原創(chuàng) Saplakoglu 神經(jīng)現(xiàn)實

“這是真實的生活嗎？亦或只是幻想？”這句出自皇后樂隊（Queen）的歌曲《波希米亞狂想曲》（Bohemian Rhapsody）的歌詞，也許蘊藏著更多奧秘——大腦必須不斷地回答這個問題，才能正確地處理來自眼睛的視覺信號，以及純粹源于想象的心理圖像。多項大腦掃描研究已經(jīng)證實了真實地看見某物，和單純地想象它所引發(fā)的神經(jīng)活動模式極其相近。然而，對我們多數(shù)人來說，兩者產(chǎn)生的主觀體驗卻迥然不同。

明尼蘇達大學的副教授托馬斯·納瑟拉里斯（Thomas Naselaris）表示：“我現(xiàn)在可以望向窗外，我還可以隨心所欲地想象一只獨角獸正在街頭漫步。”街道會看起來很真實，而獨角獸則不會。他說：“我會非常確定這一點。”這種真實與虛構(gòu)地的差異，并非是由于獨角獸是一種神話生物：即使是簡單地想象出一匹白馬，也并不會顯得更真實。

所以“我們?yōu)楹尾粫r常陷于幻覺之中呢？"倫敦大學學院的博士后研究員納丁·戴克斯特拉（Nadine Dijkstra）發(fā)問。她主導的一項新研究最近發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）期刊上，這項研究為上述問題提供了一個引人入勝的答案：大腦會根據(jù)一個“現(xiàn)實閾限”來評判所處理的圖像：若信號超過閾限，大腦便認為它是真實的；若未過閾限，則大腦判斷為想象。

Dijkstra, N., Fleming, S.M. Subjective signal strength distinguishes reality from imagination. Nat Commun 14, 1627 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-37322-1

在我看來這是一份出色的工作，數(shù)個世紀以來，哲學家們在這一問題上爭論不休，而這篇論文的研究者定義了具有可預測結(jié)果的模型，并對之進行了測試。

——托馬斯·納瑟拉里斯，明尼蘇達大學

這樣的系統(tǒng)在大多數(shù)情況下表現(xiàn)良好，因為想象中的信號通常較弱。然而，若想象中的信號強烈到足以超過這個閾限，大腦便會將之視為現(xiàn)實。

盡管大腦很擅長評價想象的心理圖像，但格拉斯哥大學視覺和認知神經(jīng)科學教授拉爾斯·穆克利（Lars Muckli）表示：“這種現(xiàn)實檢查似乎是一個嚴峻的挑戰(zhàn)。”這項新發(fā)現(xiàn)引發(fā)了這樣一個問題：即這個系統(tǒng)的變化或改變，是否可能導致幻覺、侵入性思維甚至夢境的出現(xiàn)。

納瑟拉里斯說道：“在我看來這是一份出色的工作，數(shù)個世紀以來，哲學家們在這一問題上爭論不休，而這篇論文的研究者定義了具有可預測結(jié)果的模型，并對之進行了測試。”

盡管這兩者同受大腦某一區(qū)域的處理，我們卻極少將想象中浮現(xiàn)的圖像誤認為是現(xiàn)實感知。

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Se?or Salme

感知與想象的混疊

戴克斯特拉關于想象圖像的研究，開始于COVID-19疫情初期，當時的隔離與封鎖措施打破了她既定的工作進程。在無聊的驅(qū)使之下，她開始翻閱有關想象力的文獻，然后投入數(shù)小時去整理論文中關于科學家們?nèi)绾螜z驗此抽象概念的歷史敘述。這使得她發(fā)現(xiàn)了心理學家瑪麗·切維斯·韋斯特·珀基（Mary Cheves West Perky）在1910年進行的一項研究。

珀基讓參與者在凝視空白墻壁時想象各種水果，與此同時，她悄悄地將那些水果的極微弱的圖像（幾乎觀察不到）投影到墻上，然后詢問參與者們是否能看見任何東西。被試們并不認為自己看見了實實在在的東西，盡管他們報告說他們想象中的圖像似乎格外清晰。一名參與者表示：“如果我不知道這只是我自己的想象，我會以為它是真實的。”

心理學家瑪麗·切維斯·韋斯特·珀基在1910年的一項研究發(fā)現(xiàn)，當我們的感知與想象相吻合時，我們會認為它們的輸入是虛構(gòu)的。

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https://doi.org/10.2307/1413350

