大腦為什麼會分析東西
⑴ 關於大腦成像
閉上你的眼睛，考慮這樣的問題：德國牧羊犬的耳朵是什麼形狀的?凍豌豆和聖誕樹哪一個綠色更深一些?如果將字母 N向右旋轉90°，還是英文字母嗎?
科學家認為：在尋找這些問題答案的過程中，多數人在心目中構築一個景象，用意念去「看」它。想出一個景象後再對它進行細微勾勒，然後說出看到了什麼。看起來他們在頭腦中有一個確切的畫面。
但是在大腦中的什麼部位形成了這些景象呢?它們又是如何產生的?人們又是如何讓這些景色在腦海中活現出來?
通過腦損傷患者及先進的腦成像技術提供的線索，神經學家發現：大腦在視物和想像過程中，實際上使用了相同的途徑，只是方法不同而已。
在人類視物過程中，外部世界的刺激通過視網膜到達初級視覺皮質，再傳導至高級中樞直到認出物體。在大腦想像的過程中，來自高級中樞的刺激向下傳到初級視覺皮質，直到被認知。
這種研究非常有趣。科學家們說，這是他們第一次注意到人類一些特殊能力的生物學基礎。就是這些能力使得一些人比其他人更擅長數學、藝術、或駕駛戰斗機等。科學家們現在明白，為什麼當—個人想像自己像邁克爾·喬丹那樣投籃時，真的會提高自己的投籃技術。這一研究認為，臆想出來的事物就跟真正看到的—模—樣，至少對於觀察者自己的頭腦來說是這樣。這一發現也引發了人們一系列的疑惑：證人提供的證據還會有效嗎?
賓夕法尼亞大學的心理學教授瑪莎·法拉博士說：「人們總是懷疑頭腦中會有圖像。」最近，她又說，這場爭論的焦點集中在一個具體的問題上：作為思維的一種形式，大腦影像的原理究竟是語言的抽象符號，還是視覺系統的生物學機制?
法拉博士說，這場生物學論戰正日益使得更多的人放棄原有的主張。新發現的理論依據是：思維能力——如記憶、感知、大腦影像、語言、思維等，其根源在於大腦中復雜的潛在結構。因此，頭腦中的影像必然具有物質特性，而絕不僅僅是虛無縹緲的抽象概念。
哈佛大學的史蒂芬·凱斯蘭博士在大腦影像和視覺系統兩個研究領域都成果顯著。他說，隨著視覺系統研究的飛速發展，大腦影像的研究取得了飛速進步。兩個領域的互通有無、互相借鑒，有助於搞清高度復雜的系統的每一細節。
視覺過程不是—個單獨的過程，而是將處理視力各個方面的亞系統連結在—起。凱斯蘭博士說，為了理解這一原理，我們可以假想看著10英尺外野餐桌上的一個蘋果。蘋果的光線反射到視網膜，通過神經纖維傳到初期「視覺轉運站」，稱為視覺緩沖器。在這里，蘋果的影像照其空間原樣被傳到大腦組織的表面，並且具有很高的分辨力。
凱斯蘭博士說：「你可以把視覺緩沖器認為是一個屏幕。一張圖片可以通過照相機或攝像機放映到屏幕上。而你的眼睛相當於照相機，你的記憶則相當於攝像機。」
在這個例子中，蘋果的影像展現在屏幕上，視覺緩沖器對景物進行了初步的分析。邊緣、輪廓、色彩、景深以及一些其它的特徵被一一分析處理，但此時大腦仍不知道看著的是一個蘋果。
接下來，這個蘋果的鮮明特徵被傳送到兩個更高的亞系統進行分析處理。—般都稱作「什麼」系統和「哪裡」系統。大腦需要將個別蘋果的信息與腦中關於蘋果已有的記憶和知識聯系起來，從而在視覺系統(相當於大腦中的錄像帶)中搜尋有關知識。
