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2012年2月25日 星期六

杜絕醜聞的三門科技

本文寫在唐英年僭建風波鬧得沸揚的 2 月 18-19 日週末,政治一天都嫌長,見報時政壇已不知變成什麼模樣。然而,有些東西是永恆不變的,公眾人物會繼續說假話,公眾會繼續要求公眾人物說真話,支持和反對者則會根據各自的需要演繹當事人的說話,令假話變得情有可原,或真話變得罪無可恕。

如果人性不變,醜聞的循環亦不會變;但是,如果有些科技能夠改變人性呢?例如,一個逼人說真話的頭盔,一副改寫道德標準的眼鏡,或一部增加信任的電視機?我敢斷言,如果唐英年有第一件,反唐營人士有第二件,普羅市民有第三件,唐宅僭建不會演變成風波;它們若得廣泛採用,我深信其他醜聞亦會從此絕跡香港。

逼人說真話的頭盔?

去年中,愛沙尼亞某大學做過這樣的實驗。受試者坐在電腦前,螢光幕隨機顯示一個紅圈或藍圈,受試者的任務是說出該圈的顏色,但他有說謊的自由,可以如實報告,也可任意胡扯。為了「鼓勵」說謊,實驗特意指示應該「偶然講吓大話」,像慈母叮囑入世未深的兒子。測試進行時,一塊磁鐵對受試者前額作出干擾,你猜他的行為有何變化?

當左前額受到干擾,說謊次數增加;當右前額受到干擾,說真話次數增加。如要確保特首候選人的誠信,每次發言都用磁鐵干擾一下他的右前額,或者市民應該推動這樣立法。最方便就是規定配戴一些「合資格」的磁石頭盔,每次發言都要戴住,那特首候選人便句句實話,誠信無懈可擊。

用磁石干擾腦袋,這種技術稱為「transcranial magnetic stimulation」;腦的神經脈沖不過是電子的流動(電流),磁場能夠干擾電流,故能干擾腦的運作。

改寫道德標準的眼鏡?

這副眼鏡的關鍵不在鏡片,而在勾着耳朵的柄,還是右邊的那條柄。如果柄上裝了一塊磁鐵,干擾右耳後上方腦袋某部分,道德判斷便受影響。看看兩年前麻省理工一次實驗,考慮以下四種情況:

(一)阿珍知道是砒霜,那瓶真是砒霜,用來沖咖啡,朋友飲了,死掉。(壞心腸,做壞事)
(二)阿珍以為是砒霜,那瓶其實是糖,用來沖咖啡,朋友飲了,無恙。(壞心腸,做好事)
(三)阿珍以為是糖,那瓶其實是砒霜,用來沖咖啡,朋友飲了,死掉。(好心腸,做壞事)
(四)阿珍知道是糖,那瓶真是糖,用來沖咖啡,朋友飲了,無恙。(好心腸,做好事)

阿珍的行為一次比一次「進步」,若你給她的人格評分(一分最差,七分最好),四種情況分別多少分?

兩組受試者,一組正常,另一組右耳後上方受磁石干擾。兩組都是(一)至(四)的評分遞增,但受磁石干擾的人對壞心腸的阿珍明顯較寬容,同時對好心做壞事的阿珍(情況三)比較苛刻,顯示其作出道德判斷的時候,傾向不理會當事人的意圖,較多考慮事情的結果。當右耳後上方受干擾,意圖好壞在道德計算中的比重下降。

如果你是唐英年,地下儲物室的謊言被揭穿之後,你會引導眾人考慮你的苦衷(袒護妻子,這是好的意圖),還是聚焦在說謊這一事實之上(壞的結果)?當然是前者,你希望眾人衡量道德的時候,意圖的比重上升,體諒你的苦衷。這與以上實驗的結果違背,但大家不要忘記,此類硏究尚在初階,道德的尺今天移動一點點,難保明天不能舞高弄低,說不定來年發現刺激右耳後上方,增強那裏的神經活動,便能提升體諒別人的能力;只要別人用心良苦,多壞的事也會原諒,就像今天唐營支持者一樣。

如果真有這種科技,每當敵方陣營窮追不捨,只要各人贈送一副眼鏡,太陽鏡、近視鏡、老花鏡,什麼鏡也好,最緊要右柄暗藏一塊磁石,使戴者不知不覺間體諒了你,風波自會平息於無形。

增加信任的電視機?

兩年前 Kellogg School of Management 做過這樣的實驗。首先,請受試者寫出最喜歡和最討厭的人的名字,然後觀看一段片,看畢後,一位陌生人路過,向受試者借錢,你猜他願借多少?先前觀看的片段如何影響借錢的意欲?事實上,所有片段表面上是相同的,但有三個版本:(一)最喜歡的人的名字在螢光幕一角不斷閃;(二)最討厭的人的名字在螢光幕一角不斷閃;(三)沒有名字在閃。這裏的「閃」,每次只出現 60 毫秒(千分一秒),一般人是意識不到的,可是潛意識已經接收到,不知不覺間影響人的行為。

陌生人問借錢,只是簡化了的說法。受試者觀看片段後,接受一系列測試,看看有多願意信任陌生人。結果是,觀看版本二和三的人沒有分別,觀看版本一的人變得特別「天真」,特別容易信人,螢光幕一角那閃爍的名字顯然在暗暗發功。

試想,電視機一角不斷閃着你愛人的名字,豈不令你「動容」,令你「天真」,令你容易信人?當然,每人喜歡的人不同,此技倆若要廣泛運用,便得閃着一些廣受愛戴的人 -- 德蘭修女,甘地,曼德拉,昂山素姬,毛澤東?瑪麗蓮夢露,戴安娜王妃?耶穌,孔子,觀音?

