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感官替代让先天盲人“见到”世界

来源:科技日报2021-10-29 10:05

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  神经科学研究发现,大脑有一种特殊天赋,能够不依靠眼睛,让天生的盲人学会“看东西”。

  “按摩椅”让先天盲人也能“看见”

  1969年,《自然》刊发了一篇颇具科幻色彩的论文,文中详细描述了一种很奇怪的仪器,通过“按摩”盲人的后背,能够让他们“看见”东西。

  让我们还原一下实验情景:

  一个先天盲人,没有任何视觉经验,躺在一张类似牙科治疗椅的装置上。科学家在他旁边安装了一台配有变焦镜头的老式摄影机。

  治疗师用手摇的方式移动摄影机,来扫描盲人面前的景象。生成的影像被传送进身后的仪器中,仪器把经过处理的视觉信号,传输给治疗椅背上的刺激点矩阵。

  具体来说,景象中光线弱的部分,对应的矩阵刺激点会震动,而光线强的部分,就不震动。这些触点会直接刺激盲人的后背皮肤,像是按摩椅一样。

  经过20—40个小时的密集训练后,神奇的事情发生了——盲人不仅能够区分垂直线、斜线和曲线等不同的线条,还能辨认圆形、长方形、三角形等常见的几何形状。

  在学会操控摄影机后,透过变焦镜头,盲人能够瞄准房间的不同位置,来识别电话、椅子、杯子等各种物体,并描述它们之间的位置关系。

  逐渐地,他们开始能感知到面前的三维立体空间:物体的远近,能够导致图像产生大小变化;从不同的视角观察物体,它的形状会被扭曲;物体的背光面会投下阴影等。假如有人朝镜头扔一个球过来,盲人会很自然地躲避。

  借助这个“触觉—视觉”仪器,盲人甚至还学会了辨识人脸。

  更不可思议的是,他们还能“观察到”人物的外表和举止的变化。比如,他们描述某位女士:“她今天把长发放下来了,而且没有戴眼镜。她正把右手移到脑后。”

  为什么刺激后背,大脑就能够“看见”呢?

  这项研究的主要负责人保罗·巴赫-利塔曾对使用盲杖的盲人进行了细致地观察和研究。盲人在行走时,会前后扫动盲杖,盲杖的尖端经由皮肤上的触觉感受体,来告诉盲人路况信息。

  巴赫-利塔深受启发:盲杖可以看作是盲人和物体之间的“接口”。通过盲杖在手上的压力触感,形成诸如房间摆设这样的空间信息。

  因此,手上的皮肤及其触觉感受体,就像一个信息收集站。它们可以替代视网膜,使图像在大脑中形成。

  “按摩椅”正是以类似的方式,让盲人能够“看见”。简单来讲,这是大脑在看东西,而不是眼睛。

  随机应变的大脑

  巴赫-利塔的这项前瞻性实验结果证实了“感官替代”理论。

  具体而言,这是指负责视觉功能的重要神经通路一旦断掉或被堵死,大脑就会绕道。

  掌管触觉感受的神经通路,本来在视知觉中极少被用到,但是现在能作为替补上场,发挥“看东西”的作用。看来,大脑也懂得“条条大路通罗马”。

  事实上,大脑很像一台待在黑暗脑壳里的解码器。当外界的各种感官信息输送进来后,不管这些信息是光子、空气压缩波、分子浓度,还是压力、质地或温度,都会被统一转换成脑中的通用语言:电化学信号。

  正是这黑暗剧场里的生物化学反应,形成了我们对现实的所有感知。

  即使感知信号来自非同寻常的感觉神经通路,大脑也会迎难而上,通过不断地学习、理解新的信号,来重新组织感官知觉。

  这要归功于几百万年的生物进化,将大脑打造成了随机应变的“大咖”。化腐朽为神奇的超强学习能力,正是源于人类大脑神经的灵活可塑性。

  巴赫-利塔是将大脑神经的可塑性,运用于复健医学的先驱。

  继“按摩椅”之后,世界上涌现出了一些更现代化的设计。比如,通过给耳朵输送声音,或是采用小幅振动刺激前额或舌头的方式,来向大脑传递视觉信息。不用眼睛,也能“看见”。乍一听,这像是特异功能。但细想来,这也是大脑正常运作的结果。

  人类大脑特有的这种化腐朽为神奇的学习能力,为受限的感官知觉,带来了全新的可能。

  (作者张舒喻 据“科普中国”)

[ 责编:赵宇豪 ]
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