DB 是一位 67 岁的男性,从他凝视的中心向左看,世界一片黑暗。自从 33 岁时他接受手术切除大脑后部异常的血管缠结以来,他就对视觉场景的左侧部分失明了。不幸的是,在取出缠结物时,外科医生破坏了一个重要的视觉处理中心,称为初级视觉皮层或 V1 区,它将来自眼睛的信息传递到专门负责视觉的更高级别的大脑区域。
DB 只失去了右半部分的 V1。由于大脑的右侧部分处理来自左侧视野的视觉信息(反之亦然),因此他的医生并不惊讶 DB 对视野的左侧部分失明。但令他们震惊的是,尽管 DB 否认看到中心左侧的任何东西,但他仍然能够准确地“猜测”目标物体的许多属性,例如形状和具体位置,这些目标物体出现在这个感知上的黑暗区域。
DB 以某种方式直观地感知看不见的物体和图案特征的能力被称为盲视。研究人员认为,这种奇怪的现象源于信息通过绕过 V1 的神经通路流动,但仍然将少量的视觉信息传递到参与视觉的更高级别的大脑区域。由于未知的原因,这些辅助通路并没有传达视觉的感觉。
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最近的数据表明,盲视患者对某物看起来像什么或它在哪里进行猜测的准确性可以通过练习显着提高,这暗示这种练习可能会提高盲视患者在日常环境中检测物体的能力。虽然患有盲视症的人无法在其盲视野中看到东西,但一项新的研究表明,至少 DB 具有一些物体检测能力,这些能力超过了普通有视力的人。这项研究还揭示,对看不见的视觉刺激的某些意识可以伴随盲视。DB 和其他人的盲视案例表明,意识和视觉感知可以在我们的大脑中分离。
盲视的开端
神经学上的异常现象通常出现在对脑损伤患者的研究中,但动物实验最早提供了盲视的线索。从 20 世纪 30 年代和 40 年代开始,外科切除了猴子 V1 的神经生物学家注意到,这些动物似乎保留了一些视觉技能,例如检测对比度和通过物体的形状来区分物体。
但很少有科学家相信人类可以在没有 V1 的情况下看到东西:已知的人类患者的初级视觉皮层已被破坏,他们完全失明。这条规则的一些例外情况包括在第一次和第二次世界大战期间遭受了导致 V1 功能丧失的伤害的士兵。一些治疗这些人的神经科医生声称,他们中的一些人保留了残余的视觉功能。但在当时,科学界并没有认真对待这些观察结果。相反,研究人员得出的结论是,人类和猴子在这方面是不同的,尽管它们的视觉通路在解剖学上惊人地相似。
1973 年,当时在麻省理工学院的神经科学家恩斯特·珀佩尔 (Ernst Pöppel) 和他的同事报告说,他们测量了失去 V1 区域的患者的眼球运动。患者说他们看不到视觉目标,但他们的眼球运动仍然偏向于这些目标,这暗示他们的视觉系统间接地了解了这些目标。
但正是牛津大学心理学家拉里·韦斯克兰茨 (Larry Weiskrantz) 和他的同事在 20 世纪 70 年代初首次检查 DB 的工作,打破了人们对人类盲视的怀疑。与珀佩尔的患者一样,DB 也表现出眼球运动偏向于视觉目标。此外,然而,韦斯克兰茨和他的同事使用了一种从动物实验中借用的技术揭示了其他视觉技能:他们强迫 DB 在定义的选项之间进行选择,而不是仅仅问他看到了什么。也就是说,韦斯克兰茨的团队向 DB 展示了两个可能的颜色或位置的选择,并要求他猜测哪个适用于他声称看不见的视觉目标。DB 的“猜测”比偶然预期的情况正确得多——与灵长类动物的发现相符。
DB 本人感到震惊。因为他看不到物体,他认为他的猜测是完全随机的。在这些实验之后,韦斯克兰茨创造了“盲视”这个术语,该术语出现在 1974 年《柳叶刀》杂志的一篇文章中。
然后,科学家们识别并检查了其他表现出这种奇特能力的患者。尽管到目前为止,他们中没有一个人表现出像 DB 那样敏锐的检测技能,但这些患者中的许多人可以推断出其盲视野中物体的颜色或形状,并预测它是移动还是静止;他们还可以以高于偶然水平的水平猜测看不见的线条或光栅的方向、物体出现的时间以及未察觉的面部表情。另一方面,这些患者无法直观地感知其盲视野中的精细细节。他们也无法检测到复杂的运动。