政府大可咨詢一下廣大市民,看誰最受愛戴,然後立法規定電視機或電視台一定要在某角落不斷閃着那人的名字,不消數天,社會必定不知不覺被和諧掉,醜聞亦會從此消聲匿跡。

(2012 年 2 月 25 日 信報副刋)

學術參考:
Inga Karton, Talis Bachmann (2011), “Effect of prefrontal transcranial magnetic stimulation on spontaneous truth-telling,” Behavioural Brain Research 225, 209-214. doi:10.1016/j.bbr.2011.07.028

Liane Young, Joan Albert Camprodon, Marc Hauser, Alvaro Pascual-Leone, and Rebecca Saxe (2010), “Disruption of the right temporoparietal junction with transcranial magnetic stimulation reduces the role of beliefs in moral judgments,” PNAS. doi:10.1073/pnas.0914826107

Li Huang, J. Keith Murnighan (2010), “What’s in a name? Subliminally activating trusting behavior,” Organizational Behavior and Human Decision Processes 111, 62-70. doi:10.1016/j.obhdp.2009.10.002

2012年2月18日 星期六

紅坂上的花海,紅花坂的上海,紅花坂上的海

三個名字兩個是錯的,但無論我說哪一個,你肯定知道我在談宮崎駿那齣電影。「靈活」的腦筋,不是刻板死記着字串,一兩個字的調換無損辨認戲名的能力。

看【圖一】,讀得明嗎?


《信報》讀者都是 smart people,讀得明乃意料中事。這段文字據說是英國人 Graham Rawlinson 寫的,他 1976 年於諾定咸大學攻讀博士時,做過這方面的硏究,與當時學術主流格格不入,故沒有繼續探求。1999 年劍橋大學硏究發現,調換詞語中間的發音不影響聽者的理解,此事勾起二十多年前的回憶,Rawlinson 遂有點兒穿鑿附會地把結果放大,寫成此信,在互聯網風行一時。

信中說「字母次序不打緊,唯一重要的是頭尾字母正確」,真的嗎?請看以下三句(頭尾字母正確,中間字母調亂):

1) A vheclie epxledod at a plocie cehckipont near the UN haduqertares in Bagahdd on Mnoday kilinlg the bmober and an Irqai polcie offceir

2) Big ccunoil tax ineesacrs tihs yaer hvae seezueqd the inmcoes of mnay pneosenirs

3) A dootcr has aimttded the magltheuansr of a tageene ceacnr pintaet who deid aetfr a hatospil durg blendur

如無意外,應比【圖一】困難。Rawlinson 說對了一半,但顯然未及真相的全部,頭尾字母之外還有一些因素影響「可讀性」,那些因素是什麼?【圖一】為什麼這麼易讀?

(一)短詞容易,一至三個字母沒可能串錯,四字母只有一種錯法,將中間二字對調,拆解一點不難。【圖一】總共 111 字,其中 49 字沒有/不能串錯。這些短詞通常是 the、you、a、and、can、is、it、to、in 之類,提示句子結構和上文下理,幫助解謎。

(二)相鄰字母換位容易辨認(porbelm?呵,problem!),「遠距離」換位較難(pborlem?什麼?)。

(三)錯字並非另一英文字。試想,salt 不慎串成 slat,讀者順理成章以為你說一塊板,而不會懷疑你想着一粒鹽。我的名字串成 Nike,別人也不會懷疑串錯字,只會以為我是一對波鞋。

(四)發音近似,絕對是一種提示,如 toatl 就是 total。保持整個字的形狀也有幫助,對我來說,【圖一】最難拆解就是開頭的「cdnuolt」,因與「couldn't」形態上頗有差異,加上作為整段的開頭,沒有前文作提示,真殺我一個「措手不及」。

四種「技巧」是否【圖一】用得較多,很難說。背後是個更深層次、科學家仍未解開的課題:閱讀究竟是什麼一回事?腦袋到底如何認字?認字顯然不像查字典,否則一見錯字便茫無頭緒;腦袋裏不是一成不變的字串,而是容許某程度錯漏的 fuzzy logic,這種 fuzzy logic 是怎樣運作的呢?【圖一】錯漏百出,但讀起來近乎不費吹灰之力,這 fuzzy logic 的威力如何解釋?

當然未有完滿答案,以下提出現時最流行的一種模型,讓大家參詳。模型說,腦袋認字靠「雙字母」(bigram),一拼就拼兩個字母,例如看見「take」,即時觸動 TA、TK、TE、AK、AE、KE 的印象;兩個字母不必相鄰也可形成雙字母,因為幾個字母同時攝入眼廉,疏密對響,腦袋對字母的間隔是不敏感的,當然不能隔得太開,一般標準是相隔不多於兩個字母便能形成雙字母。所以,「TE」這個雙字母可以理解為「T 之後三個字母之內出現 E」,「AK」可以理解為「A 之後三個字母之內出現 K」,餘此類推。

現在看見「tkae」,腦中泛起哪些雙字母?TK、TA、TE、KA、KE、AE;六個雙字母,五個與「take」重疊,因此 tkae 和 take 十分相似,可說有 5/6 = 83% 相似。

看看「problem」與它的兩個誤串,哪個比較近似?

