拿东西时,我们的大脑真的会进行计算吗?这种能力是后天习得的还是天生的? ——海伦娜·拉克斯,旧金山
计算神经科学家特里·塞诺夫斯基,来自索尔克研究所霍华德·休斯医学研究所和加州大学圣地亚哥分校,解答如下:
我们的大脑天生就会进行计算,以便在我们走路、跳跃或伸手去拿牛奶容器时判断物体有多远。虽然这项任务看起来可能很容易,但事实证明,计算深度出奇地复杂。
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当我们看物体时,我们的眼睛将三维结构投射到二维视网膜上。为了看到三维,我们的大脑必须从二维视网膜图像重建三维世界。我们已经学会使用各种视觉线索来判断深度,有些只涉及一只眼睛(单眼视觉),有些涉及双眼(双眼视觉)。
双眼视觉提供更精确的深度感知,使我们能够判断两个视网膜上图像之间的小差异,而单眼视觉为我们提供更大的视野。遮挡是一种单眼线索,即较近的物体部分阻挡较远的物体,使大脑能够判断相对距离。当一个物体遮挡另一个物体时,观察者可以对这些物体的相对距离进行排序。
另一种单眼线索是运动视差,当观察者移动身体(或只是头部)以提供物体之间相对距离的提示时,就会发生运动视差。通过来回移动头部,运动使您可以从略微不同的角度看到物体。附近的物体在视网膜上移动得更快(产生更大的视差),而远处的物体移动得更慢,这使您可以确定哪个物体更近。例如,当您开车时,附近的东西会更快地经过,而远处的物体看起来是静止的。
尽管我们的大脑回路在基因上被编程为从这些视觉线索判断深度,但需要经验来校准它们。最初,孩子们不擅长判断距离,但随着时间的推移,他们训练他们的大脑来计算距离。到成年时,我们已经成为判断深度的专家,但仅限于熟悉环境中的物体。在不熟悉的地区,例如新的山区小径,自动深度判断会失败,因为我们的大脑尚未校准环境中的新线索。在这些新场景中,我们必须重新训练我们的大脑来计算距离。
为什么我的书店里的大多数顾客都难以理解我的指示,即刷借记卡时要将磁条“朝向我”?几乎每个人都以错误的方式放置他们的卡,然后困惑地问:“磁条朝向我?”——意思是他们自己。是什么导致每个人都犯同样的错误? ——迈克尔·曼彻斯特,安省艾尔默
罗伯特·O·邓肯,纽约城市大学约克学院的行为科学家,解释说:
这个借记卡谜团可能看起来微不足道(尽管很有趣),但它实际上很好地说明了我们如何存储记忆以及为什么该系统有时会让我们失望。
1974年,英国约克大学的心理学家艾伦·巴德利和格雷厄姆·希奇提出,我们拥有工作记忆,这是一个可以访问和操纵新记忆的空间。根据巴德利和希奇的模型,我们通过语音循环(处理声音信息)和视觉空间草稿板(维护和操纵空间和视觉信息)来存储和改变记忆。
在借记卡磁条的情况下,语音循环发挥作用是因为收银员给顾客口头指示。我们一直都在使用这个循环。例如,当试图记住电话号码时,您可能会在脑海中重复数字的名称而不是想象它们来排练该号码。
您的顾客很可能正在排练“磁条朝向我”这句话,以便他们记住命令并采取行动。然而,当顾客字面理解“磁条朝向我”时,就会出现问题。发生这种情况是因为语音循环仅用于保持短语在您的记忆中新鲜——它无助于您智能地解释其含义。一遍又一遍地排练代词“我”可能会改变您对指令的理解,认为“我”指的是您自己而不是收银员。