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专家解析灵魂出窍体验 错觉延伸人体对自身感觉

http://www.kexue.com 2012-03-12 11:19:26 环球科学杂志  发表评论
 
 <p>  出体实验</p> <p>  一位自愿者戴着护目镜,可以通过与护目镜相连的摄像机看到背后的东西。一位研究人员同时用棍子戳向自愿者前胸和摄像机。</p> <p>  当自愿者感到前胸被戳时,不仅会通过护目镜,看到戳向摄像机的木棍,似乎也会从背后看到自己坐着的身体。这会产生非常逼真感觉:自己就像漂浮在身体后面一样。</p>  出体实验:一位自愿者戴着护目镜,可以通过与护目镜相连的摄像机看到背后的东西。一位研究人员同时用棍子戳向自愿者前胸和摄像机。 当自愿者感到前胸被戳时,不仅会通过护目镜,看到戳向摄像机的木棍,似乎也会从背后看到自己坐着的身体。这会产生非常逼真感觉:自己就像漂浮在身体后面一样。

  以神经科学之名,亨里克•埃尔逊(Henrik Ehrsson)用人体模型、橡胶假手和计算机虚拟现实,创造出了“灵魂出体”的错觉。

  意识脱离肉身,然后一把餐刀扎进胸膛,这种事你可能很难遇上。

  但在亨里克•埃尔逊(Henrik Ehrsson)的实验室里,这样的体验却是家常便饭。埃尔逊是瑞典卡罗林斯卡研究所( Karolinska Institute)的一名神经科学家,经常利用错觉来探测、延伸和替代人们对自身的感觉(sense of self)。这一次,他只不过用上了录像机、护目镜、两根小棍等道具,就让我相信自己飘浮在肉身数米之后。我看到一把刀朝我的虚拟胸膛猛刺过来时,吓得往后一缩。与此同时,我手指上的两根电极记录到皮肤一阵冒汗,旁边的笔记本电脑绘出的图像显示,我的恐惧感达到了一个高峰。

  “灵魂出窍”般的出体经验只不过是埃尔逊实验室的节目之一。他还能让人觉得和他人对调了身体、多了一条手臂、体形或缩小成玩偶或膨胀至巨人一般。他们实验室的储物间里塞满了大小各异的人体模型、玩具娃娃的脑袋、假手、摄像机、刀子和锤子,就像连环杀手的地下室似的。埃尔逊自己也说,“别的神经科学家觉得我们有点疯狂”。

  但埃尔逊准备这些非主流装置可不是为了耍点小把戏。它们是他用来研究的道具,是为了探究人们是怎么在自己躯体内产生自我感觉的。我们是自己身体的主人,几乎没有人会为这种根深蒂固的感觉费思量,很多科学家和哲学家也认为,这种感觉是非常确定的,不可置疑。

  “英国哲学家乔治•摩尔(G.E.Moore)就曾说过,如果说这个世界上还有什么是可以确定的话,那就是,你的手终究是你的手。”埃尔逊说。而他的错觉实验则显示,就算这么确定的、建立在人生经验上的事实,区区十秒钟视觉和触觉的“欺骗”,就会让你的信心荡然无存。这种感觉如此容易受到影响,这说明大脑会不停地根据感官信息,建立对躯体所有权的感觉。因为这一发现,埃尔逊已在《科学》等多本顶级期刊上发表了发文章,引起了很多神经科学家的关注。

  美国杜克大学医学中心的神经生物学家米格尔•尼可莱里斯(Miguel Nicolelis)说:“很多人以为对自我的感知是天生的,但其实完全不是。这种感知可以被迅速改变,简直太有趣了。”

  埃尔逊的研究还有一个吸引神经科学家和哲学家的地方:过去,“自我”是一个很不确定、形而上的抽象概念,但在埃尔逊手中,这个概念变成了科学家能进行分析和研究的问题。美国贝勒医学院研究感知的神经科学家的戴维•伊格曼(David Eagleman),“可以说,只要按埃尔逊的方法操作,我们就能操控意识体验,这是我们从未有过的手段。”

  “人们认为,自然科学是无法触及‘自我’这类东西的,”德国美因茨大学理论哲学系主任托马斯•梅岑格(Thomas Metzinger)评论道,“而现在却证明,‘自我’是可以进行研究,我认为这是亨里克的贡献中最有价值的一点。”

  出体实验

  1972年,埃尔逊生于瑞典斯德哥尔摩郊区,父亲是化学家,爷爷是牙医。受长辈的影响,他从小就对科学和人体产生了兴趣,最终来到卡罗林斯卡研究所钻研医学。但在漫长的解剖课程的学习中,埃尔逊常常感到无聊。“上课时我老在想,要是我的眼睛飘在别处,从那个角度看我自己,我的意识会在哪里?”他停了停说:“我那会儿不是优等生。”

