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大脑的错觉:异常体验的神经生物学

《Bilim ve Ütopya》文章

除了生活偶尔让我们遭遇挫折的时刻,我们的日常生活大多循着单调的轨迹前行。通常,早晨醒来时,对于这一天会如何度过、要做些什么、会经历些什么,我们已经有了许多想法和计划,然后便开始了一天的生活。这样对我们也有好处,因为我们需要一种生活尽在自己掌控之中的感觉,而做熟悉的事情、经历预料之中的结果,会强化这种感觉。直到我们遇到某些奇怪而陌生的事情……尽管生活本身也会带来完全出乎意料的怪事,但本文要讨论的,是我们的大脑自身所产生的体验。

首先,我想谈谈 Edward Titchener 在其著作《Bir Psikoloji Kitabı》(《一本心理学书》)中首次提及的一种体验。Titchener 说:“大脑在对某种体验形成完整的知觉之前,会先产生部分知觉。正是这种部分知觉,让人觉得这件事以前已经经历过。”他说的就是被称为 deja vu 的现象。其正确拼写为 "Déjà vu",在法语中意为“已经见过”。有些人可能已经了解这种既视感体验,有些人读到这里则可能会想:“原来那就是既视感?!”我们可以将其定义为一种十分强烈的感觉:此刻正在经历的某个瞬间,自己以前已经经历过。这里说的不是再次看到曾经见过的地方或人物并回想起来,也不是每天反复经历的拿起包出门之类的场景,而更像是某个特定的瞬间,例如出门时缓缓打开门,恰好有一只猫从门垫前走过。这个场景的内容本身并无特殊之处,却让人觉得,自己曾经经历过一个所有细节都一模一样的场景。这里需要强调的,恐怕不是那一刻的具体内容,而是那种强烈的感受。既视感的特殊之处,不在于再次看到曾经去过的地方时产生的回忆感,而在于仿佛重新经历同一时刻所带来的那种奇怪、不安的感觉。那么,人类大脑会对每一种情绪和体验进行层层筛选,几乎不给偶然性和不确定性留下空间,它又为何会陷入这样令人不安的空隙之中?

在《黑客帝国》中,Trinity 对这个问题有一个十分明确的回答:“既视感通常意味着矩阵出了故障。当他们修改某些东西时,就会发生。”可惜,现实并不像虚构故事那样清晰,这个问题的答案目前仍未完全明确。科学家解释问题时,往往会借助已有的、熟悉的概念来说明一种新情况。这里不妨谈谈另一种令人不安的体验:初次置身一个陌生环境,也许是在移居的国家,也许是在一场谁都不认识的热闹商务聚餐中,你遇见许多新面孔,却觉得自己似乎曾在某处见过他们。可以说,这正是借助旧经验理解新事物这一方法的例子,即基于相似性的再认。回到既视感,它是一种相当常见的现象,约有60%至80%的人在人生的某个阶段经历过。它也可能反复或频繁出现。已知这种体验在生命的第二、第三个十年,也就是青少年和青年时期更为常见。这种年龄差异,会不会也与老年时记忆逐渐衰退、连真正见过的事物都不再觉得熟悉,或者已经没有什么能让人惊讶有关呢?!考虑到神经科学通常采用的研究方法,可以说,研究既视感最大的困难在于,我们尚不知道哪种刺激能够在实验室中诱发健康人的既视感,从而重现这一体验。不过,由于既视感与回忆有关,记忆研究仍然关注这一现象。总体而言,大脑中储存长时记忆的区域是颞叶,而颞叶的某些部分与特定事件的回忆和相似性的识别关系更为密切。此外,有一种被称为颞叶癫痫的疾病,由颞叶内某些神经元群不受控制地放电引起;患者有时会描述,在癫痫发作之前出现强烈的既视感。这种被称为发作先兆的现象,被认为是由于颞叶内负责再认和识别相似性的细胞也参与了癫痫发作活动所致。疾病中出现的症状也可能出现在健康人身上,这提示这些细胞可能存在某种异常活动,但尚未发展为癫痫发作。虽然无法在实验室中通过诱发健康人的既视感来开展研究,但对癫痫患者的研究,为了解产生既视感的脑区提供了线索。当通过植入患者内侧颞叶区域的电极施加刺激时,患者会报告出现既视感,尤其是在刺激参与情景记忆和感觉加工的内嗅皮质及周嗅皮质时更是如此;这些区域属于负责长时记忆的海马结构。针对内嗅皮质受损患者开展的研究也发现,他们出现既视感的频率高于其他人,进一步凸显了这一脑区的作用。