珀基的結(jié)論是，當我們對某物的感知與我們明知自己正在想象的相符時，我們會認為它是虛構(gòu)的。這最終在心理學領域被稱為珀基效應。“這項研究堪稱經(jīng)典。”安特衛(wèi)普大學的哲學心理學教授貝奇·納奈（Bence Nanay）如是說。“凡是與想象相關的研究必然會提及珀基的實驗”，仿佛是不成文的規(guī)矩。

在20世紀70年代，心理學研究員悉尼·喬爾森·西格爾（Sydney Joelson Segal）改進了珀基的實驗，再次引起了人們對珀基研究的關注。在一項后續(xù)研究中，西格爾讓參與者想象某物（如紐約市的天際線），同時在墻上模糊地投影出另一樣東西（如番茄）。參與者所看到的是想象中的圖像與真實圖像的融合，例如黃昏時紐約市的天際線。西格爾的研究結(jié)果表明，感知與想象有時會“相當直接地混疊”，納奈說道。

然而，并非所有嘗試復制珀基研究結(jié)果的實驗都能取得預期的成功。有些實驗涉及參與者的重復試驗，這就使得結(jié)果變得難以解釋：一旦人們明白你究竟想要測試什么，他們就會傾向于將答案修改成他們認為是正確的，納瑟拉里斯說道。

因此，在倫敦大學學院的元認知學專家史蒂夫·弗萊明（Steve Fleming）的指導下，戴克斯特拉設計了一種能夠避免這種問題的現(xiàn)代化實驗。在他們的研究中，參與者沒有機會修改答案，因為他們只進行了一次測試。這項研究旨在模擬并檢驗珀基效應，以及檢驗其他兩個關于大腦如何區(qū)分現(xiàn)實與想象的競爭假設。

- Dimitris Ladopoulos -

評估網(wǎng)絡

其中的一種替代假設認為，大腦在處理現(xiàn)實與想象時使用的是同一套網(wǎng)絡，但是由于功能性磁共振成像（fMRI）腦掃描的分辨率不夠高，導致神經(jīng)科學家們無法辨識出網(wǎng)絡活動模式的差異。例如，穆克利的一項研究指出*，在大腦的視覺皮層（負責處理圖像的區(qū)域），與真實體驗相比，對想象中的體驗的編碼發(fā)生在更淺層。

克利說：“在進行功能性腦成像時，我們能夠觀察到的信息是有限的。”腦掃描中的每一個像素中包括大約一千個神經(jīng)元，我們無法看到每一個神經(jīng)元的活動。

另一個由新南威爾士大學的喬爾·皮爾森（Joel Pearson）領導的研究提出的假設是，大腦中的同一條通路編碼了想象和感知，但想象只不過是感知的一種較弱的形態(tài)*。

*譯者注

穆克利的研究：Bergmann, Johanna, Andrew T. Morgan, and Lars Muckli. "Two distinct feedback codes in V1 for ‘real’and ‘imaginary’internal experiences." BioRxiv (2019): 664870.

想象只不過是感知的一種較弱的形態(tài)：Pearson, Joel. "The human imagination: the cognitive neuroscience of visual mental imagery." Nature reviews neuroscience 20.10 (2019): 624-634.

在疫情封鎖的籠罩之下，戴克斯特拉與弗萊明發(fā)起了一項在線研究。400位參與者被要求觀察一系列充滿靜電效果的圖像，并試圖在心中描繪一條向右或向左傾斜的對角線。在每一次實驗嘗試之間，他們需要用一到五的評分，去衡量他們想象中的圖像的生動程度。然而參與者們并不知道，在最后一次實驗中，研究人員悄悄地增加了一幅圖像的清晰度，其中模糊對角線的方向要么與參與者想象的方向相符，要么則相反。緊接著，研究人員詢問參與者他們所看到的是真實的還是想象的。

倫敦大學學院的博士后研究員納丁·戴克斯特拉（Nadine Dijkstra）領導了一項新的研究，這項研究旨在探索大腦是如何區(qū)分現(xiàn)實感知與想象之間的差異。

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Nadine Dijkstra

生動的想象更接近于感知，但模糊的感知是否更近似于想象，這一點我們還不清楚。

——納丁·戴克斯特拉，倫敦大學學院

戴克斯特拉原本預想會發(fā)現(xiàn)珀基效應——即當想象中的圖像與投射出的圖像吻合時，參與者會將投射視為自己想象的產(chǎn)物。然而，事實上，參與者更偏向于認為圖像是真實存在的。

盡管如此，這些結(jié)果在某種程度上還是印證了珀基效應：那些認為圖像存在的參與者所看到的，要比那些認為一切都是想象的參與者所看到的更生動。

在第二輪實驗中，戴克斯特拉及其團隊在最后一次實驗中并未展示任何圖像。但是，結(jié)果卻仍舊相同：那些對所看到的內(nèi)容給予較高評分的人，也更有可能認為它是真實的。

