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胞，各種不同顏色、形狀和大小的物體會在細胞中產(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”眼睛的機會。

當我們的眼球移動時，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，這顯然與光學知識不符，這是為什么？意大利比薩大學的眼科醫(yī)學教授波拉·賓達和瑪麗亞·莫龍認為，這是大腦預測出了你將看到的東西并將它的影像“翻譯”了出來。

在賓達等人進行的實驗中，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)，當獼猴跟著物體的移動轉(zhuǎn)動眼球前，腦細胞就已經(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，賓達認為，在大腦向眼球發(fā)出轉(zhuǎn)動的命令前，會先向“預視區(qū)”發(fā)出信號，這種信號會讓視網(wǎng)膜細胞根據(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。為了維護自己的“權(quán)威”，指揮身體的其他部位做出反應，大腦就自行對物體的運行軌跡進行了預測，然而，最終忙中出錯了。

2016年，美國麻省理工學院的大腦神經(jīng)學家杰森·費舍爾及其團隊做了一系列讓大腦“預見”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。在進行了多次重復實驗后，受試者的大腦學會了對這些點的出現(xiàn)時間和順序進行預測，即能在下一個點閃爍前就“預見”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知方式：直接抹去之前的預測信息，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測是否有誤，因此我們就會認為筆往之前大腦預測的方向飛了出去，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。