problemporbelmpborlem
PR, PO, PB,
RO, RB, RL,
OB, OL, OE,
BL, BE, BM,
LE, LM,
EM
PO, PR, PB,
OR, OB, OE,
RB, RE, RL,
BE, BL, BM,
EL, EM,
LM
PB, PO, PR,
BO, BR, BL,
OR, OL, OE,
RL, RE, RM,
LE, LM,
EM
 近似度:12/15 = 80%近似度:10/15 = 67%


回顧【圖一】和那三句句子,經驗告訴我,前者容易後者難,以雙字母理論觀之,哪個最近似正確(愈近似正確便愈容易吧)?逐個字人手計算既費時又會出錯,我寫了一條電腦程式幫忙,計算每個錯字與正確的近似度,下面列出每段文字的近似度中位數(串法正確的字不計算在內),順帶揭曉正確答案:

【圖一】:83%

1) A vehicle exploded at a police checkpoint near the UN headquarters in Baghdad on Monday killing the bomber and an Iraqi police officer (76%)

2) Big council tax increases this year have squeezed the incomes of many pensioners (73%)

3) A doctor has admitted the manslaughter of a teenage cancer patient who died after a hospital drug blunder (60%)

【圖一】的確最易,句子一至三是愈來愈難的,有沒有同感?

雙字母理論有弱點的,例如 nana 和 anna 擁有同一組雙字母(AA、NN、AN、NA),但腦袋仍然懂得分辨,證明雙字母並非故事的全部。說到底,它只是一個理論,腦袋如何認字暫時未有定論。

多數這方面的硏究集中在英語和法語,其他語言是否適用還有商榷,最明顯的例外是沒有字母的中文;沒有字母,何來雙字母?然而,正如本文標題所示,中文也有「串錯字仍然讀得明」的現象,腦裏顯然有些共同機制。兩種䢛異的文字,竟然在「串錯字」的時候找到共通點,你說詭異不詭異?

(2012 年 2 月 18 日 信報副刋)

學術參考:
劍橋大學 Matt Davis 網頁

Stanislas Dehaene, Laurent Cohen, Mariano Sigman, Fabien Vinckier (2005), “The neural code for written words: a proposal,” Trends in Cognitive Sciences 9, 335-341. doi:10.1016/j.tics.2005.05.004

Jonathan Grainger, Carol Whitney (2004), “Does the huamn mnid raed wrods as a wlohe?” Trends in Cognitive Sciences 8, 58-59. doi:10.1016/j.tics.2003.11.006

2012年2月4日 星期六

眼耳口鼻「打交」可能是童年「陰影」

看圖一,你會先望紅色還是綠色?


看圖二,你又會先望紅色還是綠色?


如果你是一個喜歡紅色的正常人,你多會先望左邊。

如果你是一個喜歡綠色的正常人,你多會先望右邊。

如果你是一個紅綠沒有偏好的正常人,兩邊的機會均等。

所以,如果你是正常人,望圖一和圖二的目光應該沒有分別。

世上既有正常人,便一定有些不正常的人。有些人,看見「A」字是紅色,「B」字是綠色,「5」字可能是黃色,「7」字可能是紫色,總之某些字與某些顏色連上,是為「聯覺」(synaesthesia)--兩種本來不相干的感覺聯繫上。2006 年英國一次大型調查發現 4.4% 的人擁有聯覺,若把比例搬來香港,即本地有超過三十萬聯覺人,我在 2009 年 5 月 27 日本欄呼籲聯覺人到我的網誌留言,你猜得到多少回應?零!不知是否號召力太弱,還是聯覺在本地族群絕無僅有(遺傳或多或少有關),零回應令我頗為詫異。

「字→顏色」是聯覺的一種,其他聯覺包括「音調→顏色」(聽 C 音見藍色)、「音程→味道」(聽小二度嘗酸味)、「味道→形狀」(吃甜感覺很圓)等,至今發現超過五十種。理論上,任何眼/耳/口/鼻的不正常配搭都是聯覺,讀者大可隨意組合。

假設你有「形狀→顏色」的聯覺,看見三角形是紅色的,圖二會先望哪一邊?

如果你喜歡紅色的三角形在綠色的背景襯托下比較突出,你多會先望右邊。

如果你喜歡紅色的三角形配合紅色的背景比較融和,你多會先望左邊。

無論你先望左邊還是右邊,由於聯覺對圖二造成的干擾,你看圖一和圖二的目光應有差別。

換句話說,如你以不同的目光觀看二圖,我猜你有聯覺大概不錯,那是一種聯覺測試法。受試者一言不發,硏究人員只需旁觀,便大概知道有聯覺沒有。

這測試不十分精準。假如你同時看見圓形是紅色的呢?二圖的目光又會變得一樣,測試走漏了眼。假如你看見三角形是黃色的呢?二圖的目光又可能會變得一樣,又走漏眼。由於容易走漏眼,它傾向低估聯覺的比例。

由於這些弱點,此法不是用來測試成年人。成年人的聯覺有其他更精準的測試法,這裏篇幅所限,不贅。此法的優點是不需任何言語交流,最適合測試毫無社交能力的人--嬰兒。嬰兒最先懂得分辨紅色和綠色,故選擇紅綠。

嬰兒有沒有聯覺?多少嬰兒有聯覺?