凱斯蘭博士說，這個「什麼」系統位於大腦的顳葉，含有處理物體的形狀和顏色的細胞。有些細胞專門對於各種各樣姿態的紅色、圓形物體有反應，而不管它的空間位置。那麼這個蘋果可以是在遠處的樹上，可以在餐桌上或者在眼前。並且，蘋果、皮球或西紅柿等均可刺激這些專門針對紅色圓形物體的細胞。
「哪裡」系統位於大腦的頂葉，該系統的細胞針對物體的不同位置發射信號。當蘋果在遠處時，一群細胞被激活；而當蘋果在近處時，另一群細胞被激活。這樣，大腦就有了對物體進行距離定位的方法，並依據它指揮人體的運動。
當「什麼」和「哪裡」系統的細胞受到刺激時，它們將把各自的信號在—個更高的亞系統合成，這里是被用來儲存聯想記憶的。這個系統就好比一個儲存視覺記憶的文件夾，就像錄像帶那樣，可以隨時被查找或激活。
凱斯蘭博士說，如果「什麼」系統和「哪裡」系統的信號在聯想記憶中得到匹配，那麼你將知道這個物體是蘋果，你還將知道它的味道、它的氣味、它有籽、它可以做成你最喜愛的蘋果餅，還會知道你頭腦中儲存的其它一切關於蘋果的信息。
但是有時候，這種識別在聯想記憶層次上還不能實現。由於距離遠，餐桌上的紅色物體可能是蘋果，也可能是西紅柿，你不能確定。那麼這時就需要另一個層次的分析參與。
凱斯蘭博士說，這個最高層次位於大腦的額葉，在這里，大腦制訂決策，在大腦中它就相當於錄像帶中的目錄。你在這里尋找關於該影像的特徵以便確定它是什麼。西紅柿有尖形的葉子，蘋果有細長的莖。當在這個層次上發現蘋果的莖之後，大腦就能夠確定視野中的物體是蘋果。
然後，信號經過系統發回到視覺緩沖器，蘋果就被識別了。值得注意的是，每個視覺區既通過神經纖維向上發送信息，同時也接受從那裡反饋回來的信息。兩個方向常有大量信息在流動。頭腦中的影像是這兩種因素共同作用的結果，是精神的刺激活化了這個系統，而不是視覺刺激。這個刺激可以是任何形式，包括記憶、氣味、面孔、幻想、歌曲或問題。
凱斯蘭博士說：「例如，我請你想像一隻貓。」這時腦中貓的形象是以往信息編碼輸入大腦的形象。「所以，你在聯想記憶的錄像帶中找到了貓。」
當那個亞系統被活化，一個完整的貓的影像就出現在屏幕上，或稱做初級視覺皮質的視覺緩沖器上。這是個盜版貓的形象。這種形象在每個人的頭腦中各不相同。
「現在我問你另外一個問題，這只貓的爪子是彎曲的嗎?」為了得出答案，大腦會轉移注意力，回到更高的亞系統，在那裡儲存著詳細的特徵。
「你激活了關於彎曲爪子的記錄，並且將注意力移到貓的前爪，並把這些特徵附上，每一個影像就這樣一步步建立起來。」
一個印象越復雜，那麼它在視覺緩沖器出現所需的時間就越長，凱斯蘭博士說。根據大腦掃描技術——正電子發射體層攝影，凱斯蘭博士估計，每附加一項內容，需要75/1000～100/1000秒的時間。
對於想像的物體和場面，視覺系統能夠提供非常精確的圖像，再現—個真實的世界。「你對臆想的景象進行掃描觀察，會有身臨其境的感覺。」凱斯蘭博士說。
要求一個人想像不同大小的物體，就可以表現出視覺系統的准確再現能力。凱斯蘭博士說：「想像一隻小蜜蜂，它的頭是什麼顏色的?」為了回答，人們需要花時間將焦點聚集到蜜峰的頭部，才能做出回答。
相反，也可以想像物體溢出視野。凱斯蘭博士說：「想像朝著—輛汽車走去，你走得越近它顯得越大。終於你看不見汽車，似乎它從你腦海的屏幕上退掉了。」