  毕业后,埃尔逊没再学医,去了卡罗林斯卡研究所攻读博士学位,利用大脑扫描仪来研究人如何理解事物。与此同时,他开始深深着迷于生理错觉。有一些很经典的错觉现象,比如亚里士多德发现,有些人在交叉食指和中指之后,摸鼻子时会产生一种长了两个鼻子的错觉。埃尔逊还听说过“橡胶手错觉”( rubber-hand illusion)——这是上世纪90年代,美国科学家设计的一个实验。在这个实验中,人们把手藏在桌子底下,面前则放着一只橡胶做的假手,实验人员同时以同样的方式击打真手和假手,这会让人觉得那只假手就是自己的。“真把我镇住了,”埃尔逊说,“这太奇妙、太超现实了。”

  于是,埃尔逊在常规研究之余又研究起错觉来。等他在伦敦大学学院做完博士后,回到卡罗林斯卡研究所开建自己实验室,错觉研究就成了他的主攻方向。他知道,很多科学家从视觉错觉的研究中获取对感知的根本认识。“关于视觉错觉的会议常有,每年还有比赛看谁能创造出最佳视觉错觉实验,”他说,“但关于身体错觉的研究却不多,在心理学中,身体一直不是研究重点。”但埃尔逊渴望探究的正是“橡胶手错觉”之类的把戏。他想试试看,扭曲人们对身体的拥有感到底难不难。

  埃尔逊开始基于橡胶手实验,设计了更多的错觉实验,他用头戴式耳机、摄像机、假肢等道具欺骗眼睛,同时用拍打和刺戳的方式给予触觉信号。在他2007年发表的论文中,就是用这些小道具让实验对象产生了“灵魂出窍”的感觉,这门“绝活”当时引起了世界性轰动效应。

  当时,有些科学家和公共团体成员还公开质疑,是否真会产生这种错觉。2011年9月,我亲自拜访了埃尔逊的实验室后,从此深信不疑:我戴着的护目镜会显示,身后的摄像机面对我背部所拍摄的画面(见“出体实验”);埃尔逊在用塑料戳我前胸的同时,用另一根棍子朝摄像机戳去。我感觉到前胸被刺的同时,通过背后的摄像机也看到了自己被刺的景象。十秒钟不到,我觉得自己好像从躯壳中抽了出来,浮在身体的数米之后。

  让实验对象体验过“灵魂出窍”后,埃尔逊在一年后又学会了新招:让实验对象进入新的躯壳。这一次,自愿者所戴护目镜中的图像,是从假人模型头上的摄像机传来的,他们看到的当然是假人的塑料身躯。然后,研究人员同时戳假人和自愿者的手臂或胃部,几次之后,自愿者就会认为自己就是那具模特。他们甚至会从自己的新身体里盯着旧躯壳看,还会和自己的旧躯壳握手。自愿者无一例外,都产生了这种错觉。美国国立卫生研究院(NIH)的神经病学家马克•哈利特(Mark Hallett)亲身体验之后说:“这种感觉十分强烈,而且很快就会产生,太不可思议了。”

  埃尔逊最近的一项研究发表于2011年5月,在研究中,他让人们感觉自己钻进了芭比娃娃的体内。一捅芭比娃娃的腿,自愿者就会觉得自己被巨大物体戳中。埃尔逊自己也尝试了这种错觉——当同事轻轻抚摸他的脸颊,他抬起头,“觉得自己好像回到了童年,正看着我妈妈”。

  也不是所有人都会被错觉蒙骗。埃尔逊推测,相对于参加实验的那些普通学生,能熟练控制自己肢体的人,比如舞蹈家、音乐家,可能较难产生错觉。但一般来说,4/5的人都能体会到错觉效应。埃尔逊用了几种方法来确认实验产生的效果:询问自愿者的体会、用刀去刺自愿者的“虚拟身体”等。如果确实产生错觉,自愿者就会感到紧张,比如出汗(我就是一例)。即便知道这把刀不会造成伤害,但当埃尔逊刺过来的时候,自愿者仍然感到非常紧张,这说明错觉非常“真实”。

  2011年年初,埃尔逊甚至改造了橡胶手错觉实验,使参与者产生错觉,以为自己有第三只手。“他吸纳了那些基本方法,想看看能把错觉效应推进到哪种地步。”美国普林斯顿大学的神经科学家、橡胶手错觉的设计者之一马修•波特维尼克(Matthew Botvinick)说,“埃尔逊向我们展示了,人对身体的感觉能达到什么程度,有多大的可塑性。”

  自我欺骗

  埃尔逊接下来要挑战的任务是,弄清楚这些错觉揭示了怎样的大脑秘密。教科书上说,人之所以感知到自己的身体,是因为利用了“本体感觉”:来自皮肤、肌肉和关节的信号,会指示身体各部分的相对位置。但埃尔逊的错觉实验说明,视觉和触觉同样是这些信号的关键组成,大脑需要不断整合各种感官信号,产生自我感知。“本体感觉”也许告诉大脑,身体此刻坐在椅子里,但在埃尔逊的错觉实验中,精确同步的视觉与触觉信号却让大脑以为,身体根本呆在另一个地方。