去年八月一次硏究發現,兩個月大的嬰兒對圖一/二的目光差異遠高於成人;論文只列出平均值,沒有列出個別數字,我不敢說全部嬰兒都有聯覺,但以整體來看,嬰兒擁有聯覺的程度遠超一般成年人是肯定的。這結果肯定了學術界一直以來對聯覺成因的猜想:嬰兒腦裏的神經「過度活躍」,神經之間連接得盤根錯節,令感官「打交」,成長過程中,多餘的連接會「剪掉」,當一些應該剪掉的連接沒有剪掉,「打交」的感官遺留,此人便有聯覺。如今證實嬰兒真的有聯覺,此一猜想得到多一份支持。

在成年人的世界,聯覺屬於不正常(雖未至病態);在嬰兒的世界,或許沒有聯覺才是不正常。嬰兒眼中的父母,未必是父母眼中的自己;父母眼中的嬰兒,也未必是嬰兒眼中的自己。

(2012 年 2 月 4 日 信報副刋)

學術參考:
Katie Wagner, Karen R. Dobkins (2011), “Synaesthetic Associations Decrease During Infancy,” Psychological Science 22, 1067-1072. doi:10.1177/0956797611416250

2011年12月29日 星期四

磁石使你口吃

看看 transcranial magnetic stimulation 怎樣擾亂你的語言能力,及其硏究大腦的用途。

2011年12月10日 星期六

為什麼自己不能「擠」自己?

想知道標題說什麼,先得搞清「擠」字的讀法。不是「擠迫」、「擠提」的「擠」,是廣東話說「擠牙膏」、「擠暗瘡」的「擠」,類似「吱」的讀音。別人「擠」你,即是「突襲」你的頸、腋下、腰或腳板底,使你癢癢的。我不知道「擠」還有什麼更文雅的寫法,知道的讀者請賜教。

言歸正傳,為什麼自己不能擠自己?因為感覺早已預計到,也就沒有「驚喜」;這是一般人的想當然。通常,想當然的說法都是錯的,不過今次例外,想當然的說法也是科學家的想法。學術性的解說是這樣的:當腦部向手腳發出運動指令,它會保留該指令的「副本」,以預測將會造成的觸感;該預測會與真實的感官作比較,假如吻合,後者便變得「不外如是」;相反,別人觸碰你,腦裡沒有指令的「副本」,在無從預測的情形下,所有感官都「出乎意料」,感覺當然較為強烈。(為什麼只那幾個部位的觸感特別強烈,硏究沒有提及;擠的基本原理已是一個夠大的謎團,科學家未及硏究旁邊枝節。)

試找一位拍擋,嘗試以下四種情形:(一)合上眼,叫他擠你;(二)張開眼,望着他擠你;(三)他執着你的手,控制你的手擠你自己;(四)他放開手,讓你自己擠自己。如無意外,痕癢的感覺應由(一)至(四)逐個減少。第一情況,沒法知道別人怎樣擠你,感覺最強;第二情況,有視覺 feedback,能作某程度的「心理準備」;第三情況,手部不能自主,但被移動時肌肉有知覺,能作更詳細的「心理準備」;第四情況,有肌肉指令的「副本」,最能預計。任何有助預測觸感的途徑都能減少痕癢的感覺,儘管效果各異。

令我想起一件事,坐別人的車總好像比較顛簸,自己駕車則覺十分平穩,是否我的技術勝人一籌?相信與自己擠自己道理一樣。自己駕駛時,車輛去向全在自己掌握之內,左拐右拐早已心中有數;別人駕車,我在乘客座位毫無控制,好像合上眼睛任由座椅和安全帶拉扯推撞,豈有不覺顛簸之理?以後我知道如何減少顛簸,就是留意司機的一舉一動,使自己對車輛去向有個心理準備,顛簸感自然減少。

自己不能擠自己不是有趣現象這麼簡單,還有些深層含意。它意味腦袋懂得分辨自我刺激和外來刺激,傾向忽略前者,集中注意力給後者。試想失去這種分辨能力,有什麼後果?自己跟自己說話,好像別人跟你說話;整天躲在家,總好像有人跟你說話;自言自語,又好像有人跟你說話;這是幻聽(auditory hallucination)。幫自己騷癢,好像有人幫我騷癢,照照鏡子,的確自己在騷癢,究竟自己在騷癢還是別人幫我騷癢?那隻手是不是屬於我的?這是 passivity phenomenon,即是覺得自己的意識不受自己控制,好像被些外來力量支配着。似不似精神病?這是精神分裂和抑鬱症的徵狀。實驗顯示,有幻聽或 passivity phenomenon 的人的確缺乏分辨自我刺激和外來刺激的能力。換句話說,他們自己擠自己成功的機會較高。

反過來想,不能分辨自我刺激和外來刺激,會否令我覺得所有刺激都是因我而起?你幫我騷癢,我覺得自己在騷癢(你的手是我的);你駕車左拐右拐,不過是我控制着你左拐右拐(你的軚盤也是我的);你幫我做任何事,其實是我親力親為(全世界都是我的)。 當然,我不介意你隨時擠我,因為我從未成功擠過自己。

(2011 年 12 月 10 日 信報副刋)

學術參考:
Sarah-Jayne Blakemore, Daniel Wolpert, Chris Frith (2000), “Why can't you tickle yourself?” Neuroreport 11, R11-R16.

Guy Claxton (1975), “Why can't we tickle ourselves?” Perceptual and Motor Skills 41, 335-338.

L. Weiskrantz, J. Elliott, C. Darlington (1971), “Preliminary Observations on Tickling Oneself,” Nature 230, 598-599.

2011年8月18日 星期四

bbq = pdd ?


考考大家,上圖的立法會泰美斯女神像和曾蔭權照有何不妥?

不知道?……

用心想想?……

它們左右調轉了,前者應該右手拿秤,左手執劍,後者髮型應該左邊分界。

兩星期前談過左右難分的國旗,今天談談為何我們經常左右不分。有些人,說左邊,指着右邊;我看地圖,常把東、西調轉。更奇怪的是,為什麼只會左右混淆,卻從不混淆上下和前後?