戴克斯特拉說，我們觀察到的結(jié)果表明，我們的腦海中的想象與現(xiàn)實中感知到的圖像，確實是混疊在一起的。她認為，當這種混合信號足夠強烈和生動時，我們就會認為它反映了現(xiàn)實。大腦將視覺信號視為現(xiàn)實還是想象，很可能存在某種閾限。但她同時也提出，可能存在一種更為漸進的連續(xù)過程。

為了深入理解大腦圖區(qū)分現(xiàn)實與想象的內(nèi)在機制，研究人員重新分析了此前一項腦部掃描的研究數(shù)據(jù)，其中35名被試對各種圖像，如澆水壺和公雞等，進行了生動的想象和真實的感知。

他們的發(fā)現(xiàn)與其他研究結(jié)果相符，即在兩種情形下視覺皮層中的活動模式極其相似。戴克斯特拉指出：“生動的想象更接近于感知，但模糊的感知是否更近似于想象，這一點我們還不清楚。”有跡象表明，觀看模糊圖像可能會產(chǎn)生類似于想象的模式，但差異并不顯著，這一現(xiàn)象仍需進一步的研究。

掃描結(jié)果顯示，無論是想象的還是感知的圖像，都觸發(fā)了類似的大腦活動模式，但是對于想象中的圖像（圖左），信號相對較弱。

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Nadine Dijkstra

毋庸置疑的是，大腦必須能夠精準地調(diào)節(jié)心理圖像的強度，來避免幻想與現(xiàn)實相互混淆。納塞拉里斯認為：“大腦必須執(zhí)行這個非常微妙的平衡行為。從某種程度上講，它會以與視覺形象相同的方式解讀心理形象。”

他們發(fā)現(xiàn)，信號的強度可能會在前額皮質(zhì)（這一腦區(qū)負責分析情緒和記憶及其他任務）中被讀取或調(diào)整。但是，什么因素決定了心理圖像的生動程度，以及圖像信號強度與現(xiàn)實閾限之間的差距，我們目前還不清楚。納塞拉里斯推測，這可能與神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)元連接的變化，或者其他完全不同的因素有關。

甚至可能存在一組尚未發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)元子集，這些神經(jīng)元負責設定現(xiàn)實閾限，并決定信號應該被引導至心理圖像的路徑還是真實感知圖像的路徑——如果能發(fā)現(xiàn)這些神經(jīng)元，那么就和第一和第三個假設完美地聯(lián)系了起來，穆克利說道。

盡管這些（關于前額皮質(zhì)的）發(fā)現(xiàn)與他自己的研究結(jié)果不同（他支持第一種假設），但穆克利對他們的推理邏輯表示贊賞。他認為這是一篇“令人振奮的論文”，得出了“有趣的結(jié)論”。

-Christoph Sokol -

然而，彼得·澤（Peter Tse）——達特茅斯學院（Dartmouth College）的認知神經(jīng)科學教授認為，想象是一項涉及甚廣的過程，遠超于在雜亂無章的背景中觀察幾條線。他提到，想象就像是在你的廚柜里翻找什么可以做晚餐的材料，或者（假如你是萊特兄弟）拿起一個螺旋槳，將其安裝在機翼上，想象它正在飛翔。

珀基的研究成果與戴克斯特拉的研究結(jié)果之間的出入，有可能是由于實驗設計的不同。然而，這些結(jié)果的差異也提示存在另外一種可能性：我們可能與我們的祖先在感知世界的方式上有所差異。

戴克斯特拉指出，她的研究并未關注圖像的現(xiàn)實性信念，而是更偏向于現(xiàn)實的“感覺”。作者們推測，由于21世紀的投影圖像、視頻和其他的現(xiàn)實表現(xiàn)方式對人們來說已經(jīng)司空見慣，我們的大腦可能學會了用與一個世紀前的人們略有不同的方式來評估現(xiàn)實。

即使在這個實驗中，參與者們“沒有期待看到什么，但這仍然比你在1910年生活中從未見過投影儀的情況更具預期性。”戴克斯特拉解釋道。因此，今天的現(xiàn)實閾限可能比過去更低，所以可能需要讓想象中的圖像更加生動才能通過閾限，讓大腦感到困惑。

