像所有灵长类动物一样,人类是高度视觉化的生物。我们大脑后部的大部分都致力于视觉处理,皮层的一半与视觉有关。此外,当视觉输入与其他感官的线索冲突时,视觉往往占主导地位。这种优势就是为什么例如腹语术如此引人入胜。我们看到假人在说话,我们被愚弄地听到声音来自它——科学家称之为“视觉捕获”的案例。(然而,闭上眼睛,我们可以正确地将假人声音定位到腹语术表演者。)
如果来自视觉和触觉的信息不兼容,视觉优势可能会导致我们实际感受到的事物与仅依赖触觉(不看)时不同。
弯曲的触觉
支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
在詹姆斯·吉布森在 1930 年代进行的一个简单但引人注目的演示中,首先向受试者展示一根短的直金属棒,并要求他在闭着眼睛的情况下感受它。当然,他正确地感觉到它是直的。然后他放开杆子,并被要求睁开眼睛向下看。他不知道的是,这是同一根杆子,但通过楔形棱镜观察,这导致杆子看起来是弯曲的而不是直的。毫不奇怪,他现在报告说看到一根弯曲的杆子。但是,当他看着杆子时伸手触摸杆子会发生什么?受试者报告说没有任何异常:他们没有注意到感官之间的竞争、不稳定或平均;他们看到是弯曲的杆子,也只是感觉到它是弯曲的。
简而言之,视觉重定向了触觉感知,因此不会体验到冲突。同样,加州大学伯克利分校已故的欧文·洛克表明,当单个简单物体的形状或大小感知在感官之间发生冲突时(通过引入扭曲透镜),主动触摸传达的感知会进行修改以符合视觉感知。
视觉影响触觉的另一个例子发生在幻肢患者身上。在手臂截肢后,绝大多数患者继续生动地感觉到缺失手臂的存在,这种现象在 19 世纪后期被医生兼作家西拉斯·威尔·米切尔称为幻肢。许多人报告说他们的幻肢是冻结的,麻痹在一个恒定或固定的位置,有时会感到疼痛。
我们想知道幻肢的触觉是否会受到视觉输入的影响。我们将一面镜子放在病人面前的桌子上,沿着他的中线,并要求他将完整的胳膊和残肢/幻肢手对称地放在镜子的两侧 (a)。当他看着镜子中正常手的反射时,他体验到幻肢在视觉上复活了。值得注意的是,如果患者在看着镜子中的反射时移动他的正常手,则先前冻结的幻肢似乎变得活跃起来;他不仅看到了手,而且感觉到它在移动。在某些情况下,这种感觉似乎减轻了与幻肢相关的疼痛。
视觉捕获效应也表明我们需要对世界有一个单一、明智的叙述。也就是说,我们(我们的大脑)倾向于重新解释或丢弃某些信息,即使这样做可能会产生错误或错觉(如腹语术表演者)。视觉的这种影响导致了研究中的一种视觉沙文主义,导致科学家较少关注其他感官。
头部被触摸?
这些跨模态错觉的神经基础尚未得到详细研究。埃默里大学的克里希·萨蒂安和哈佛大学的阿尔瓦罗·帕斯夸尔-莱昂最近的工作表明,在某些情况下,体感信号(与触觉有关的信号)可能会在初级视觉皮层中看到——例如,在盲文阅读器中。在大脑体感中心处理的触觉信号实际上可能会将反馈一直发送到视觉处理的早期阶段,而不是仅仅在更高的层次上组合。对视觉捕获的研究表明,反之亦然——即视觉输入可能会投射到传统上被认为是初级体感皮层的位置。感官之间的这些相互作用,除了告诉我们有关信息处理的大脑机制外,还可以为神经系统疾病的康复提供有用的工具。
我们想在这里考虑一些与视觉错觉惊人相似的触觉错觉。尝试以下实验。将两枚硬币放入冰箱冷藏,直到它们变冷(大约 20 分钟)。取出它们并将它们放在桌子上,在室温下保持相似的硬币的两侧,使三枚硬币现在形成一排。现在将一只手的食指和无名指的指尖放在两枚冷硬币上,并将中指放在中间的硬币上。令人惊讶的是,中指感觉同样冷。也许大脑的温度感应通路根本没有分辨两个离散来源的分辨能力。然而,除非中指与中性硬币接触,否则它不会感到寒冷;如果从中指没有出现触觉,大脑不愿“填充”或将寒冷归因于该区域。
但是这种填充机制有多“聪明”呢?如果中指压在天鹅绒或砂纸上而不是硬币上会怎么样?它是否必须类似于食指和无名指触摸的东西?如果是这样,有多相似?这种冷的感觉插值是发生在感觉处理的早期阶段——例如,在脊髓或丘脑(感觉输入到大脑的“网关”)中吗?还是发生在“更高层次”的大脑后期处理阶段?