這是進化使然。假設你是原始人,在森林遇上老虎,你寧願看見老虎的左邊還是右邊?無分別。你寧願看見老虎的前面還是後面?當然是後面。你寧願看見一隻站着的老虎還是一隻倒轉的老虎?我寧願牠倒轉。在森林生存,我們需要分清老虎的前面、後面、向上、向下,但不必分清其左右,望見老虎的左邊還是右邊,反應一樣。久而久之,腦袋領悟一條「法則」,老虎的左邊「等於」老虎的右邊,望見老虎的左邊「即是」望見老虎的右邊,此「法則」深深嵌進了腦部的視覺區域,簡化影像分析使反應更快,幫助生存。我們左右不分,因為大自然裡根本不用分,腦袋亦故意不去分。

望見曾蔭權的正面,你會顯得恭恭敬敬;望見他的背脊,你開始說他壞話 -- 前、後一定要分清。他站在台上演講,你大可打瞌睡;他表演「倒豎蔥」,便全城觸目了 -- 上、下也要分清。他昨天左邊分界,今天右邊分界,你說:「So?」-- 左右分界,無關宏旨。

辨認人或物,左右不分不打緊;文字不同了,必須分清左右,否則「b」和「d」一樣,「p」和「q」一樣,「信」和「訃」一樣,「出前一丁」和「」一樣!試拿起一本雜誌面向鏡子,左右調轉來讀,有困難的;試左右調轉來寫字,更困難。假如某人能夠流暢地左右調轉來寫,你一定嘆為觀止,達文西是少數有此能力的人。對一般事物左右不分的腦袋,為什麼對文字這樣「清醒」?

事實上,在那遙遠的童年,我們每人都曾經把「b」寫作「d」,把「p」寫作「q」,把這樣的一點()寫作那樣的一點()。事實上,不少孩子八歲前都能夠左右調轉來寫字,西方孩子如是,所有文化的孩子都如是,包括中國和日本。年紀漸長,腦袋發現「左右對調為相等」的本能不適用於文字,左右調轉寫字的能力才慢慢消失。腦部對文字「特事特辦」,有別於一般影像的處理,引申出下一個問題:對於文字,腦部完全忘記了「左右對調為相等」這本能,還是本能猶在,不過被後天壓抑住?有點像,你不再愛一個人,是你完全把她/他忘記掉,還是你根本忘不了,只讓時間把情感麻木掉?

不久前,西班牙一組學者做過實驗。電腦屏幕出現一些詞彙,每個詞彙顯示之前,屏幕會閃出提示,提示只長 50 毫秒(千分一秒),瞬間即逝,常人意識不到,但潛意識還是接收到的。提示可以是即將顯示的詞彙,或其左右調轉的鏡像。舉例,屏幕一閃「bbq」,時間太短,我不察覺,但腦袋收到了,潛意識喚起這個字,當屏幕正式顯示「bbq」,我便能很快認出字串,因為潛意識早已準備就緒。另一位受試者不及我幸運,他受測試時,屏幕閃出「pdd」(「bbq」的鏡像),然後屏幕正式顯示「bbq」的時候,由於潛意識準備錯了,他認出「bbq」字串需時較長。這是已知事實,研究不是探討這個。

研究想知的是閃出提示後腦部的潛意識反應。閃「bbq」和閃「pdd」,腦部反應有何不同?研究監察受試者的腦電波,有如下發現。提示閃出後 150 毫秒,兩者腦電波不一。250 毫秒,腦電波變得一樣,表示兩個腦袋現在「看見」同一視像。400 毫秒,腦電波再次發生差異。過程可以這樣解讀,250 毫秒的瞬間,腦袋依據進化而來的法則本能地把「bbq」與「pdd」等同了,然後在 400 毫秒再把兩者分辨開來,換句話說,腦袋沒有忘記「左右對調為相等」的本能,只是閱讀文字時,本能被後天凌駕着。

凡事總有例外,世上有些文字是不用分左右的,泰米爾文(Tamil,記得斯里蘭卡泰米爾老虎游擊隊?)是一例。古埃及的象形文字可由左至右或右至左書寫,人形及動物圖案的頭指向一行的開端。古希臘文的寫法如耕牛犁田,一行左至右,一行右至左,兩個方向的字體左右調轉。其實左右調轉書寫和閱讀並非什麼新奇事,只因現代文字絕大多數需要分清左右,硬把由來已久的本能壓抑下去。

(2011 年 8 月 18 日 信報副刊)

推薦閱讀:
Reading in the Brain: The New Science of How We Read by Stanislas Dehaene

學術參考:
Jon Andoni Duñabeitia, Nicola Molinaro, Manuel Carreiras (2011), “Through the looking-glass: Mirror reading,” NeuroImage 54, 3004–3009. doi:10.1016/j.neuroimage.2010.10.079

Stanislas Dehaene, et al. (2010), “Why do children make mirror errors in reading? Neural correlates of mirror invariance in the visual word form area,” NeuroImage 49, 1837–1848. doi:10.1016/j.neuroimage.2009.09.024

Vincent Walsh (1996), “Neuropsychology: reflections on mirror images,” Current Biology 6, 1079–1081.