  埃尔逊认为,上述错觉的产生有赖于“多感觉神经元”。这种神经元能综合视觉和触觉信号,让动物顺利地对物体作出反应。目前,相关研究主要在猴子身上开展。“我们相信,多感觉神经元涉及的神经通路非常重要,它不仅能让动物感觉到外在物体,还能感觉到自己的身体,以及身体与周遭世界的界限。”他认为,这些神经元会整合各种感觉信息,对身体形成一种综合性感觉。而在错觉效应中,他只不过是改变了流向多感觉神经元的数据,由此操控了大脑感觉。

  目前,这还只是个假说。波特维尼克说:“多感觉整合的确切过程还没有真正弄清楚,这是现在所缺失的一环。”埃尔逊等人试图了解这些神经元在人脑中的位置,他们让自愿者坐在功能磁共振成像仪中,同时诱导错觉产生。实验结果不尽相同。埃尔逊已经发现,当自愿者产生“身体交换错觉”时,腹外侧运动前皮层(ventral premotor cortex,参与动作的视觉引导)特别活跃。瑞士洛桑大学的奥拉夫•布兰科(Olaf Blanke)也是该领域屈指可数的研究人员之一。他发现,人们在产生出体错觉时,腹外侧运动前皮层附近的颞顶联合区(temporo-parietal junction,TPJ)比较活跃。他指出,当这个脑区受损,或出现肿瘤时,病人似乎会觉得身体就像消失了一样。“很难判断谁是正确的,因为在神经科学层面,我们现在拥有的数据很少。”

  用意识操控机器人

  埃尔逊对自我存在和身体拥有感的兴趣,还扩展到生活的其他方面。他现在对实验剧场和超现实艺术很感兴趣。他给人的印象是,喜欢思考,有些冷淡,总记不住同事的名字,常常陷入沉默。他说,相比去参加各种会议,他更喜欢在实验室干活。

  偶尔,埃尔逊也收到一些充满怒气的信件,写信的人通常是有过“离体”经历的人。“他们觉得自己的灵魂已经离开了身体,而一个实验室能让人们产生类似的经历,这让他们感到很害怕,”埃尔逊说。对此,他用了一个外交辞令予以回应:“不予评论”。梅岑格则直接一些:“埃尔逊的研究说明,灵魂、自我什么的,离开了大脑就不存在。”

  现在,埃尔逊想把错觉效应转化为实际应用:开发更好的假肢。很多截肢患者仍会觉得肢体是存在的,感觉装上的假肢是异物。“我们在想,如果引起的错觉能让人有种真实的拥有感,人们也许可以更方便地使用假肢。”他说。

  为了实现这个目的,埃尔逊改造了橡胶手错觉实验。他在截肢者的残肢上给予点状刺激,让截肢者产生错觉,以为自己有手指。触碰这几个点的同时,埃尔逊和同事在机械手的相应部位也给予刺激。通过这种方法,他们成功地让截肢者产生了金属假肢就是自己身体一部分的感觉。

  但10~15秒之后,错觉效应就会消失。因此,要让错觉保持下去,只有不断给予刺激。这是埃尔逊目前力图解决的问题。“我的想法是改进义手——在手指的指尖上安装传感器,而在残肢部位装上刺激装置。”尽管也有其他团队在做类似的感觉装置,但埃尔逊认为,他与别人的不同之处在于,他想让人工手指传来的感觉与残肢部位的刺激精确配合,以产生对假肢拥有感的错觉。

  埃尔逊的雄心壮志不止于此。以往,人们操纵机器人或虚拟形象用的是操纵杆等控制器,而利用错觉,可以帮助人们以更精确的方式控制“虚拟身体”——不论是计算机虚拟的,还是机械的身体。比如,机器人的操控者可以戴上护目镜,获得他们所操控的机器的视野,穿着动作捕捉服执行操纵,并通过与机器人手中的传感器相连的手套,获得触觉反馈。按埃尔逊预测,只要人和机器之间的信号在100毫秒内完成传送,“就会启动全身错觉”。外科医生能操控病人体内的微型机器人;巨型机器人能修补破损的石油钻井或核电站——埃尔逊笑着描绘未来。

  但还有一种错觉,连埃尔逊也不确定能否实现,那就是自我感觉的分裂:让一个人占有两具身体。埃尔逊认为,这种错觉能否实现,可能取决于大脑如何整合感官信息。“或许在本质上,大脑对身体的感知就是一个统计学结果。它可能并未使用绝对坐标,而是通过整合信息,得出结论说我的手最可能是在这里。如大脑确实以这种方式感知身体,我们也许就能蒙骗大脑,让它觉得这两个身体是我的可能性是一样的。”

  虽然听来离奇,可埃尔逊已经取得的成果同样离奇。“我们正为此而努力,”他说,“不过话说回来,这也说不定是不可能的。”

  本文作者艾德•扬是英国伦敦的科学作家。

  本文译者朱机是中国科学院神经科学研究所的博士,主要从事神经发育研究。除了科研,她还喜欢翻译科学、科普作品,最新译作是讲述各种离奇自体实验的《冒烟的耳朵和尖叫的牙齿》。

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