非凡的视觉
无论患者检测看不见物体的能力如何,练习都可以增强它。在 2006 年的一项研究中,韦斯克兰茨与苏格兰阿伯丁大学的神经科学家塞里·T·特雷维坦 (Ceri T. Trevethan) 和阿拉什·萨赫雷 (Arash Sahraie) 及其同事一起,要求 12 名盲视患者反复猜测两个刺激中的哪一个——闪烁的光栅或灰色圆点——出现在他们盲视野的中间。经过三个月的日常练习,患者的正确反应次数增加了高达 25%,并且可以检测到比以前更低对比度的光栅。他们通常还报告说,对正确答案的意识更强。结果表明,这些患者可以学会以可以提高其生活质量的方式“看到”。
然而,在参与了四十多年的众多视觉实验之后,DB 可能不需要太多的练习。事实上,在 2007 年,韦斯克兰茨、特雷维坦和萨赫雷表明,DB 的盲视野敏感度实际上优于正常视觉所能达到的水平。研究人员在两个时间跨度内向 DB 展示了一个两秒钟的刺激,称为 Gabor 斑块,它显示在灰色屏幕上。由于该斑块很小且对比度非常低,即使是视力正常的人也会发现很难感知到它。韦斯克兰茨的团队要求 DB 按下按钮来指示他认为图案出现在哪个时间间隔。
在涉及 150 多个不同刺激呈现的两个不同实验中,DB 在其盲视野中的表现明显优于其有视力的视野。在他的盲视野中,他始终如一地识别出包含刺激的时间跨度,准确率达到 87%,而在他的有视力的视野中,准确率仅为一半,这与偶然的概率没有差别。通过改变刺激对比度,研究人员还了解到,与有视力的视野相比,DB 可以在其盲视野中检测到对比度明显更低的刺激。具有讽刺意味的是,DB 发现有视力的视野测试很费力,而盲视野测试似乎毫不费力:“没问题,我只是在猜测,”他评论道。
研究人员排除了 DB 可能只是有视力的视野异常差的可能性。当他们将 DB 在其有视力的视野中的表现与六名年龄匹配的视力正常参与者的表现进行比较时,他们发现 DB 的有视力的视野与视力正常的受试者相当。因此,DB 的盲视野敏感度不仅优于他自己的有视力的视野,而且也优于正常视觉。
盲目地意识到
与此同时,DB 报告说,当 Gabor 斑块呈现给他的有视力的视野时,他没有任何意识(证实他基本上是在猜测它何时出现)。然而,DB 对呈现给盲视野的 80% 的刺激具有某种主观意识。DB 解释说,这种意识与视觉完全不同;相反,他将其描述为“感觉好像有一根手指穿过屏幕”。
有趣的是,在研究人员随机交替将图案呈现给盲视野或有视力的视野的试验中,DB 对看不见的图案的意识消失了。DB 报告说,只有在研究人员首先反复将 Gabor 斑块显示给盲视野,然后在第二个 30 次试验中切换到有视力的视野的试验中,他才意识到 Gabor 斑块的存在。也就是说,DB 对刺激的意识似乎取决于他预测刺激会出现在盲视野中的能力——因此也取决于他期望他无法真正看到它。
当然,意识到某物的感觉与真正看到它不同。由于 DB 有意识但看不见,因此他受损的大脑区域 V1 可能仅对视觉感知的感觉至关重要,而对主观意识并不重要。因此,如果您 V1 受损,您可能会意识到很多您看不到的东西。
尽管如此,并非所有关于盲视的研究都表明患者意识到看不见的视觉刺激。对一位名为 GY 的盲视患者的测试表明,他检测符号的天赋并未伴随有意识地预测(和押注)其表现的能力 [参见卡斯帕·莫斯曼 (Kaspar Mossman) 的“把钱放在你的想法上”;大众科学思维,2007 年 4 月/5 月]。
DB 可能是一位特别有天赋的患者。从他所有的经验来看,他可能已经培养出一种直觉,可以感知到何时会发生某些事情——并且可能已经学会相信自己的直觉。因此,DB 可能代表了一种现象的顶峰,在这种现象中,导致失忆症、阅读障碍、失明或无数其他困难的大脑损伤或先天缺陷仍然可以留下令人惊讶的残余能力。这些启示为盲人漫画书超级英雄夜魔侠的传奇辩解赋予了新的意义:“是啊,告诉他们你也被一个盲人打败了。”