另一种解释与大脑能够从微小线索中获取大量信息的特性有关。大脑需要在极短时间内处理大量甚至关乎生存的信息,这与它能够依据即时信息迅速作出反应的特性相联系。例如,有时仅仅一丝气味,就应当提醒我们远离某个环境。然而,神经通路中某些错误的交叉连接,可能使这种回忆并与已有知识整合的过程偶尔发生短路。在这种情况下,一个实际上并未编码于长时记忆中的即时感觉刺激,可能错误地制造出“这一刻以前经历过”的感觉。基于相似性或熟悉性的再认这一概念,与这种解释相呼应。考虑到大脑试图依靠有限信息理解情境,我们可以说,基于相似性的再认是一种帮助我们判断眼前事物是否曾经见过或经历过的记忆形式。研究人员开展的一些研究发现,既视感是一种基于熟悉性的再认。当过去的经历与当前的新体验存在某种重叠时,我们会对这种关联产生强烈感受,并将其理解为既视感。另一些研究则认为,要让当下感知的场景伴随有意识的熟悉感,记忆相关结构与大脑皮质结构之间必须保持一定联系,而这种联系在既视感体验中受到干扰,因此回忆便停留在一种可以称为“无意识察觉”的状态。

尽管文献中引用最多的是有关记忆和癫痫的研究,但有一项研究颇为引人注意:一名患者因出血导致右侧丘脑—胼胝体区域受损,随后反复出现既视感发作,而这一区域与记忆并无直接联系。研究报告指出,通过帮助患者觉察自己的既视感体验,并增强其在体验发生时对其进行思考的能力,即元认知能力,发作的次数和频率均有所减少。

大脑两半球之间的联系,也可能从另一个角度与既视感有关。分析思维、因果推理和序列思维等功能由左半球完成。尽管感觉输入同时到达两个半球,但只有通过两半球之间的信息传递,才能形成整合的理解和行动。连接大脑两半球的神经纤维结构称为胼胝体,如果其中的传导回路出现局部障碍,信息就可能在不同时间得到处理,而这种时间差可能导致既视感。

回到既视感的字面含义,“已经见过”某件事,也可以理解为:我们在过去看到了未来的某一刻,也就是此刻产生既视感的这个瞬间;换句话说,过去曾预见了一个当时尚未经历的记忆片段。这种可以被称为时序错误的情况,可能是由于即时的感觉输入绕过短时记忆,因某种错误或短路而直接与长时记忆储存系统建立联系所致。在这种情况下,由于长时记忆中并不存在与此刻对应的真实往事,这种联系只能产生一种“曾经经历过的感觉”,而我们却无法理解其含义。既视感体验的一个共同特征,是体验过程中我们的意识完全清醒,这实际上也表明,既视感的发生并非整个大脑共同参与的结果。也就是说,某个环节出了问题,大脑也意识到了这一点,却无法控制,因为这不是一个涉及整个大脑的过程。或许正因为不需要所有脑区共同参与,这种“小错误”才能发生,同时也逃过了监控。遗憾的是,这种听起来相当合理的解释,与其他解释一样,目前仍只是一种假说。

事实上,一些资料认为,这类体验可以分为两种:由错误的熟悉感引起的既视感,即 deja vu;以及由错误的回忆感引起的“似曾经历感”,即 dejà vécu。据称,似曾经历感更具妄想性色彩,与“普通”的既视感相比,更容易由新奇而陌生的刺激诱发。即使可能让前面的解释更加复杂,我仍想谈谈有关似曾经历感的一种假说。该假说认为,为了回忆或形成某项信息而发出的记忆提取信号,在神经机制上可以与所提取的内容相分离。研究者提出,在海马信号传出的方向上,海马输出神经元相对于θ振荡的放电时序决定了“回忆”信号的产生。这种“时间编码”机制一旦中断,就会产生错误的回忆信号:即使并未真正提取到记忆内容,这些信号也可能出现,而且颇具讽刺意味的是,它们尤其可能出现在情境新奇时。此时就会产生错误的回忆,也就是似曾经历感。

如同我们在现实生活中的记忆和获得的知识一样,梦境也会储存在记忆中。科学家发现,还存在一些与梦境有关的重新体验现象。Deja reve,意为“已经在梦中见过”,就是描述这类体验的术语,可称为“似曾梦见感”。与既视感相似,这种情况也是在癫痫患者中被注意到的,其表现为重新经历过去某个梦中出现过的场景。换句话说,就是清醒时经历当下的某个瞬间,却记得自己曾经在梦里见过它。据称,似曾梦见感本身也有不同形式:与某个具体梦境相联系的体验;知道属于某个梦境,却无法完整回忆那个梦的体验;以及稍有不同的一类,即感觉此刻自己仿佛置身梦中,这或许也可以理解为一种与现实联系减弱的解离状态。值得注意的是,这些现象也会出现在起源于两侧大脑中与记忆有关的颞叶区域的癫痫发作过程中。

