书城科普读物百科知识-科普新课堂:大脑探秘
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第19章 观察事物

睁开你的眼睛环顾四周,这很容易。全部景色一齐涌入眼中,一切都一览无余,一切都并非虚构,一切都井然有序。

好了,现在忘掉你眼中看到的所有事物,因为,根本就不是这样来看世界的。

那么你大脑中的传导神经会如何处理这一刻的体验呢?

让我们想像一下,当你转过街角,被一头犀牛挡住去路时,你的大脑会做些什么呢?

首先,你的大脑必须接受原始感觉。犀牛和每一件你看到的事物都能反射不同亮度和波长的光线。光线会投射到你眼球的后部,由那里一层带颜色的神经细胞即视网膜接收。

看到的景像随后会被传送到脑后的枕叶处。你所看到的图像被映射在一块手掌大小的初级视觉皮层上,这块两微米(1/12英寸)厚的片层结构中密集了大约五亿个相互连接的神经元。

你已经觉察到所有的事情了吗?不,尽管这张图片已做了一些初级变形和修整。初级视觉皮层,又称Vl区,它只是信息传递的第一站。以下是对整个视觉处理过程的详细分析。

人脑皮层中有约30个模块专门用来提取视觉体验时的细节影像。从身体结构上讲,脑皮层只是一张由相同物质连续组成的薄片。从理论上讲,虽然脑皮层是一块块处理区域的嵌合体物质,但每一块小处理片都与另一块连接,由此形成一种不断增强的大规模活动。

自此当你绕过街角时,你所看到的信息模式便扩散到初级视觉皮层上。我们就从这块视觉处理区开始了解整个视觉处理过程。接下来是V2区,该区对于突出你所看到的景物的四周界线和轮廓效果是很重要的,就好像在物体周边画上一圈明显的黑边,使物体的形状能够从背景中突显出来。再接下来是V3区,该区会对视觉信息进行形状分析和进一步透视,同时V4区将接收到的波长信息转化成曾经体验过的一种颜色。随着分析的继续,每一层视觉处理区都会为下一层区提供活动以提取更多精确的细节。当视觉图像进入大脑后,由于大脑无法对整体的视觉图像进行处理,因此它便将图像分解成小块,分别提取其中的信息,再将各部分的信息叠加起来。事实上,颜色、动作、形状等各种感觉都会伴随视觉感觉一起出现--这种所有感觉的同时出现,称为“瞬间排列”。

两条传导路径

在视觉处理过程刚一开始时,分层视觉分析便形成两条处理路径。一条分析路径自大脑上部沿头骨底部传向顶叶,集中分析“在哪里”的问题,主要指动作及位置。神经元在筛选出交替的位置信息的同时,会将我们自己的动作从我们看到的图像中剔除,因此我们能分辨出是我们正在靠近那个物体,还是物体正在靠近我们。当这条路径到达大脑顶端的时候,会使我们对身处的空间产生一种整体感觉--即视野中的许多景物离我们是近还是远。

另一条分析路径会沿大脑下部传向颞叶,集中分析“是什么”的问题。根据汇集在一起的具体感官信息--与众不同的轮廓、长着一只角、灰色的兽皮及庞大的身躯……种种印象都将这个物体的特性留在这些视觉处理区中。各块视觉处理区运用那些铭刻在他们突触式连接位点中的记忆会很快得出答案--“犀牛”。

描绘世界

这一层视觉路径现在仍忙于对你所看到的每一件事物进行定位和认知。当你转过街角时,你必须先看到全景才能注意到其中的某个部分。其他神经元会积极地发出信号,提醒你注意人、房子、汽车、树木。因此,“犀牛”神经元要设法使它们发出声响超越所有神经元活动时所发出的嘈杂声才能被你注意到。

迄今为止,我们一直在讨论大脑后半部分的感觉皮层。

触觉、味觉、听觉、平衡及视觉--每一种感觉在这块薄层上都占据各自的一席之地。同时,每一种感觉在进行分层处理时都会遵从相同的逻辑顺序。以听觉为例,如果将一种原始频率模式绘制到初级听觉皮层上,便对声音识别和定位处理过程有所帮助。脑部活动的下一个阶段-定会绘制在额部的脑皮层中。

记忆快照

为了完整起见,我们应当提及一点:当感觉功能达到最高层次时,所有的感觉也开始汇聚到一起,在特殊的“多种形式”

区域中,如胚皮层,特别是海马(也称为海马状突起)中,一旦该区域受到噪音、景象、气味或其他感觉的联合刺激,神经元就会出现激烈的反应。许多感觉活动都是紧密相连的,但这并不意味着所有微小的感觉活动都在突然激活海马。但神经元会自原位下滑到其他神经模式中形成另一种活动模式。海马反映事实,即某些具体信息的存在,它一直延伸并横穿脑皮层的其余部分。

这使得海马成为一种记忆器官,海马还有其他功能。被海马层快速记录下的神经系统活动情况可留待日后使用,这些记录成为一种可回到感觉处理层的反向路径,重现最初经历时的感觉。记忆是大脑的一种一般功能,和每一个突触接触一样,均由经验塑造。但海马的功能是用来捕获特殊记忆,即将一种神经系统处理模式固定为一种特殊的感觉状态,这样在几小时甚至几年后只要运用该模式便可再现当时的感觉。