新研究揭秘大腦如何區分想象與現實

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早上好，我是腦叔，一個愛聊腦的家伙。

現在，請你想象一個蘋果，任何蘋果。

只要你沒有想象障礙（無法在腦海中想象事物），這個指令就會觸發大腦活動，與你用眼睛看到現實世界中的蘋果時發生的大腦活動驚人地相似。這種神經重疊是高效的，因為兩種情況都需要大腦的視覺系統執行許多相同的任務。但這也引出了一個問題：我們的大腦如何區分現實和想象？

神經科學家現在開始理解處理這種區分的大腦回路。在最近發表在《神經元》雜志上的一項研究中，研究人員發現了一個大腦區域，它會產生所謂的“現實信號”。該信號隨后由另一個大腦區域進行評估——當該區域功能異常時，與精神分裂癥有關。理解這個現實監測回路可以幫助科學家理解，甚至可能治療精神分裂癥和其他損害現實辨別能力的疾病。

我們傾向于認為我們像攝像機一樣客觀地記錄照射到眼睛的光線，從而如其本然地感知現實。但隨著眼睛的信息流入大腦，它變得更加抽象和主觀；在大腦早期視覺處理區域辨別出的線條和顏色，在到達更高層次的皮層網絡時，會轉化為概念和意義。

這種“自下而上”的處理只是故事的一部分。信息也可以“自上而下”地流動，更高層次的認知會影響感知。你可以在模糊錯覺中看到這一點，在這些錯覺中，你的期望決定了你所看到或聽到的內容。又或許，你一直在焦急地等待著一位訪客，即使門口沒有人，你也一直以為聽到了敲門聲。

“感知并非只是一個被動的過程，”耶魯大學醫學院精神病學副教授菲利普·科萊特（Philip Corlett）說道（他并未參與這項新研究）。“來自認知的下行信息塑造了我們的感知，然后來自感知的上行信息可能會改變我們的信念。”

自下而上和自上而下的過程都有助于我們的視覺體驗——但自下而上的過程對于感知外部世界可能更為重要，而構建心理圖像通常受自上而下的指令控制。但鑒于這兩種過程都會在相同的區域產生活動，大腦是如何保持現實的連貫性的呢？為了探究這個問題，研究人員在參與者接受腦部掃描儀掃描時，向他們展示了一些難以辨認的圖案。參與者觀看一個有類似靜態噪聲背景的屏幕，屏幕上有時會覆蓋一層微弱的對角線條紋圖案。這些條紋可能向右或向左傾斜。

參與者被要求在觀看屏幕的同時，在腦海中想象一個向左傾斜或向右傾斜的圖案，然后被要求指出其中一個圖案是否真的出現了（有一半的情況是真的）。有時屏幕上顯示的圖案與他們想象的圖案相同，有時顯示的是相反的圖案，或者什么也沒有。

當參與者尋找并想象相同的圖案時，他們更有可能說自己看到了——即使圖案并不存在——這表明他們把想象誤認為現實。參與者還表示，當存在圖案且與他們想象的內容匹配時，他們的心理意象就會更加生動。這表明感知也能影響想象力。

功能性磁共振成像 (fMRI) 腦掃描顯示，當受試者報告看到某種圖案（無論是真實的還是想象的）時，大腦中某個區域會更加活躍。“大腦中有一個靠近太陽穴的區域，叫做梭狀回（fusiform gyrus），無論你看到什么還是想象什么，它都會活躍，”該研究的領導者、倫敦大學學院神經科學家納丁·迪杰斯特拉 (Nadine Dijkstra) 說，“最令人驚訝的是，我們發現，該區域的激活程度可以預測你是否認為某事是真實的，即使它是想象出來的。”

研究人員將梭狀回的這種活動稱為“現實信號”，他們的研究結果表明，它是由心理意象和感知活動的總和形成的。研究人員認為，該信號隨后由另一個區域——前島葉（anterior insula）進行評估，該區域在參與者完成任務時處于活躍狀態。研究結果表明，前島葉評估現實信號并做出“是或否”的決定；活動超過某個閾值感覺是真實的，而低于該閾值的活動則會讓人感覺是想象的。

這種安排在大多數情況下應該能夠正常工作，因為感知比想象能產生更強烈的活動，所以它通常會產生高于閾值的信號；而想象通常不會。這被認為是由于形成意象時缺乏自下而上的感覺輸入，意味著某些感覺神經元群未被激活，從而整體上產生較少的活動。這可以解釋為什么只要一切正常，心理意象就不會產生跨越現實閾值的信號。

但這種運作方式仍然存在混淆想象和感知的可能性。不難想象，如果該回路的某些部分出現功能障礙，可能會導致對現實的錯誤判斷。例如，如果梭狀回在想象過程中產生的信號過強，或者前島葉的閾值過低，想象就可能被誤認為是現實。“精神分裂癥與前額葉皮質和前島葉的異常有關，這表明精神分裂癥患者的幻覺可能是由于現實閾值設定問題造成的，”迪杰斯特拉說。

類似情況也可能發生在幻聽中，幻聽通常表現為聽到聲音。2016年的一項研究要求健康的參與者（他們有不同程度的幻覺傾向）聆聽被噪音掩蓋的句子，同時在腦海中默念相同的詞語作為內心語言。有幻覺傾向的參與者更有可能報告在這樣做時聽到聲音，無論是否存在聲音。科萊特表示，這與迪克斯特拉及其同事的研究結果驚人地相似，因為這說明幻聽是由人們將內心的聲音誤認為是外部聲音引起的。

雖然幻覺通常被認為是精神分裂癥等精神疾病的癥狀，但許多其他神經系統疾病也與幻覺有關。例如，大約40%的帕金森病患者會出現視覺幻覺。格拉斯哥大學神經科學家拉爾斯·穆克利（Lars Muckli）表示，未來針對易出現視覺幻覺的人群開展的研究可以測試“他們錯誤感知事物的想象水平是否與不易出現幻覺的對照組不同”。

如果真是這樣，那么現實監測回路或許可以成為幻覺治療的目標。“最終或許可以通過訓練、神經反饋（神經反饋技術可以實時讀取大腦活動，從而教會人們如何隨著時間的推移調節大腦活動。）或腦刺激來重新校準一個人的現實閾值，”迪杰斯特拉說道。

不過，為了證明因果關系，迪杰斯特拉和其他研究人員首先需要測試刺激梭狀回是否會使人們感覺某些事物更真實或更不真實。“這在技術上非常困難，所以這是一個長期項目，但我們計劃這樣做，”迪杰斯特拉說。

研究人員還想了解心理圖像在現實世界中的可信度是否會影響該大腦回路的活動。“我們有一個關于現實世界中可能發生的事件的模型，它可能也會影響到我們的決策過程，”迪杰斯特拉說。“即使你非常非常生動地想象一頭粉紅色的大象，你可能仍然不會認為它是真實的，因為粉紅色的大象根本不存在。” 情境至關重要。無論大象是不是粉紅色的，它出現在你客廳里的可能性都很小。“這實際上是我們現在正在進行的一個實驗——觀察情境對此的影響，”迪杰斯特拉說。“這絕對是一個重要因素。”

原文作者：Simon Makin

原文參考：http://scientificamerican.com/article/newfound-reality-signal-helps-the-brain-tell-imagination-from-real-life/

聲明：本文版權屬于原作者，僅用于學術交流

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