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本文來自微信公眾號：神經(jīng)現(xiàn)實 （ID：neureality），作者：Saplakoglu，譯者：ChatGPT & 光影，審校&編輯：老司橘，題圖來自：《預(yù)見未來》

(相關(guān)資料圖)

“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(dá)大學(xué)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?！苯值罆雌饋砗苷鎸崳毥谦F則不會。他說：“我會非常確定這一點?！边@種真實與虛構(gòu)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(xué)學(xué)院的博士后研究員納丁·戴克斯特拉（Nadine Dijkstra）發(fā)問。她主導(dǎo)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(rèn)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(jì)以來，哲學(xué)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(yù)測結(jié)果的模型，并對之進(jìn)行了測試。”——托馬斯·納瑟拉里斯，明尼蘇達(dá)大學(xué)

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(xué)視覺和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)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(yán)峻的挑戰(zhàn)?！?/p>

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(dǎo)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(jì)以來，哲學(xué)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(yù)測結(jié)果的模型，并對之進(jìn)行了測試?！?/p>

感知與想象的混疊

戴克斯特拉關(guān)于想象圖像的研究，開始于COVID-19疫情初期，當(dāng)時的隔離與封鎖措施打破了她既定的工作進(jìn)程。在無聊的驅(qū)使之下，她開始翻閱有關(guān)想象力的文獻(xiàn)，然后投入數(shù)小時去整理論文中關(guān)于科學(xué)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(xué)家瑪麗·切維斯·韋斯特·珀基（Mary Cheves West Perky）在1910年進(jìn)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(rèn)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?！?/p>

心理學(xué)家瑪麗·切維斯·韋斯特·珀基在1910年的一項研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們的感知與想象相吻合時，我們會認(rèn)為它們的輸入是虛構(gòu)的。https://doi.org/10.2307/1413350

珀基的結(jié)論是，當(dāng)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(rèn)為它是虛構(gòu)的。這最終在心理學(xué)領(lǐng)域被稱為珀基效應(yīng)?！斑@項研究堪稱經(jīng)典?！卑蔡匦l(wèi)普大學(xué)的哲學(xué)心理學(xué)教授貝奇·納奈（Bence Nanay）如是說，“凡是與想象相關(guān)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(jì)70年代，心理學(xué)研究員悉尼·喬爾森·西格爾（Sydney Joelson Segal）改進(jìn)了珀基的實驗，再次引起了人們對珀基研究的關(guān)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?xùn)|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(dāng)直接地混合重疊”。

然而，并非所有嘗試復(fù)制珀基研究結(jié)果的實驗都能取得預(yù)期的成功。有些實驗涉及參與者的重復(fù)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(rèn)為是正確的。

因此，在倫敦大學(xué)學(xué)院的元認(rèn)知學(xué)專家史蒂夫·弗萊明（Steve Fleming）的指導(dǎo)下，戴克斯特拉設(shè)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(jìn)行了一次測試。這項研究旨在模擬并檢驗珀基效應(yīng)，以及檢驗其他兩個關(guān)于大腦如何區(qū)分現(xiàn)實與想象的競爭假設(shè)。

評估網(wǎng)絡(luò)

其中一種替代假設(shè)認(rèn)為，大腦在處理現(xiàn)實與想象時使用的是同一套網(wǎng)絡(luò)，但是由于功能性磁共振成像（fMRI）腦掃描的分辨率不夠高，導(dǎo)致神經(jīng)科學(xué)家們無法辨識出網(wǎng)絡(luò)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(fù)責(zé)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(jìn)行功能性腦成像時，我們能夠觀察到的信息是有限的?！蹦X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(xué)的喬爾·皮爾森（Joel Pearson）領(lǐng)導(dǎo)的研究提出的假設(shè)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。

“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?！薄{丁·戴克斯特拉，倫敦大學(xué)學(xué)院

戴克斯特拉原本預(yù)想會發(fā)現(xiàn)珀基效應(yīng)——即當(dāng)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(rèn)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(yīng)：那些認(rèn)為圖像存在的參與者所看到的，要比那些認(rèn)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(rèn)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(rèn)為，當(dāng)這種混合信號足夠強烈和生動時，我們就會認(rèn)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(jìn)的連續(xù)過程。

為了深入理解大腦，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(jìn)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?！庇雄E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(jìn)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。Nadine Dijkstra

毋庸置疑的是，大腦必須能夠精準(zhǔn)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(rèn)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?！?nbsp;

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(fù)責(zé)分析情緒和記憶及其他任務(wù)）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(guān)。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(fù)責(zé)設(shè)定現(xiàn)實閾限，并決定信號應(yīng)該被引導(dǎo)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(shè)完美地聯(lián)系了起來。

盡管這些（關(guān)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(shè)），但穆克利對他們的推理邏輯表示贊賞。他認(rèn)為這是一篇“令人振奮的論文”，得出了“有趣的結(jié)論”。

然而，彼得·澤（Peter Tse）——達(dá)特茅斯學(xué)院（Dartmouth College）的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)教授認(rèn)為，想象是一項涉及甚廣的過程，遠(yuǎn)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(shè)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(guān)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(jì)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(xué)會了用與一個世紀(jì)前的人們略有不同的方式來評估現(xiàn)實?！凹词乖谶@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(yù)期性?！贝骺怂固乩忉尩?。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。

幻覺的基礎(chǔ)

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(dāng)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(xì)節(jié)如此豐富，以至于能達(dá)到閾限，也可能是由于他們的閾限設(shè)定得不正確?！卑⒌聽柗拼髮W(xué)心理學(xué)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(jìn)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?！?/p>

*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(jìn)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(yīng)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。

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(guān)。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?！拔艺J(rèn)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?！?/p>

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(xué)治療，比如幫助失明人恢復(fù)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(yīng)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(xì)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?！边@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?！?/p>

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(shè)成立的話，也就表明了這一閾限的可塑性。這一領(lǐng)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(guān)的障礙的發(fā)生機理。

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

本文來自微信公眾號：神經(jīng)現(xiàn)實 （ID：neureality），作者：Saplakoglu，譯者：ChatGPT & 光影，審校&編輯：老司橘