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舌头,出色的脑机接口

在20世纪90年代,巴赫-利塔和他的同事设计出了比之前使用的改装牙科治疗椅更灵巧的实验设备,一种叫作BrainPort(意为“大脑端口”)的小型设备(见图4-11)。 21 他们在盲人参与者的额头上安装了一个摄像头,摄像头连着一台放置在舌头上的“显示器”,也就是一个约3平方厘米的电极刺激点矩阵。“显示器”会根据像素的位置和亮度,通过不同位置的电极,发出强弱不等的微电流来刺激舌头,感觉就像孩子们吃跳跳糖一样。明亮像素通过舌头上对应点位的强电流刺激来编码,灰色像素通过中等电流刺激来编码,黑暗像素则通过无刺激来编码。BrainPort提供了以20/800的视敏感度来辨别物品的能力。 22

图4-11 用舌头“看”世界

根据参与者的反馈,他们最初感觉到的舌上刺激只是一些无法识别的边线和形状,但他们慢慢学会了进一步识别这些刺激,就能逐渐辨别出外界物体的诸多特征,如距离、形状、运动方向和大小等。 23

我们通常认为舌头是味觉器官,实际上它同样充满了触觉感受器,可以感受食物的质地,这让舌头成为一个出色的脑机接口。 24 与其他视觉、触觉外围设备一样,舌头上的电极矩阵让我们明白,视觉不是出现在眼睛里,而是出现在大脑中。当扫描受过训练的盲人或视力正常的参与者的大脑时,研究者发现,来自舌头的电触觉刺激会激活大脑中通常与视觉活动相关的区域。 25

与改装牙科治疗椅背部的特氟龙尖端矩阵一样,使用BrainPort的盲人逐步体验到了场景的“开放性”和“深度”,他们能“看见”物体就在“那里”。换句话说,这个“看见”的过程不限于对舌头上发生的事件进行认知“翻译”,即从触觉信息到视觉信息,更是直接成为一种感知体验。他们的主观体验不是“我感觉到舌头上的编码模式正在告诉我旁边有人”,而是“我直接就能知道我的爱人正在穿过客厅”。

如果视力正常,你眼睛的工作原理是,视网膜中的电化学信号被输送到大脑,你就能直接感知到朋友正在向你招手、刚刚有辆法拉利飞驰而过,或者一只红色的风筝正在蔚蓝的天空中飞翔。其实,是所有活动来到了你的感觉探测器的表面,你就能感觉到那些事物就存在于那里,至于探测器是眼睛还是舌头并不重要。正如盲人参与者罗杰·贝姆(Roger Behm)的BrainPort体验一样:

去年,我第一次来到这里时,我们正在厨房里忙活。我有点儿激动,因为我已经33年没看见过东西了。当时,我“看”到了不同大小的球。我的意思是,我真的“看”得见它们,我可以伸手抓住它们,而并非摸索或感觉它们。我把球拿起来,看看杯子,举起手,把球准确地扔进了杯子里。 26

现在你大概可以猜到,触觉输入几乎能发生在身体的任何部位。日本的研究者开发了一种触觉矩阵的变体,即前额视网膜系统(见图4-12),它能将影像信息转换为刺激前额的点阵。 27 为什么是前额?因为前额在一般情况下没有更紧要的用途。另一种设备则是在腹部放置了一个振动刺激矩阵,用振动强度来表示其到最近物体的距离。 28

图4-12 前额视网膜系统

这些设备都基于一点,即大脑可以轻松自如地处理从触觉通道输入的视觉信息。事实证明,触觉也不是唯一有效的替代策略。 b4n16KaRi8Wn+DkWYUE8TY3hoEcX0BdUn/Tex/gb/PkhTI4wnwMs5G0lAdvFPPp6

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