大脑为什么会分析东西
⑴ 关于大脑成像
闭上你的眼睛，考虑这样的问题：德国牧羊犬的耳朵是什么形状的?冻豌豆和圣诞树哪一个绿色更深一些?如果将字母 N向右旋转90°，还是英文字母吗?
科学家认为：在寻找这些问题答案的过程中，多数人在心目中构筑一个景象，用意念去“看”它。想出一个景象后再对它进行细微勾勒，然后说出看到了什么。看起来他们在头脑中有一个确切的画面。
但是在大脑中的什么部位形成了这些景象呢?它们又是如何产生的?人们又是如何让这些景色在脑海中活现出来?
通过脑损伤患者及先进的脑成像技术提供的线索，神经学家发现：大脑在视物和想象过程中，实际上使用了相同的途径，只是方法不同而已。
在人类视物过程中，外部世界的刺激通过视网膜到达初级视觉皮质，再传导至高级中枢直到认出物体。在大脑想象的过程中，来自高级中枢的刺激向下传到初级视觉皮质，直到被认知。
这种研究非常有趣。科学家们说，这是他们第一次注意到人类一些特殊能力的生物学基础。就是这些能力使得一些人比其他人更擅长数学、艺术、或驾驶战斗机等。科学家们现在明白，为什么当—个人想象自己像迈克尔·乔丹那样投篮时，真的会提高自己的投篮技术。这一研究认为，臆想出来的事物就跟真正看到的—模—样，至少对于观察者自己的头脑来说是这样。这一发现也引发了人们一系列的疑惑：证人提供的证据还会有效吗?
宾夕法尼亚大学的心理学教授玛莎·法拉博士说：“人们总是怀疑头脑中会有图像。”最近，她又说，这场争论的焦点集中在一个具体的问题上：作为思维的一种形式，大脑影像的原理究竟是语言的抽象符号，还是视觉系统的生物学机制?
法拉博士说，这场生物学论战正日益使得更多的人放弃原有的主张。新发现的理论依据是：思维能力——如记忆、感知、大脑影像、语言、思维等，其根源在于大脑中复杂的潜在结构。因此，头脑中的影像必然具有物质特性，而绝不仅仅是虚无缥缈的抽象概念。
哈佛大学的史蒂芬·凯斯兰博士在大脑影像和视觉系统两个研究领域都成果显着。他说，随着视觉系统研究的飞速发展，大脑影像的研究取得了飞速进步。两个领域的互通有无、互相借鉴，有助于搞清高度复杂的系统的每一细节。
视觉过程不是—个单独的过程，而是将处理视力各个方面的亚系统连结在—起。凯斯兰博士说，为了理解这一原理，我们可以假想看着10英尺外野餐桌上的一个苹果。苹果的光线反射到视网膜，通过神经纤维传到初期“视觉转运站”，称为视觉缓冲器。在这里，苹果的影像照其空间原样被传到大脑组织的表面，并且具有很高的分辨力。
凯斯兰博士说：“你可以把视觉缓冲器认为是一个屏幕。一张图片可以通过照相机或摄像机放映到屏幕上。而你的眼睛相当于照相机，你的记忆则相当于摄像机。”
在这个例子中，苹果的影像展现在屏幕上，视觉缓冲器对景物进行了初步的分析。边缘、轮廓、色彩、景深以及一些其它的特征被一一分析处理，但此时大脑仍不知道看着的是一个苹果。
接下来，这个苹果的鲜明特征被传送到两个更高的亚系统进行分析处理。—般都称作“什么”系统和“哪里”系统。大脑需要将个别苹果的信息与脑中关于苹果已有的记忆和知识联系起来，从而在视觉系统(相当于大脑中的录像带)中搜寻有关知识。
凯斯兰博士说，这个“什么”系统位于大脑的颞叶，含有处理物体的形状和颜色的细胞。有些细胞专门对于各种各样姿态的红色、圆形物体有反应，而不管它的空间位置。那么这个苹果可以是在远处的树上，可以在餐桌上或者在眼前。并且，苹果、皮球或西红柿等均可刺激这些专门针对红色圆形物体的细胞。
“哪里”系统位于大脑的顶叶，该系统的细胞针对物体的不同位置发射信号。当苹果在远处时，一群细胞被激活；而当苹果在近处时，另一群细胞被激活。这样，大脑就有了对物体进行距离定位的方法，并依据它指挥人体的运动。
当“什么”和“哪里”系统的细胞受到刺激时，它们将把各自的信号在—个更高的亚系统合成，这里是被用来储存联想记忆的。这个系统就好比一个储存视觉记忆的文件夹，就像录像带那样，可以随时被查找或激活。
凯斯兰博士说，如果“什么”系统和“哪里”系统的信号在联想记忆中得到匹配，那么你将知道这个物体是苹果，你还将知道它的味道、它的气味、它有籽、它可以做成你最喜爱的苹果饼，还会知道你头脑中储存的其它一切关于苹果的信息。
但是有时候，这种识别在联想记忆层次上还不能实现。由于距离远，餐桌上的红色物体可能是苹果，也可能是西红柿，你不能确定。那么这时就需要另一个层次的分析参与。
凯斯兰博士说，这个最高层次位于大脑的额叶，在这里，大脑制订决策，在大脑中它就相当于录像带中的目录。你在这里寻找关于该影像的特征以便确定它是什么。西红柿有尖形的叶子，苹果有细长的茎。当在这个层次上发现苹果的茎之后，大脑就能够确定视野中的物体是苹果。
然后，信号经过系统发回到视觉缓冲器，苹果就被识别了。值得注意的是，每个视觉区既通过神经纤维向上发送信息，同时也接受从那里反馈回来的信息。两个方向常有大量信息在流动。头脑中的影像是这两种因素共同作用的结果，是精神的刺激活化了这个系统，而不是视觉刺激。这个刺激可以是任何形式，包括记忆、气味、面孔、幻想、歌曲或问题。