2011年2月28日 星期一

送你一隻手

Red Bull 給你一對翼,這片段給你三隻手……


說明腦袋對自身的認知不是一成不變的,而是結合所有感官,形成一幅 coherent 的 body plan。

這類實驗中,十多年前發現的 rubber hand illusion 是經典……



去年六月〈虛擬現實變現實〉一文提及這個……



Source: New Scientist

2011年2月16日 星期三

一斤鐵重還是一斤棉花重?

為了找尋答案,我決定親身做實驗。家裡沒有鐵,於是找來一隻奇異果,磅一磅,重 120 克。家裡也沒有棉花,但有舊報紙,順手拈來放到磅上,加加減減湊好 120 克,用膠紙綑作一團,成了一個報紙球,再磅一磅,確保依然 120 克。

在我面前,一隻 120 克的奇異果和一個 120 克的報紙球,哪個較重?

右手拿起奇異果,左手拿起報紙球……奇怪,怎麼奇異果感覺較重?

試試換手,奇異果在左手,報紙球在右手,奇異果依然較重。

把奇異果放回磅上,120 克。把報紙球放回磅上,也是 120 克。

信磅,還是信感覺?

***


奇異果長兩吋半,報紙球直徑六吋,兩件物件重量相等,較大那件感覺較輕,這是一個經典錯覺,size-weight illusion。用心理學的說法,這是一個非常「robust」或「compelling」的錯覺,意指明知重量相等,抗拒卻是「有心無力」,物件放在手中,較大那件顯得較輕的錯覺揮之不去,若非有磅為證,很難相信兩者重量相當。

很明顯,雙手所感覺到的,不僅是物件的重量,而是體積和重量的結合。

蒙着雙眼,看不見物件大小,錯覺還存在嗎?還存在,因為單憑手感也能感覺物體大小。

用繩吊着物件,不讓雙手直接觸碰,且蒙上眼睛,錯覺應該消失了吧?還存在,因為物件的搖晃泄露了它的大小。(雙手對此非常敏感,不信可以試試看。)

要完全隔絕體積的資訊,有兩個方法。一,使用滑輪或槓桿,搖晃的傳送便中斷。二,把物體放進一條大小適中的垂直管子,限制其搖晃。這樣,在對物件大小毫無提示的情況下(不要忘記蒙上雙眼),我們才能「心無旁騖」地感受物體的真正重量,size-weight illusion 的錯覺才告消失。

然而,我不服氣,為何我一定是「錯」?磅不可以「錯」的嗎?全世界的磅都說一斤鐵和一斤棉花一樣咁重,全世界的人都覺得一斤鐵重過一斤棉花,頂多勝負未分,怎麼人自認是「錯」?

***


執筆時,穆巴拉克剛剛自願下台,埃及亂局稍定,還記得早前兩派人馬街頭對峙,互擲石塊,我在想:何來這麼多石頭?後來看見一幀新聞照片,原來有人把大片馬路的石屎砸爛成塊,用來投擲。不難想像,示威者撿拾石塊時,一定會用手來枰一枰,揀選擲得最遠的。他們手枰石塊,跟我手枰奇異果和報紙球的動作如出一轍,兩者是不是有些關連?

根據一些學者的說法,遠距離投擲是人類獨有的本領。猩猩和猴子懂得投物,但距離很短,自然界沒有動物能夠像我們一樣,把籃球從己方的籃底傳至敵方的半場,或如棒球的外野手把球擲回本壘,又或如長毛向特首掟蕉等等。投擲給我們遠距離攻擊的能力,讓史前人類能夠獵殺大型動物,幫助人類征服自然廣佈全球。投擲的第一步,是揀選最佳的可擲物,所謂「最佳」,不外乎擲得最遠,既然投擲於生存這樣重要,揀選最佳可擲物是不是我們本能的一部分?

試想像,你面前放了六個體積相約的奇異果模型,一個木造,一個鐵造,一個銅造,一個鋁造,一個鉛造,一個銀造,你能否揀選哪個擲得最遠?再來六個牛油果模型,體積相約,重量不一,你又能否揀選哪個擲得最遠?以上情形改編自一個研究,那研究已經證明人有這種能力,在投擲之前已經大概知道最佳重量。最佳重量並非一成不變,而是跟隨體積調節,體積愈大最佳重量愈大;以投擲而言,最理想的牛油果(模型)一定重過最理想的奇異果(模型),因為牛油果(模型)一定大過奇異果(模型)。(以下省略「模型」二字。)

Size-weight illusion 說,假如兩者同等重量,牛油果感覺較輕。換個說法,若要感覺一樣重,牛油果必須重於奇異果。

神奇的是,最理想的牛油果與最理想的奇異果感覺恰好一樣重(是「感覺」一樣重,實際上當然牛油果較重),這是最近一次研究的結果。是次研究證明,所有最適合投擲的物體,重量感一致。Size-weight illusion 原來是有功能的,人只要認定一個重量感,便能不論體積、不論重量揀出最適合投擲的物件。雙手提供的重量感,並不是重量,而是物件的「可擲性」。

Size-weight illusion 這錯覺,其實並沒有「錯」,手與磅根本是在量度不同的東西。

***


一斤鐵重還是一斤棉花重?

磅說:「一樣咁重。」

手說:「用嚟掟人?梗係一斤鐵啦!」

手和磅根本就在不同的頻道,或在不同的 level。

(2011 年 2 月 16 日 信報副刊)

學術參考:
Qin Zhu, Geoffrey P. Bingham (2010), “Human Readiness to Throw: The Size-Weight Illusion Is Not An Illusion when Picking the Best Objects to Throw,” Evolution and Human Behavior. doi:10.1016/j.evolhumbehav.2010.11.005

D. J. Murray, R. R. Ellis, C. A. Bandomir, H. E. Ross (1999), “Charpentier (1891) on the Size-Weight Illusion,” Perception & Psychophysics 61, 1681–1685.

