大腦如何“欺騙”眼睛？

慕容淳

拍照時手不能抖，稍一抖動拍出的照片馬上糊掉，但是即使你現(xiàn)在左右轉(zhuǎn)動眼珠，眼前的字還是能看得清清楚楚，眼睛這個“攝像頭”為什么這么“防抖”呢？寫作業(yè)遇到難題，思考時隨手轉(zhuǎn)動手上的筆，一不小心將筆甩了出去，順著眼睛看到的掉落方向去找，卻怎么也找不到，可是轉(zhuǎn)個身它卻出現(xiàn)在了與你看到的方向完全不同的地方，這又是為什么？原來，這都是因為大腦“騙”了眼睛！

超級防抖“攝像頭”

如果問你，是什么能讓你看到這個五彩繽紛的世界？你一定毫不猶豫地說是眼睛，其實這個答案只對了一半，因為視物僅有眼睛是不夠的，大腦在這個過程中也有不可或缺的作用。

光線進(jìn)入我們的眼睛，最終會匯聚到視網(wǎng)膜上。在這里，光線將激活一個個感光細(xì)胞，各種不同顏色、形狀和大小的物體會在細(xì)胞中產(chǎn)生不同的電火花。這些電信號通過視神經(jīng)被傳送到大腦，在視覺皮層中被重組并“翻譯”成我們看到的影像。重組和翻譯的過程是完全由大腦完成的，所以在這個階段，大腦獲得了“欺騙”眼睛的機(jī)會。

當(dāng)我們的眼球移動時，因為光沿直線傳播的原因，眼球接收到的物體發(fā)出或反射的光線的角度和強(qiáng)弱都會發(fā)生變化，這也是為什么我們拍照時手一抖照片就會模糊的原因。但我們最終看到的物體卻幾乎不變，這顯然與光學(xué)知識不符，這是為什么？意大利比薩大學(xué)的眼科醫(yī)學(xué)教授波拉·賓達(dá)和瑪麗亞·莫龍認(rèn)為，這是大腦預(yù)測出了你將看到的東西并將它的影像“翻譯”了出來。

在賓達(dá)等人進(jìn)行的實驗中，他們給獼猴展示了一些迅速移動的物體，包括它們感興趣的食物香蕉等。這些物體的移動速度是逐漸加快的，以訓(xùn)練獼猴的快速掃視能力。在實驗中，研究人員們用腦電圖儀跟蹤了一個完整的神經(jīng)元從視網(wǎng)膜向視覺皮層傳遞和接收電信號的過程，以此研究獼猴的視物過程。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)獼猴跟著物體的移動轉(zhuǎn)動眼球前，腦細(xì)胞就已經(jīng)接收到了由移動的物體引起的電信號，也就是說，即使獼猴不跟著物體移動眼球，它也已經(jīng)事先“看到”了這個移動的物體。

那么，這些腦細(xì)胞是如何事先“看到”即將到來的物體的呢？答案是根據(jù)之前看到的景象。獼猴快速掃視了一眼物體后，頭腦中會先留下一個印象，之后再看到這個物體時，會產(chǎn)生相同的電信號，兩種電信號會融合成同一個圖像。這樣，即使這個物體是運動的，在大腦中的圖像也會自動融合，因此我們能看見快速移動的物體并且不會感到模糊。不過兩個電信號融合的時間是非常短暫的，根據(jù)賓達(dá)的研究結(jié)果，間隔時間在50-100毫秒內(nèi)的兩個相同刺激才能被大腦融合成同一個圖像，否則就會短暫地“大腦一片空白”。

在人類身上很可能也發(fā)生了這種情況，賓達(dá)認(rèn)為，在大腦向眼球發(fā)出轉(zhuǎn)動的命令前，會先向“預(yù)視區(qū)”發(fā)出信號，這種信號會讓視網(wǎng)膜細(xì)胞根據(jù)之前看到的圖像“補齊”未看到的事物的圖像。換句話說，大腦會先用之前看到的圖像“占個位”，等到眼睛真正看到物體時，再“補上”真實的圖像。

這個發(fā)現(xiàn)其實人類已經(jīng)運用起來了。在我們還沒有flash（制作動畫的軟件）技術(shù)時，插畫師會畫許許多多張非常相似的圖畫，然后在極短的時間里快速播放這些圖畫，這樣我們就看到圖畫上的事物好像“動”了起來，這就是動畫片的制作原理，它就是利用了我們大腦會將快速移動的物體合二為一這個“漏洞”來欺騙了我們的眼睛。

消失不見的鋼筆

大腦的“欺騙”讓我們看清了移動的物體，這確實給我們帶來了很大的好處，但有時候也會給我們錯誤的信息，比如掉落在地上怎么也找不到的筆，就是大腦的“欺騙”帶來的副作用。

前文說過，大腦會將50-100毫秒內(nèi)的兩個相似圖像合二為一，這個時間已經(jīng)很短了吧？但是，比起一下子就消失的筆，這個時間還是太長了。為了維護(hù)自己的“權(quán)威”，指揮身體的其他部位做出反應(yīng)，大腦就自行對物體的運行軌跡進(jìn)行了預(yù)測，然而，最終忙中出錯了。

2016年，美國麻省理工學(xué)院的大腦神經(jīng)學(xué)家杰森·費舍爾及其團(tuán)隊做了一系列讓大腦“預(yù)見”事物的實驗，其中一項是這樣做的，研究人員給受試者觀察了排成一圈按先后順序依次閃爍的光點，并用腦電圖儀監(jiān)控他們的大腦活動。在進(jìn)行了多次重復(fù)實驗后，受試者的大腦學(xué)會了對這些點的出現(xiàn)時間和順序進(jìn)行預(yù)測，即能在下一個點閃爍前就“預(yù)見”到它亮了起來，時間間隔僅為15毫秒左右。但是此時，研究者開始“玩弄”大腦，他們改變了光點閃爍的規(guī)則，突然中止了閃爍循環(huán)，光點不再亮起。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，受試者仍然表示自己“看見”了其后幾個光點依次閃爍，然后光點才消失。

在另一項平行實驗中，研究者將規(guī)則改變成更換光點的閃爍方向，即從順時針閃爍變成了逆時針。這一次，大腦仍然先執(zhí)行了錯誤的預(yù)測，受試者“看到”了順時針方向閃爍的光點。很快，大腦意識到發(fā)生了錯誤，它馬上改正了自己的認(rèn)知方式：直接抹去之前的預(yù)測信息，就好像它從來沒犯錯一樣。受試者表示之前好像看到的光點完全消失了，新的光點開始順著逆時針方向亮了起來。

據(jù)此，我們可以推測，在尋找彈飛出去的鋼筆時，大腦也按照鋼筆消失之前的移動方向預(yù)測了它彈到視野之外的運動軌跡，但因為沒有后續(xù)信息，大腦無法判斷自己的預(yù)測是否有誤，因此我們就會認(rèn)為筆往之前大腦預(yù)測的方向飛了出去，直到我們發(fā)現(xiàn)實際情況有所出入，才會恍然發(fā)現(xiàn)，原來大腦也不總是對的。

要看清這個世界，大腦和眼睛是缺一不可的，而且有些時候大腦還會善意地“欺騙”我們的眼睛，“預(yù)見”一些沒看清或沒看到的事物。看來，以后眼見也不一定為實了。