-Diego L. Rodríguez -

幻覺的基礎

這些發(fā)現(xiàn)引發(fā)了一個問題，即這種機制是否適用于廣泛的條件，而在這些條件下，想象和感知之間的界線開始模糊。例如，戴克斯特拉推測，當人們開始昏昏欲睡，現(xiàn)實與夢境開始交融時，他們的現(xiàn)實閾限可能在降低。在像精神分裂癥（schizophrenia）這樣的“現(xiàn)實崩潰”的情況下，可能存在著（顯示閾限的）調(diào)節(jié)問題，戴克斯特拉說。

“在精神病的情況下，可能是他們的形象細節(jié)如此豐富，以至于能達到閾限，也可能是由于他們的閾限設定得不正確。”阿德爾菲大學心理學助理教授卡洛琳娜·萊姆珀特（未參與此項研究）說道。一些研究發(fā)現(xiàn)，幻覺患者身上存在感官過度活躍的現(xiàn)象，這表明圖像信號已經(jīng)增強*。然而，她補充道，需要進行更多研究以確定幻覺產(chǎn)生的機制。“畢竟，大多數(shù)擁有生動想象力的人并不產(chǎn)生幻覺。”

*譯者注

Dijkstra, Nadine, Peter Kok, and Stephen M. Fleming. "Perceptual reality monitoring: Neural mechanisms dissociating imagination from reality." Neuroscience & Biobehavioral Reviews (2022): 104557.

納奈指出，那些患有所謂的“超想象力癥”（Hyperphantasia）的人的現(xiàn)實閾限，可能會有更多的研究價值，這些人往往會將現(xiàn)實與非常生動的想象混淆。同樣，人們在某些情況下，可能會經(jīng)歷非常強烈的想象體驗，盡管他們知道這并非現(xiàn)實，比如在吸毒或進行清醒夢境（Lucid Dreaming）中產(chǎn)生的幻覺。在一些情況下，如創(chuàng)傷后應激障礙（PTSD），人們常常“開始看到他們不想看到的東西”，這些東西比實際的現(xiàn)實感覺起來更真實，戴克斯特拉如是說。

這些問題可能涉及到大腦用來區(qū)分現(xiàn)實與想象的機制的失靈。戴克斯特拉提出，研究患有“無想象力癥”（Aphantasia）的人（無法有意識地想象心理圖像的能力）的現(xiàn)實閾限可能會更有啟發(fā)性。

-Sehee Chae -

大腦如何區(qū)分現(xiàn)實和想象的機制，也可能與其如何區(qū)分真實和虛假（不真實）圖像有關。在模擬現(xiàn)實越來越接近現(xiàn)實的世界中，區(qū)分真實和虛假圖像將變得越來越具挑戰(zhàn)性，萊姆珀特表示。“我認為這也許比以往任何時候都是一個更重要的問題。”

戴克斯特拉和她的團隊正在為了在腦部掃描儀中采集數(shù)據(jù)而努力調(diào)整實驗。她說：“現(xiàn)在疫情封鎖結(jié)束了，我想繼續(xù)觀察大腦。”

她最終希望弄清楚，他們是否可以操縱這個系統(tǒng)來使想象力更加真實。例如，目前正在研究虛擬現(xiàn)實和神經(jīng)植入物作為醫(yī)學治療，比如幫助失明人恢復視力。她說，使經(jīng)歷變得更加真實或更不真實的能力對于這些應用可能非常重要。這并非無稽之談——畢竟現(xiàn)實本身也是由大腦構(gòu)造出來的。

穆克利說：“在我們的頭蓋骨下，一切都是虛構(gòu)的。我們完全構(gòu)建了這個世界，包括它的豐富性、細節(jié)、顏色、聲音、內(nèi)容和激動人心的場景……這都是我們的神經(jīng)元創(chuàng)造的。”這意味著一個人的現(xiàn)實會與另一個人的現(xiàn)實不同，戴克斯特拉說：“想象與現(xiàn)實之間的界限并不那么堅實。”

后記

老司橘：這項研究的話題非常有意思，我非常期待未來能有研究在神經(jīng)環(huán)路上和分子層面上繼續(xù)討論這一問題，以及一些神經(jīng)類藥物如何對其產(chǎn)生影響。另外，如果研究者對于現(xiàn)代人的現(xiàn)實閾限發(fā)生了變化的假設成立的話，也就表明了這一閾限的可塑性。這一領域的研究一方面因為有趣而引人入勝，另一方面可能幫助我們更好地去理解與想象力和現(xiàn)實感相關的障礙的發(fā)生機理。

作者：Yasemin Saplakoglu

譯者：ChatGPT & 光影 | 審校&編輯：老司橘

排版：光影 | 封面：Se?or Salme

原文：

https://www.quantamagazine.org/is-it-real-or-imagined-how-your-brain-tells-the-difference-20230524/

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