Pranav Mistry

用舌头看世界

　　

撰文/曼迪·肯德里克（Mandy Kendrick）
翻译/陈之宇

    已故神经学家保罗·巴赫伊丽塔（Paul Bach-y-Rita）在20 世纪60 年代提出假说：“ 人类并不是用眼睛，而是用大脑来看见事物的。”现在，一种非植入式装置利用了这种理念，致力于帮助视觉受损的病人重“见”大千世界。它的工作原理是，依靠 病人舌头表面的神经把光信号传输到大脑里去。

    这种装置是美国威斯康星州米德尔顿Wicab 公司（早年由巴赫伊丽塔合伙创立）的一群神经学家发明的，2003 年进行了首次演示，最终将于今年年底推向市场。被命名为BrainPort 的这套设备，试图取代原来负责将视觉信号从视网膜传输到大脑主视觉皮质的200 万个视神经细胞的作用。一个微型数码摄像机被嵌置在太阳眼镜镜片中间的镜架上，负责收集可见光数据。用户戴上这副特制的眼镜后，可见光数据将绕过眼睛，传 递到一台手持式主机上，它能完成控制镜头缩放、调整光学设置等功能，还配备了一块中央处理器，负责将数字信号转换成电子脉冲。中央处理器处理后的信号，通 过被昵称为“棒棒糖”的装置传送到舌面。“ 棒棒糖”是一块9 平方厘米大小、矩阵式排列的电极组，将被直接贴合在舌面上。舌面似乎是感知电流的理想器官。（唾液也是一种良导体。） 此外， 舌头上的神经纤维排列紧密，比其他触觉器官的神经纤维更接近表面。比如说，手指皮肤表面的神经纤维就被一层由凋亡细胞构成的角质层（stratum corneum）所覆盖。

▲“棒棒糖”是一个矩形的电极阵列，根据摄像机获取的光信号强弱，用特定的模式来刺激舌面。

     “棒棒糖”上的每枚电极都对应于一组像素。白色像素产生出一个强电子脉冲，黑色像素则不产生任何脉冲信号。舌面下的神经纤维接收到不断传来的电子信号，给 使用者带来的感觉有点像是跳跳糖（Pop Rocks，一种放进嘴里会噼啪作响的碳酸糖果）或香槟酒泡泡。非赢利性视觉康复和研究组织——灯塔国际（Lighthouse International） 的研究主管威廉·塞佩尔（William Seiple）介绍说，通常使用这套装置15 分钟后，盲人就能学会如何理解它所获取的周围空间信息。如果摄像机在一条黑暗走廊的中间检测到一些发光物，电极阵位与像素的对应关系就会让电脉冲刺激出现 在舌面中部。“这就像是学习一项技能，与学习骑自行车没什么两样，”Wicab 公司的神经学家艾梅·阿诺尔杜森（Aimee Arnoldussen）说，“这个过程与婴儿学会怎么去‘看’的过程相似。一开始事情显得有点怪，但一段时间之后就会变得得心应手。”塞佩尔手头有4 位参与实验的病人，他们每周进行一次使用BrainPort的训练。他注意到，受试病人已经学会了如何快捷地找到门口和电梯按钮，怎样阅读字母和数字，还 能在餐桌上方便地拣选杯子和刀叉，不用再像过去那样四处摸索了。“起初我没有预料到这个装置能做这么多事情，”塞佩尔说，“有位盲人第一次看见字母后激动 地哭了。”正常人眼获取的光信号会传输到大脑的视觉皮层，而舌头获得的触觉数据则是在体感皮层（somatosensory cortex）接受处理的，那么BrainPort 发出的电信号是被传输到了视觉皮层还是体感皮层呢？研究人员目前还无法确切回答这个问题。

▲味觉变视觉：在一种名为BrainPort的设备中，嵌在太阳眼镜上的一台微型摄像机将数据传到手持式主机，在那里把光信号转换为舌头能够感受到的电信号。

    为了开发一种标准来监测这种人工视力的提高程度，美国匹兹堡大学医学中心眼科中心的验光医师埃米·诺（Amy Nau）将用视网膜和脑皮质层植入芯片之类的尖端仪器对BrainPort 做进一步测试。她说：“我们不能随随便便抛出一份视力检测表就算交差了事。我们必须退一步，从更基础的层面上描述这些人正在获得的这种初步技能。”埃米之 所以对BrainPort 特别感兴趣，是因为这种装置不用植入人体，不会给使用者造成身体创伤。

