当我们仔细观察大脑这台机器时,会发现其中有一个叫作视觉皮质的区域,它是由特殊细胞和回路组成的复杂系统,这些回路之间有不同的分工:一些专门负责颜色,一些负责运动,一些负责边缘体验,还有一些则负责其他不同的功能。这些回路紧密相连,以组为单位运作。必要时,它们会撰写头条标题,但头条并没有注明所有的消息来源。有时我们会想,尽管构成视觉的神经机制十分复杂,但视觉还是很容易实现的。反过来说,视觉之所以容易实现,是因为它的神经机制足够复杂。
仔细观察这台机器时,我们发现视觉可以被解构为几部分。盯着瀑布看几分钟,然后将视线移到别处,短时间内你会感觉附近岩石之类的静止物体好像在向上移动。然而,虽然看起来移动了,但它们的位置其实并没有变化。其中的原因是你的运动探测器的不平衡活动,通常是上行信号神经元与下行信号神经元在相互抵消,让你看到了外部世界不可能发生的事:位置不变的运动。
这种错觉被称为“运动后效”或“瀑布错觉”,对于这种错觉,人类有着丰富的研究历史,甚至可以追溯到亚里士多德时期。这种错觉说明,视觉是不同模块的产物:在这种情况下,视觉系统的某些区域错误地认为岩石在移动,其他区域则坚持认为岩石实际上并没有动。正如哲学家丹尼尔·丹尼特(Daniel Dennett)
所指出的,天真的内省者通常相信糟糕的电视屏隐喻,即在运动的同时保持静止是不可能的。但是,大脑的视觉世界并不像电视屏一样,大脑有时会得出“物体在进行位置不变的运动”这样的结论。
还有许多运动错觉同样让人感觉不到位置的变化。在某些特殊的图像(如旋转蛇)中,如果静态图像能够以正确的方式刺激运动探测器,那么图像看起来就像在运动。这些错觉之所以存在,是因为图像中细密的阴影刺激了视觉系统中的运动探测器,而这些探测器的活动就相当于对运动的知觉。如果你的运动探测器宣称某物正在移动,意识会毫不怀疑地相信它,而且还会体验到它。
关于这一原理,有一个典型的案例。1978年,一位妇女一氧化碳中毒。幸运的是,她活了下来;不幸的是,她视觉系统的某些区域受到了不可逆的损伤,特别是与运动有关的区域。因为其余的视觉系统是完整的,所以她能够看到静止的物体,例如,她可以说出那边有一个球,这边有一部电话,等等。但她再也看不见运动的物体了。如果她站在人行道上试图过马路,她可以看到红色的卡车在远处,过一会儿车到了眼前,再过一会儿车又到了远处——她完全感觉不到卡车在运动。如果想把水壶里的水倒出来,她会看到倾斜的水壶,水壶上悬挂着一道闪光的水柱,最后水从杯子里溢出,但她看不见液体的流动。她的一生是由一系列快照组成的。就像瀑布错觉一样,她的运动盲表明,位置和运动在大脑中是可分离的。运动是“画在”人们对世界的认识中的,就像它被错误地画在上面的图像里一样。
物理学家认为运动是通过时间来改变位置的,但是大脑有它自己的逻辑。像物理学家而不是像神经学家那样思考运动,会导致人们对运动产生错误的预测。以棒球外野手接高飞球为例。他们如何决定去哪里拦截球?难道是他们的大脑呈现着球的位置?比如刚才在那儿,然后稍微靠近了一点儿,现在更近了。是这样吗?不是。
是外野手的大脑计算出了球的速度?不是。
是计算出了加速度?也不是。
科学家迈克·麦克贝斯(Mike McBeath)是个棒球迷,他试图探究接高飞球背后隐藏的神经计算原理。他发现,外野手使用的是无意识的思维程序。这种思维程序不会告诉他们球在哪里落下,而只会告诉他们奔跑的方法。他们在跑的时候,球原本的抛物线轨迹,从自己的角度看要一直呈直线。如果球的路径看起来偏离了直线轨迹,他们就会改变奔跑路线。
这个简单的思维程序引发了一个奇怪的预测:外野手不会直接冲向球的落点,而是会采取特殊的曲线奔跑路线到达那里。事实上,球手正是这样做的,麦克贝斯和他的同事通过航拍视频验证了这一点。因为这种奔跑策略没有给出球与人的交叉点的信息,球手只有在跑动的同时不断调整路线才能到达落点,这个思维程序解释了为什么外野手在追逐高飞球时会撞到墙壁。
所以,我们可以知道,球手要想成功地接球或拦截,大脑系统并不需要清楚地标出球的位置、速度或加速度。这可能不符合物理学家的预测,并引出了这样一个观点:内省并不能对幕后发生的事情提出一些有效的建议。外野手巨星,如莱恩·布劳恩(Ryan Braun)和马特·坎普(Matt Kemp),不会意识到这些程序的运行,他们只是在享受结果和赚钱。