R. R. Ellis, S. J. Lederman (1993), “The Role of Haptic Versus Visual Volume Cues in the Size-Weight Illusion,” Perception & Psychophysics 53, 315–324.

Geoffrey P. Bingham, R. C. Schmidt, Lawrence D. Rosenblum (1989), “Hefting for a Maximum Distance Throw: A Smart Perceptual Mechanism,” Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance 15, 507-528.

2011年2月2日 星期三

誰的時光機較先進?

今日除夕,是時候回顧舊年,展望新歲。你今年作了什麼建樹?來年有什麼大計?

普通不過的兩條問題,建基於人類想當然的一項獨特本領 -- 把觀點在時間的軸上任意推移。回憶,是將觀點搬回過去一剎那;計劃,是將觀點搬至未來某一刻。科學界稱這本領為「mental time travel」。人類渴求時光機,其實每人腦子裡早已有一部。這部時光機雖然不能改變既定的過去或預告未知的將來,但它善於探索可能性的空間,容許「what if」的演繹,是馬後炮和白日夢的基礎。人類自詡萬物之靈,意識到這部時光機的可貴,便想獨佔這件神給的禮物,若你問他其他動物有沒有這樣一部時光機,他多會答沒有。回憶過去,計劃將來,是人類獨有的本領,人類喜歡這樣說。

我洋名 jay,不是周杰倫,原是一隻旅居歐洲的樫鳥,後來不慎被捕關進實驗室,成為動物學的實驗品。

我的鄰居是隻白老鼠,牠每次想食餅,只需按一下槓桿,便有餅碎從天而降。從旁觀察的學生問:「看來牠『記得』按槓桿取食物這個步驟,怎能說老鼠沒有記憶呢?」老師說:「老鼠當然有記憶,牠沒有的是『回憶』。牠記得槓桿等於食物,不代表牠腦中存在着上次進餐的『情景』,正如你記得我是老師,卻未必記得我在課室授課的『情景』。只有人能夠『回憶』某個『情景』,動物不能。『回憶』的定義,是必須記得 what、when、where,何時何地發生過什麼。」

其實人怎會知道老鼠有沒有回憶,人只是假設動物沒有。話語權操在人類口中,動物有口難言。我知我有回憶,但如何證明呢?

幸好,科學講求證據的。樫鳥有「積穀防饑」的習慣,吃不完的花生和蟲子,我們會藏起來以備不時之需,尋回食物需要兩個條件:記得哪處(where),藏了什麼(what)。換句話說,「積穀防饑」所需的記憶力已經符合回憶的兩項定義,只差 when 有待證明。

我曾參與這樣一次實驗。首先,實驗員給我一盤花生和一個儲物格,我把吃不完的放進儲物格,給他們拿走。五天後,實驗員給我一盤蟲子和另一個儲物格,我把吃不完的放進儲物格,給他們拿走。四小時後,實驗員拿回兩個儲物格,看我選吃花生還是蟲子。我想,四小時前的蟲子還很新鮮,而且蟲子美味又營養豐富,向來是我的首選,我選了蟲子。實驗第一部分就這樣完成。

第二部分過程一樣,只是花生和蟲子調換了次序,先給蟲子,再給花生。實驗員拿回兩個儲物格,我想,現在蟲子已經死了五天,腐壞了,還是吃花生較安全。實驗員見我選擇花生,知道我對儲物的時間(when)有印象,不禁流露失望之情。他們無奈地承認,「回憶」不是人所獨有,樫鳥都有。

人腦的時光機懂得兩邊走,不僅能夠回憶過去,還能計劃將來。人類回憶的「專利」剛剛給我毀掉,計劃將來我又懂不懂?當然懂,「積穀防饑」不就是計劃將來嗎?不怕將來捱餓,何需「積穀」?我會儲食物,不就代表我會計劃將來嗎?

可是,穩操話語權的人類不買這一套,他們辯稱「積穀防饑」可能只是一種本能反應,一種生理需要的伸延,未必基於對將來的想像。我會儲食物,可能只是盲目貪吃的表現,未必為了避免捱餓。

這種論調,我起初覺得無稽,但想深一層,也不無道理。人類賺錢儲蓄,有沒有想過這筆錢將來怎用?沒錯,有人儲錢為了買車、買樓、供兒女讀書等明確目標,但亦有人只為儲錢而儲錢,對這些人來說,儲錢不是基於對未來的任何想像和計劃,儲錢只是一種本能。無論儲錢或儲食物,行為本身未必反映將來的計劃,可能只是反映「貪得無厭」。

生物學家再下一個定義:要證明一種動物懂得把觀點搬往未來,其行為必須滿足一些非即時、尚未出現的需要。例如,運動員艱苦訓練為什麼?全因他們能夠想像贏得金牌的榮耀。跑馬拉松為什麼?能夠想像衝線一剎的滿足。一粒糖放在眼前,為什麼不吃?可能等五分鐘會有兩粒。(不能排除一些人有自虐狂或嚴守紀律的本性,以上行為被演繹為「本能」亦無不可,但話語權不在我,人類不會接受動物的意見。)