    埃米指出：“很多后天致盲的人都极度渴望能够恢复视力。”根据美国国立卫生研究院的数据，美国40 岁以上符合法定失明标准的盲人至少有100 万人（所谓法定失明标准，指的是矫正视力不高于0.1，或者视野小于20 度）。成人视力丧失造成的社会支出，仅在美国，每年就高达514 亿美元。虽然感官替代技术无法完全重建视力，但它们确实为盲人获取空间方位提供了必要的信息帮助。Wicab 公司总裁兼首席执行官罗伯特·贝克曼（Robert Beckman）透露，该公司已经按计划在今年8 月底向美国食品及药品管理局（FDA）提交了BrainPort 的上市申请。他说，这种设备可能在2009 年底获准上市，每台售价约为1 万美元。

在印度被用于麻醉
据《纽约时报》去年11月22日报导，虽然没人知道催眠的机理，从五十年代起，人们就利用它治疗疼痛，近代它还被用于治疗焦虑、忧郁症、精神创伤、肠易激综合征（irritable bowel syndrome）和饮食失调症（eating disorders）。
提到催眠，有人就想到舞台上的魔术师将一位观众叫上台，以闪烁的金表将其催眠，使其随之起舞、唱歌或变成另一个人，最后在台下观众的鼓掌和笑声中醒来。
但在医生手上，催眠术可不是搞笑，而是一门严肃的科学。十九世纪的印度外科医师就用催眠术作为麻醉的方法，甚至用于截肢。这种方法直到乙醚被发现才被弃之不用。

“自上而下”结构
在现代科技的帮助下，科学家通过催眠术了解到人脑是如何运作的，尤其是对感观信息的处理。例如，光子从一朵花弹起首先到达眼睛，并被转换成某种信息形式再传递到大脑皮层初级的视觉中枢。在这里，花大概的形状被认出。接着，此种信息形式又被传递到大脑更高的区域去判别颜色；然后再被传递到更高区域，以读出这朵花的所有特征。
声音和触觉等感观信息也都有其特殊的神经细胞传导束，遵循这一自下而上的传递通道。然而，让人吃惊的是与此同时，自上而下的神经传导纤维是自下而上的神经纤维的10倍。
大脑的这一“自上而下”结构，似乎可以解释许多一直让科学家百思不解的现象。如安慰剂效应，巫术可以使人生病，谈话疗法和冥想。如果人脑的上级被这些方式说服，那么下级的数据就会忽略不计。同样，催眠可能就是针对人脑上级，而战胜肉体感观所能认识的物质。

观念使人看不到真象
这种反馈回路说明人的意识，即人们看到、听到、感到与相信的信息，完全建筑于神经学家所谓“自上而下”的过程。你得到的，并非总是你亲眼看到的，因为你所看到的取决于一个由过去经验构成的框架，是它一直在解释未经处理过的信息，如一朵花，一把锤子或一张脸。
几十年的研究发现，10－15%的成人很容易进入催眠状态，20%不受催眠影响，而其他人则是介于中间；12岁以下的孩子，观念经验不多，脑回路未成熟，80－85%都易被催眠。

破除观念见真象
最近，哥伦比亚大学临床神经学教授瑞兹（Amir Raz），针对极易被催眠的人群做了一名为Stroop的测试。志愿者需说出一些字词的颜色，而这些字词的意义与其颜色又刚好不同，如“红”字的颜色却是绿的，“黄”字是兰色的。研究发现，受过教育的人往往会选错答案,如将绿色的“红”字的颜色说成是红色，但文盲则不会答错。
然后，瑞兹给容易与不易被催眠的各八位受过教育的志愿者催眠。他对这两组人说，等下你们被要求识别颜色的时候，看到的不过是没有任何意义字词，你也不要去认这些字，就只回答颜色。而从催眠状态中醒过来的这些志愿者再做Stroop测试时，易被催眠者就不会选错答案了，但不易被催眠者仍然选错答案。这说明催眠使人变得不受后天所学知识的影响。

催眠改变了大脑
当瑞兹比较二组志愿者脑扫瞄后，发现易被催眠者的大脑中通常解码字词的视觉区域没有变得活跃，而且脑前辨别冲突的区域也没动静了。这说明“自上而下”的指示，盖过了致力于读书及辨别冲突的脑电路。此研究发表于7月份的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。
另外一些有关脑扫瞄图最新研究，也证实催眠可以改变大脑活动。哈佛大学的神经学家考斯林（Stephen Kosslyn）说，“人们以为外界的景象、声音与触觉就是现实，实际上，大脑根据其经验构建其接收到的信息。”