尽管对既视感的解释,大多着眼于特定脑区神经元的阈下敏感化,即并不存在疾病状态或明确疾病症状的情况,但已知某些药物也会引起既视感。有报告指出,金刚烷胺与苯丙醇胺联合使用,可诱发这些奇特的体验。研究认为,这与药物引起的多巴胺能刺激增强有关。此外,疲劳、睡眠不足、造成强烈应激的情境,以及暴露于低气压、低氧含量的环境,也与既视感体验有关。

除了既视感之外,文献中还描述了一些同样以法语命名、也经常发生的异常体验,只是它们没有既视感那么广为人知。例如,jamais vu 意为“从未见过”,即陌生感;deja entendu 意为“已经听过”,即似曾听闻感;presque vu 则意为“就在嘴边”,即舌尖现象。Reja vu 又略有不同,指的是认为正在经历的事件将来还会再次发生。我们知道,舌尖现象非常常见,被视为记忆提取阶段出现的问题:明明十分确定自己知道某项信息,却怎么也想不起来!我们可以把它想象成,大脑皮质结构知道自己想要什么,却无法指挥记忆仓库把所需的信息从货架上取下来。至于陌生感,与既视感不同,人可以主动诱发它。例如,在短时间内反复书写或说出同一个词,过一会儿就可能发现,这个词变得陌生起来,仿佛不知道它的含义。在这种可称为陌生感的体验中,由于无法访问记忆中某个特定图像,甚至某种味道的记录,那项信息便暂时如同不存在一般。也就是说,已储存的记忆与对该记忆的意识之间,联系发生了中断。这种情况也可出现在疲劳或严重应激状态下。

除了前面讨论的、主要与回忆和记忆有关的奇特体验,人类大脑还会经历一些我们尚无法解释的现象。其中,躯体感觉错觉和自窥现象值得进一步探讨。感觉自己的身体形状发生变化、离开自己的身体并向上升起、从上方俯视自己的身体,或感觉身旁或紧贴身后有另一个存在,这些体验都归于躯体感觉错觉。仅仅读到这些描述,就可能让人联想到超心理学体验,但它们实际上也是由我们自己的大脑产生的。所谓自窥现象,主要包括四种表现:离体感、自窥幻觉、双重自体体验,以及感觉有另一个存在。躯体感觉错觉和自窥现象,被认为源于身体相关信息,即前庭觉、本体感觉和触觉信息无法得到整合。前庭系统是与平衡和空间定向感有关的感觉系统,涉及运动协调和平衡觉。它与听觉系统的组成部分耳蜗一起,位于内耳迷路及前庭区域。前庭功能及感觉输入的整合,发生于大脑顶叶和颞叶皮质,以及相关的边缘系统结构。对右侧杏仁核、顶下皮质或角回施加电刺激,可反复诱发前庭功能障碍。

这些功能障碍包括失衡、感觉有另一个实际上并不存在的人在场、离体感、漂浮在水面上的感觉,以及扭曲的身体知觉。刺激的强度和持续时间决定症状的具体性质。文献指出,感觉有另一个存在的体验,可出现在癫痫患者以及右侧杏仁核受到电刺激的情况下。在精神分裂症患者中可见一种被称为 Capgras 综合征的思维障碍,患者会怀疑自己认识的人被冒充者替代。一项研究发现,在 Capgras 综合征,以及对熟悉人物产生错误识别等、让人觉得真实信息具有欺骗性的状况中,左侧海马、岛叶、腹侧纹状体和双侧额下回的血流灌注减少。上述脑区均与记忆和意识有关。由于强烈应激情境也被发现与自窥现象有关,研究者推测,应激状态下产生的内啡肽可能参与其中,因为已知内啡肽也会降低癫痫发作阈值,使人更易发生癫痫发作。上述与身体知觉有关的症状被认为处于一个连续谱上,随着受影响脑区增多,症状也会加重。除了癫痫、大脑电刺激、物质作用和强烈应激之外,高海拔登山者以及接受压力舱训练的飞行员也会出现这类症状。对此,人们尝试用急性缺氧状态,以及大脑颞顶联合区对这种状态的敏感性来加以解释。

作为结语……

在数百万年的进化过程中,大脑逐渐具备了利用少量信息、在最短时间内得出结论、形成知识或采取行动的能力。所有这些步骤都依赖比我们想象中复杂得多、同时也极为精密而脆弱的过程。以至于只要某一个神经元群出现超出正常程度的激活,就可能扰乱所有知觉。大多数科学研究的结论,都会以“这一领域仍需更多研究”之类的话收尾。我们知道,尽管受到种种干预,自然仍会继续运转,以维持并寻求自身的平衡。因此,我想换一个角度来结束这篇文章:“也许也可以说,我在这里试图描述的这些体验,还需要更多时间,才能演化出它们真正的功能。”又或者,这不是结束,而是开始!谁知道呢?……

参考文献

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本文最初发表于《Bilim ve Ütopya》杂志的门户网站。由于该网站已停止运营,我在此重新刊载本文。

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