看东西需要用眼睛吗——读《the Brain that Change Itself》第一章笔记

看东西需要用眼睛吗？ （本文是读《the Brain that Change Itself》第一章部分内容的笔记） 看东西需要用眼睛吗？ 假定我们的眼球被破坏、视网膜被剥离、视神经被切断，我们还有没有可能重见光明？ 问题的关键在于什么叫做“看”？ 这里我们不妨把“看”定义为以下三个过程的结合： 外界视觉信息通过某个设备转化变成电信号或化学信号。 这些电信号、化学信号后通过某个途径进入大脑。 这些信号在大脑中【有序】整合处理形成视觉。 显然，第一步并不需要眼睛的参与，随便拿一个数码相机即可将视觉信息转化为电信号（当然，可能分辨率、节能程度等方面不如天然眼睛，但这不是我们讨论的重点）。 第二步也与眼睛、视神经无关。只要找到一个与大脑相连的神经，将电信号以该神经【能够接收】的方式送入其中进行传输即可。 第三步是整个过程的难点。通常的观点认为人的大脑是严格服从“区域分工”的。也就是说每一种感觉的处理对应于大脑上某一块特定的区域。视觉信息的处理通常认为是在大脑中某一块叫做“视觉中枢”的区域中进行的。但是20世纪60年代神经生理学家们发现过去认为的严格的“区域分工”观点实际上并不正确，他们发现当猫的听觉或者触觉被触发的时候，猫大脑中的“视觉中枢”同样能够产生电信号。这说明大脑中的“区域分工”并不是像我们过去认为的那么严格，实际上每一个区域除了进行该区域所主要进行的工作之外，还能够额外负责一些其他工作。比如以上实验就告诉我们猫的视觉中枢在处理听觉和触觉中起到一定的作用。 好，回到主题。利用以上的思想，我们能不能通过其他感官构建“视觉”，从而让我们能够不借助“眼睛——视神经——视觉中枢”这条途径看到外界事物？ 神经生理学家Paul Bach-y-Rita做了个实验：找了一位盲人，将一个摄像机固定在他的头上，镜头朝前。然后将400个小振动器(vibrators)排成方形阵列附在盲人背上的某块区域，这些小振动器与摄像机采集到的信号对应，第i行第j列的小振动器对应于摄像机采集到的画面的第i行第j列的格子（假定我们把画面分成20×20格）：如果这个格子是暗的，则小振动器发生振动，否则保持不动。也就是说，这里每个小振动器相当于一个“像素”。当盲人的头部朝向某个方向时，他面前的图像就以振动的形式记录到这400个小振动器排成的方形阵列上，而这种振动模式又通过对背部皮肤的触觉刺激变为盲人能够感知的信号，这种信号通过神经传入大脑。 通过以上设计，“看”的前两个步骤都得到了很好的实现，第三个步骤是否能够实现？事实上，Bach-y-Rita发现经过一定的训练之后，盲人开始能够对外界事物给出“视觉式”的描述。比如他能够区分他面前不同形状的物体，能够判断物体的远近，能够建立三维的空间感觉（注意：摄像机得到的信息是投影在二维平面上的，大脑能够自己重构出三维的空间感！），能够对外界事物位置的变化作出及时反应（比如扔一个球过去他会闪开），能够通过人的身材区分不同的人……总之，经过训练后他的大脑已经能够有序地对小振动器阵列的振动模式作整合处理，给出“视觉式”的解读。从某种意义上来说，他已经获得了“视觉”，尽管这种“视觉”是黑白的，而且分辨率很低（只有400像素）。 也许有人会问：这种所谓的“视觉”本质上不还是可以算作是一种触觉吗？如果从直接刺激身体的信号形式来看，的确如此。但是，随头部转向改变而改变的“视觉”与不随头部转向改变而改变的【普通的触觉】已经有非常明显的区别，对盲人来说，后者定域于自己的皮肤上某一小块区域，而前者却弥散于周围的空间（如果你用手去触碰盲人背上放置小振动器阵列的区域，他会明确地告诉你他感觉到的是触觉）。从这一点来说，通过这套装置所建立的感觉可以称作是“视觉”。 其实，原则上这种方法还可以帮助我们“看”到红外线、“听”到超声波，。。。这个就不细谈了。