“預言是一件困難的事情,特別是如果它涉及未來的話。”
到此爲止我很少談及可能解決捆綁問題的方法。一個物(或事件)的不同特征在腦中對應于不同的神經元發放。捆綁問題即如何將這些神經元捆綁在一起。如果在一個感知時刻察覺到不止一個物
,這個問題就顯得尤爲突出。捆綁的重要
在于它可能至少對某些類型的覺知是必需的。在第十四章 曾提到捆綁可能通過有關的神經元的相關發放來實現。一種非常簡單的相關發放形式是所有牽涉到的神經元同時以一種節律形式發放(雖然節律對相關而言並非本質)。圖57是一個理想化的例子,它顯示了神經元每100毫秒有一簇發放,頻率約爲10赫茲。頻率在此附近的節律稱爲“α節律”。在從頭皮記錄到的腦波(即腦電波圖,eeg)是相當雜亂無章的信號,從中可以探測到這種節律以及其他節律。是否有實驗證據表明由神經元組成的群
中存在相關發放呢?
一段時期以來人們已經知道,嗅覺系統中出現了具有振蕩形式的相關發放,但直到最近才在視覺皮層中清楚地觀察到這種振蕩。最令人振奮的結果來自德的兩個研究小組。法蘭克福的沃爾夫·辛格(wolf singer)、查爾斯·格雷(charles gray)和同事們在貓的視皮層觀察到了振蕩現象。這些振蕩在35至75赫茲範圍內,常稱作“γ振蕩”,或不那麼精確地稱作“40赫茲振蕩”。馬爾堡的萊因哈德·艾克霍恩(reinhard eckhom)和他的同事們獨立地觀察到了這種振蕩。他們使用了一種用于探測“場電位”的電極,能夠特別清楚地觀察到這種現象。大致說來,場電位所顯示的是電極附近的一群神經元的持續變化著的平均活動,它很像是在
尾酒會上在一大群人中聽到的叽叽喳喳的談話聲。
這些實驗比較新,而更新的實驗結果仍不斷出現,在這裏,我僅給出一個非常簡單的描述。
正如前面已經敘述過的,當視野內出現適當的刺激時,視皮層的一些神經元會變得活躍起來,並以一定的節律形式發放。在它們附近的平均的局部電活動(場電位)常表現爲在40赫茲範圍內的振蕩。這種神經元發出的脈沖並不隨機出現,而是和局域的振蕩“合拍的”(見圖60)。一個神經元會合拍地發放由兩、三個脈沖形成的短簇,有時它也可能根本不發放;但當它發放時,經常是與它的一些神經元“同伴”近似同步的。這些振蕩並不很規則。它們的波形更像一個隨手畫出的粗糙的波,而不像具有恒定頻率的非常規則的數學上的波。
辛格和同事們經常發現,當使用兩個離得不太遠的電極作記錄時,如果其中一個電極附近的神經元發放,它們趨向于與另一個電極附近的神經元的發放同步,甚至當兩個電極分隔達7毫米遠,場電位還可能具有同位相振蕩。不過這種情況更多出現在使它們興奮的運動刺激是屬于同一個物而不是兩個物
的時候。只是目前支持最後一個陳述的實驗證據還相當少。另外有實驗表明,運動光棒能在第一視區和第二視區的相應位置引起同位相的節律發放,這正說明同步可以出現在不同皮層區域的神經元之間。此外也有實驗表明同步可以出現在大腦兩半球皮層之間。
德的這兩個研究小組都認爲,這些40赫茲振蕩可能是腦對捆綁問題的解答。他們提出,標志同一個物
所有不同屬
(形狀、顔
、運動等)的神經元通過同步發放將這些屬
捆綁到一起。科赫和我將這一觀點更推廣了一步,認爲這種與y振蕩(在35至75赫茲範圍內)合拍(或在此附近)的同步發放可能是視覺覺知的神經關聯。這種行爲將是其他理論家提出的相關發放的一個特殊情況。
我們還認爲,注意機製的主要功能可能是選擇一個被注意的物,然後幫助把所有神經元同步結合起來,這些神經元對應于腦對這部分視覺輸入的最佳解釋。我們猜測,丘腦是“注意的器官”,它的某些部分控製注意的“探照燈”在視野中從一個顯著目標跳向另一個。
這些開創的實驗是貓被輕度*醉時進行的,在貓被非常深度地*醉(使用巴比妥鹽)的情況下沒有觀察到振蕩,但此時神經元的活動
無論怎樣都極度降低了,因而這一結果本身並未提供很多信息。最近的實驗是在清醒的貓上進行的(查爾斯·格雷在同我的私人通信中提到此事)。這裏也存在40赫茲的振蕩,因而振蕩並不是*醉引起的僞迹。一些新的實驗使用了輕度*醉的猴,在皮層第六區的也發現了振蕩。在清醒的猴子皮層mt區的實驗表明,使用運動棒作爲視覺輸入時能觀察到振蕩,而當呈現僞隨機運動的點組成的圖案時則不然。目前尚不能解釋這種行爲上的差異。這更像是振蕩參與了圖形/背景的鑒別,而不是視覺覺知。艾伯哈德·菲爾茲(eberhard fetz)和同事們在清醒的猴子的運動/軀
感覺皮層的實驗中也清楚地觀察到了振蕩,特別是當猴子完成一項需要注意的複雜的
作任務的時候。
觀察到的振蕩通常是相當短暫的。它們持續的時間常常依賴于所用的視覺信號呈現的長短。正如一些理論預測的那樣,不同位置的神經元集團間的相關振蕩僅持續幾百毫秒。總的來說,很難讓人們相信外部世界在我們的腦中留下的生動逼真的景象完全依賴于如此雜亂、難以觀察到的神經活動。
現在你或許會感到迷惑,就像警察在偵破一個困難的謀殺案的初期一樣。這裏線索很多,但沒有哪個能令人信服地指出這個謎團的可能的解答。這就是公衆最難以會的那一類警察工作——沿著衆多相當弱的線索進行系統的、費力的追蹤。對于視覺覺知方面的科學探索也是如此,我們都想知道答案,但若不仔細地檢查不同的“痕迹”,我們就不可能找到答案。可能有許多線索最終被證明是誤導甚至完全是錯誤的。
從所有這些考慮當中我們可以知道,視覺覺知可能有若幹種形式;推而廣之,一般說來意識甚至可能有更多種形式。我們能否找到某種方法把視覺覺知的這些不同形式同靈長類動物視覺系統的結構和行爲聯系起來呢?
回想一下我所描述的視覺理有三個可能階段:一個階段非常短暫,大致對應于馬爾的要素圖;一個則更爲持久和生動,大致相應于他的2.5維圖和傑肯道夫的中間層次;還有一個三維的以物
爲中心的過程,它並不對應于我們所真實看到的東西,而是對我們所看到的物
的某些推測。我生動地看到一個特定物
的輪廓和可視表面,這些表明它是茶杯,並具有所……
靈魂的科學探索第17章 振蕩和處理單元未完,請進入下一小節繼續閱讀..