找出答案的一种方法是看看如果您只是向上弯曲中指,然后将另一只手的中指放在其位置会发生什么。幻觉现在消失了,这表明填充发生在触觉信息处理的早期阶段,而不是在大脑的空间表示的更高层次。(我们知道这发生在早期阶段,因为来自两只手的感官信号投射到大脑的两个不同半球;来自它们的信息只能在处理的相对后期进行比较。)
如果外面的两枚硬币分别非常热和非常冷,那么中间的硬币会呈现平均温度,还是会在两者之间交替?中间情况呢?假设您将食指交叉在中指下方,这样您就形成了一行,食指位于无名指和中指之间,中指和无名指放在冷硬币上。食指现在会因为其在空间中的中间位置而感到寒冷吗?
读者可能希望构想出他或她自己的实验:这就是使感知研究如此有趣的原因。您不需要成为专家就可以进行具有深远影响的实验。如果您尝试这样的实验,我们很乐意收到您的来信。
让我们尝试一些不同的东西。将您的左手中指交叉在左手食指上方,在末端形成一个小 V 字形。现在将手指形成的 V 字形放在您的鼻子上 (b,前一页)。令人惊讶的是,许多执行这种“亚里士多德错觉”操作的人报告说明显感觉到有两个鼻子!这种效果是如何可能的?
解释这种现象的一种方法是意识到,鉴于手指的正常、习惯性空间排列,只有当左手中指的左侧与左手食指的右侧同时受到刺激时,它们才会触摸两个物体。因此,大脑将触觉体验解释为“我一定有两个鼻子”。加州大学圣地亚哥分校的心理学家斯图尔特·安斯蒂斯说,鼻子不是唯一可以产生感知加倍的附属物。
最后,看看此页面上的视觉错觉 (c)。信不信由你,左侧圆形面板中的中间圆盘与右侧的圆盘大小相同,但左侧看起来更大,因为它被小圆盘包围。这种光学技巧有力地证明了感知的背景性质。(持怀疑态度的读者可以制作一个带有两个孔的纸板遮光器来直接比较这两个。)触觉是否也有等效的效果?
果冻还是天鹅绒
以下演示可能是一种相关效果。找一些粗糙的鸡笼网,最好安装在木框中。然后将网放在手掌之间。到目前为止没有什么特别的。现在开始用手掌互相摩擦,中间夹着金属丝。值得注意的是,您的手掌会感觉像果冻或天鹅绒。这种惊人错觉的原因尚待确定。一种可能性是它与感知和发出尖锐金属丝和皮肤上“中性”触觉之间的对比有关——尖锐的反面是天鹅绒般或果冻状。在许多科学博物馆中都可以找到这种错觉的变体。
您甚至可以让您的手“漂浮”——这是一个众所周知的技巧,有时称为科恩斯坦姆效应,由我们 11 岁的儿子贾亚克里希南·拉马钱德兰重新介绍给我们。站在敞开的门口中间,用手臂向两侧施加向外的压力,就像您要将它们推离身体一样。大约 40 秒后,突然松开并放松,正常站立,让手臂自然垂在身体两侧。如果您像我们大多数人一样,您的手臂会不由自主地向上抬起,就像被两个隐形的氦气球拉起一样。原因是什么?当您施加持续的向外力时,您的大脑会习惯将其视为“中性状态”——因此当压力突然消失时,您的手臂会向外漂移。
这个简单的演示表明,您大脑的感觉区域不是来自感觉器官的信号的被动接收者。相反,我们应该将它们视为与外部世界处于动态平衡状态,平衡点不断变化以响应不断变化的环境。