凯斯兰博士说：“例如，我请你想象一只猫。”这时脑中猫的形象是以往信息编码输入大脑的形象。“所以，你在联想记忆的录像带中找到了猫。”
当那个亚系统被活化，一个完整的猫的影像就出现在屏幕上，或称做初级视觉皮质的视觉缓冲器上。这是个盗版猫的形象。这种形象在每个人的头脑中各不相同。
“现在我问你另外一个问题，这只猫的爪子是弯曲的吗?”为了得出答案，大脑会转移注意力，回到更高的亚系统，在那里储存着详细的特征。
“你激活了关于弯曲爪子的记录，并且将注意力移到猫的前爪，并把这些特征附上，每一个影像就这样一步步建立起来。”
一个印象越复杂，那么它在视觉缓冲器出现所需的时间就越长，凯斯兰博士说。根据大脑扫描技术——正电子发射体层摄影，凯斯兰博士估计，每附加一项内容，需要75/1000～100/1000秒的时间。
对于想象的物体和场面，视觉系统能够提供非常精确的图像，再现—个真实的世界。“你对臆想的景象进行扫描观察，会有身临其境的感觉。”凯斯兰博士说。
要求一个人想象不同大小的物体，就可以表现出视觉系统的准确再现能力。凯斯兰博士说：“想象一只小蜜蜂，它的头是什么颜色的?”为了回答，人们需要花时间将焦点聚集到蜜峰的头部，才能做出回答。
相反，也可以想象物体溢出视野。凯斯兰博士说：“想象朝着—辆汽车走去，你走得越近它显得越大。终于你看不见汽车，似乎它从你脑海的屏幕上退掉了。”
大脑受损的人其视觉系统常常表现为肩负双重责任。法拉博士说，例如，中风的病人失去了辨别颜色的能力，同时也想象不出颜色。
法拉博士还说，一位女癫痫患者，医生为了减少病症发作而切除了她的左侧枕叶，这使她想象物体的能力发生了显着变化。手术前，她在脑海中估计，自己距离一匹马大约14英尺时马的形象溢出视野；而手术后，她估计该距离变为34英尺。她的脑海影像的区域被减少了一半。
另一位患者的“什么”系统受到损伤，而“哪里”系统完好无损。“如果你让他想象西瓜里面是什么颜色的，他不知道”，法拉博士说，如果你追问，他也许会说是蓝色。但如果你问他新泽西和北卡罗来那哪个州距俄克拉何马更近，他会立刻给出正确答案。
法拉博士说，对于健康人大脑影像的研究也得出类似的结论。当一个人看一个物体，然后想象这个物体时，脑中相同区域被激活。当人们细致地勾划自己的想象时，他们应用了与视觉中使用相同的神经通路。有趣的是，那些自称想象力非常丰富的人，大脑的相关区域的活动确实比普通人更强烈。
科学家说，在日常生活中，人们常常运用想象力唤起记忆中的信息，进行推理和学习新的技巧。事实证明，想象力能够激发创造力。当爱因斯坦想象追逐一束光线并赶上光速时，他第一次想到了相对论。
想象力能够提高运动技能。当你看到一个杰出的运动员做出特殊的动作，你会注意他(她)是如何做的，并且你用那些信息来为你自己的肌肉制定程序。基本上，大脑的“哪里”系统也运用同样的影像，来指导实际的运动和想象中的运动。这样，实际参加运动时考虑想象中的这些影像信号，并将其运用到实际运动中。
关于脑海影像系统的各组成部分，每个人都显示出很大的差异性。这有利于解释人为什么有的具有天赋，有的偏爱某些方面。凯斯兰博士说，比如，战斗机驾驶员能够瞬间就想象出复杂物体旋转的样子，但许多人完成这种想象需要较长的一段时间。
在目前正在进行的一项研究中，凯斯兰博士等人利用新的仪器，对数学家和艺术家的大脑进行了测试，结果显示这些人大脑的连接网络都存在生物学差异。那么一个擅长几何的人的大脑与一个擅长代数的人是否相同?他们正在这方面努力探索。
新的研究引出了一个哲学难题，即人们容易将臆想和真实相混淆，继而引发了人们对证词的质疑和对记忆本身的疑虑。
凯斯兰说：“在视觉感知中，当你只看到画面的一部分时，你会以为看到了完整的物体。如果你期望看见的是一个苹果，那么各种信息片断就会驱驶整个系统在你的视觉缓冲器上产生苹果的印象。”换句话说，你过于控制自己的思维，以致你从记忆库调出了有关苹果的录像带进行播放。
这样，人们在可能被自己脑海中的印象所欺骗。试想，当你看到一个店员惊恐万状，有个人站在他的面前，这时你会猜想这里正在发生一场抢劫。天很黑并且这人的手在黑暗中。因为你料想会看到一支枪，所以你的思维被诱导，从而启动了记忆系统中关于枪的记录，尽管他的手上并没有枪。对于大脑而言，它看到了枪，但那是虚幻。
幸好，视觉输入的信号要比由想象产生的信号更清晰。但在漆黑的夜里，有些时候，人们容易被自己的大脑所欺骗。
令人惊奇的是，人们并不经常混淆现实和想象，马西娅·约翰逊博士说。约翰逊博士是普林斯顿的心理学家，她通过实验可以证明使人发誓认为自己看见了什么或听到了什么，而实际上并不存在。她说，总的来说，想象较模糊，没有现实的记忆清楚。人们通过事物可能性大小，来区分真实的记忆与想象。