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让盲人用背部触觉辨别人脸

通过不同于以往的感官通道将数据输入大脑(见图4-7),听起来不可思议,但早在半个多世纪前,《自然》杂志就已经刊登了首篇论证这一观点的论文。

图4-7 感官替代:通过不同于以往的感官通道将信息输入大脑

1958年,一位名叫保罗·巴赫-利塔(Paul Bach-y-Rita)的医生得知了一个不幸的消息,他的父亲——一位65岁的教授突发严重的脑卒中。老教授坐在轮椅上,几乎无法说话,也无法移动。在那之后,巴赫-利塔和他在墨西哥大学攻读医学的弟弟想方设法地帮助父亲恢复,并一起开创了一种特殊的、一对一的康复计划。

正如巴赫-利塔所说:“真是爱之深责之切。弟弟会把一些东西扔在地板上,然后让父亲把东西捡回来。” 10 他们会让父亲试着打扫门廊,哪怕是在邻居们诧异的目光注视下。但是,对他们的父亲来说,完成这些任务是值得的。正如巴赫-利塔转述的父亲的原话:“我这个无用之人正做着一些有用的事。”

脑卒中患者通常只能部分恢复甚至完全不能恢复,所以兄弟俩尽量不抱有任何不切实际的希望。他们知道,一旦脑组织在脑卒中后发生坏死,就再也无法恢复如常了。

他们父亲的恢复程度却出乎意料。这位老教授不但重新回到了岗位上,还在许多年以后才意外去世——在哥伦比亚海拔近3000米的高山上徒步旅行时突发心脏病。父亲的恢复程度给巴赫-利塔留下了深刻的印象,这也成了他生命中的一个重要转折点。

即使大脑的一部分永远坏死了,大脑也可以重新训练自己,让其他部分来接管这部分原先的功能。

于是,巴赫-利塔辞去了美国旧金山史密斯-凯特韦尔(Smith-Kettlewel)视觉研究中心的教授职位,去圣克拉拉谷医疗中心(Santa Clara Valley Medical Center)做了一名康复医学科的住院医师。他想通过研究像他父亲这样的脑卒中患者,弄清楚大脑需要什么才能完成重塑。

到20世纪60年代末,巴赫-利塔开始推进一个大多数同事都嗤之以鼻的计划。在实验室里,他让一位盲人参与者坐在经过改装的牙科治疗椅上,椅子的靠背上嵌有一个20×20的刺激点矩阵,矩阵由400个特氟龙尖端组成,这些尖端可以通过机械螺线管进行伸缩。在盲人头顶上,有一台被固定在三脚架上的摄像头,它拍摄到的影像会被转换成信号,经由特氟龙尖端去刺激参与者的后背(见图4-8)。

图4-8 视频信号被转换成背部的触觉

当摄像头扫过不同物体时,坐在治疗椅上的盲人仔细地留意着背部的感受。经过几天的训练,参与者已经能很好地根据背部触觉来识别物体了。这很像在背上画画的游戏,即一个人用手指在另一个人背上画画,然后问被画的人,刚刚画的是什么。这种体验不完全像视觉,但也算是个开始。

巴赫-利塔的实验显示,盲人可以学会通过触觉来辨别水平线、垂直线和对角线。受到更多训练后,盲人还学会了分辨简单的物体,甚至是人脸,仅通过背部触觉。他在《自然》杂志上发表了此项实验成果,文章的标题足够轰动——《触觉图像投影的视觉替代》( Vision Substitution by Tactile Image Projection )。文章一经发表便引得学界震动,感官替代的新时代就此开始了。 11 巴赫-利塔简明地总结了他的发现:“大脑能处理来自皮肤的信息,就好像这些信息来自眼睛。”

此后,巴赫-利塔与他的同事又对这项实验做了一个简单的改进,给感官替代技术带来了巨大的突破:他们不再把摄像头固定在椅子上,而是允许盲人参与者用自己的意志来控制“眼睛”看向哪里。 12 为何做这种改进呢?因为只有与世界产生互动时,人才能更好地学习感官输入,所以如果参与者可以自主控制摄像头,就能在自己的肌肉输出和感官输入之间建立起回路。 13

感知不应该被理解为被动接收,而应是一种积极、向外探索的方式,也就是将特定的行动与反馈到大脑的具体变化相匹配。

对大脑来说,无论是通过眼外肌移动眼球来获得视觉,还是通过手臂肌肉旋转摄像头来获得触觉,建立循环的方式并不重要。大脑最关注的始终都是如何建立起输出与输入之间的映射关系。 uhkTwgmWWW2IlfHJYl13DHL1wGCU+GI1rkgIpwWpG/OUjY7XLGbU9C7bnPNzwB9f

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