大腦受損的人其視覺系統常常表現為肩負雙重責任。法拉博士說，例如，中風的病人失去了辨別顏色的能力，同時也想像不出顏色。
法拉博士還說，一位女癲癇患者，醫生為了減少病症發作而切除了她的左側枕葉，這使她想像物體的能力發生了顯著變化。手術前，她在腦海中估計，自己距離一匹馬大約14英尺時馬的形象溢出視野；而手術後，她估計該距離變為34英尺。她的腦海影像的區域被減少了一半。
另一位患者的「什麼」系統受到損傷，而「哪裡」系統完好無損。「如果你讓他想像西瓜裡面是什麼顏色的，他不知道」，法拉博士說，如果你追問，他也許會說是藍色。但如果你問他新澤西和北卡羅來那哪個州距俄克拉何馬更近，他會立刻給出正確答案。
法拉博士說，對於健康人大腦影像的研究也得出類似的結論。當一個人看一個物體，然後想像這個物體時，腦中相同區域被激活。當人們細致地勾劃自己的想像時，他們應用了與視覺中使用相同的神經通路。有趣的是，那些自稱想像力非常豐富的人，大腦的相關區域的活動確實比普通人更強烈。
科學家說，在日常生活中，人們常常運用想像力喚起記憶中的信息，進行推理和學習新的技巧。事實證明，想像力能夠激發創造力。當愛因斯坦想像追逐一束光線並趕上光速時，他第一次想到了相對論。
想像力能夠提高運動技能。當你看到一個傑出的運動員做出特殊的動作，你會注意他(她)是如何做的，並且你用那些信息來為你自己的肌肉制定程序。基本上，大腦的「哪裡」系統也運用同樣的影像，來指導實際的運動和想像中的運動。這樣，實際參加運動時考慮想像中的這些影像信號，並將其運用到實際運動中。
關於腦海影像系統的各組成部分，每個人都顯示出很大的差異性。這有利於解釋人為什麼有的具有天賦，有的偏愛某些方面。凱斯蘭博士說，比如，戰斗機駕駛員能夠瞬間就想像出復雜物體旋轉的樣子，但許多人完成這種想像需要較長的一段時間。
在目前正在進行的一項研究中，凱斯蘭博士等人利用新的儀器，對數學家和藝術家的大腦進行了測試，結果顯示這些人大腦的連接網路都存在生物學差異。那麼一個擅長幾何的人的大腦與一個擅長代數的人是否相同?他們正在這方面努力探索。
新的研究引出了一個哲學難題，即人們容易將臆想和真實相混淆，繼而引發了人們對證詞的質疑和對記憶本身的疑慮。
凱斯蘭說：「在視覺感知中，當你只看到畫面的一部分時，你會以為看到了完整的物體。如果你期望看見的是一個蘋果，那麼各種信息片斷就會驅駛整個系統在你的視覺緩沖器上產生蘋果的印象。」換句話說，你過於控制自己的思維，以致你從記憶庫調出了有關蘋果的錄像帶進行播放。
這樣，人們在可能被自己腦海中的印象所欺騙。試想，當你看到一個店員驚恐萬狀，有個人站在他的面前，這時你會猜想這里正在發生一場搶劫。天很黑並且這人的手在黑暗中。因為你料想會看到一支槍，所以你的思維被誘導，從而啟動了記憶系統中關於槍的記錄，盡管他的手上並沒有槍。對於大腦而言，它看到了槍，但那是虛幻。
幸好，視覺輸入的信號要比由想像產生的信號更清晰。但在漆黑的夜裡，有些時候，人們容易被自己的大腦所欺騙。
令人驚奇的是，人們並不經常混淆現實和想像，馬西婭·約翰遜博士說。約翰遜博士是普林斯頓的心理學家，她通過實驗可以證明使人發誓認為自己看見了什麼或聽到了什麼，而實際上並不存在。她說，總的來說，想像較模糊，沒有現實的記憶清楚。人們通過事物可能性大小，來區分真實的記憶與想像。