一天,實驗員餵我吃松子(松樹種子,與「蟲子」同音,實屬巧合),餵得飽飽的,然後他留下一盤松子、一盤花生和一個儲物格;吃厭了松子的我,不假思索地儲存了花生。數小時後,實驗員餵我吃花生,然後留下原來的儲物格,我感到後悔,現在我想轉轉口味吃松子,但儲物格載滿了花生。翌日,我學乖了,第一次吃飽松子後,即使對松子感到厭倦,亦會儲存松子,因為我知道跟着會被餵花生,當我吃飽花生後,先前儲存的松子便正好讓我轉轉口味。

吃飽松子後依然儲存松子,有違即時的本能,這樣做顯然為了「滿足一些非即時、尚未出現的需要」,終於證明我有計劃將來的本事。我腦子這部時光機,跟人腦的時光機不遑多讓。

可惜,我開心得太早。最近又有科學家質疑這不足夠,他說人懂得「時間」這概念,動物未必懂。舉例,現在早上九時,人懂得八小時之後是下午五時,而動物只懂得「若干小時之後」。不要問我,我不懂他在說什麼,我只知道無論我有幾醒目都敵不過人類,因為話語權永遠操在他們的口裡。

(2011 年 2 月 2 日 信報副刊)

學術參考:
William A. Roberts, Miranda C. Feeney (2009), “The Comparative Study of Mental Time Travel,” Trends in Cognitive Sciences 13, 271-277. doi:10.1016/j.tics.2009.03.003

William A. Roberts (2007), “Mental Time Travel: Animals Anticipate the Future,” Current Biology 17, R418-R420. doi:10.1016/j.cub.2007.04.010

C. R. Raby, D. M. Alexis, A. Dickinson, N. S. Clayton (2007), “Planning for the Future by Western Scrub-Jays,” Nature 445, 919-921. doi:10.1038/nature05575

Sergio P.C. Correia, Anthony Dickinson, Nicola S. Clayton (2007), “Western Scrub-Jays Anticipate Future Needs Independently of Their Current Motivational State,” Current Biology 17, 856-861. doi:10.1016/j.cub.2007.03.063

Nicola S. Clayton, Joanna Dally, James Gilbert, Anthony Dickinson (2005), “Food Caching by Western Scrub-Jays (Aphelocoma californica) Is Sensitive to the Conditions at Recovery,” Journal of Experimental Psychology: Animal Behavior Processes 31, 115-124. doi:10.1037/0097-7403.31.2.115

N. J. Emery, N. S. Clayton (2001), “Effects of Experience and Social Context on Prospective Caching Strategies by Scrub Jays,” Nature 414, 443-446.

Nicola S. Clayton, Anthony Dickinson (1998), “Episodic-Like Memory during Cache Recovery by Scrub Jays,” Nature 395, 272-274.

2010年9月10日 星期五

腦袋成熟時

看小孩的身高便大概知道他的年齡,想知他心智有多成熟,可不可以「看一看」他的腦袋呢?

最近一個研究用磁力共振(MRI)「看」過 238 位七至三十歲的人的腦袋,找出各部分之間的連繫(connection)如何跟隨年齡變化。長大時,下圖橙色的連繫會增強,綠色則變弱;籠統地說,腦袋愈成熟,遠距離的連繫愈多,短距離的連繫愈少。


Source: Science News and Technology Review

2010年6月22日 星期二

虛擬現實變現實

今日,我會教大家做幾件無可能的事。

坐在桌前,桌上放一隻膠手套,然後伸手到桌子底下。找位幫手,給他兩只牙刷,同時輕掃桌面的手套和桌底下的手,掃法隨意,唯一要求是兩者必須「如影隨形」,同步如一。換言之,桌底感覺到的,和桌面所見「遙相呼應」。

集中注視桌面,不要往桌底望。幾分鐘後,你自會覺得手套變成身體一部分,這是第一件無可能的事,是經典的「膠手幻覺」(rubber hand illusion)。

第二件無可能的事,是令你變成一個人體模型(時裝店櫥窗那些)。在人體模型的頭上安裝兩部攝錄機,一左一右,鏡頭向下,就像一雙眼睛望着自己的腹部。然後,你戴上一副類似虛擬現實(virtual reality)用的頭盔顯示器(head mounted displays),把左右影像分別投射於雙眼,並俯下頭。感覺上,你是望着自己的腹部;視覺上,你是望着模型的腹部。找位幫手,叫他用棉花棒輕掃模型的腹部,同時也用另一枝棉花棒輕掃你的腹部,掃法不拘,但兩者必須同步。換言之,你感到腹部被觸摸,亦見到模型的腹部被同步觸摸。

幾分鐘後,你會覺得人體模型是你的身體。若不相信自己的「直覺」,可以叫助手用刀插向模型的腹部,你必會緊張得冷汗直冒。汗是水分,會增加皮膚的導電性,用電阻計便能量度你的緊張程度;愈是「投入」人體模型,你便會愈緊張。

我這麼肯定,因為有人做過實驗,證明這種幻覺真正存在。除了訪問,科學家還會以皮膚導電性(skin conductance)來驗證實驗對象的「一面之詞」。

第三件無可能的事:自己跟自己握手(不是左手握右手,而是站在自己對面,右手握右手)。再次需要一位助手,與你對立,他頭頂兩部攝錄機,鏡頭向前,對着你。你也是戴着頭盔顯示器,雙眼看見攝錄機的影像,即是看見自己。你倆伸出右手,作握手狀,兩手重複互相擠壓(不是輪流,是兩手同時擠壓)。換言之,你右手感到擠壓的同時,也看見鏡頭的右手被擠壓。

讀到這裡,不用我說,讀者應該猜中。幾分鐘後,你會漸漸代入助手的位置,感覺就像站在自己對面,跟自己握手。

大家應該漸漸領略「遊戲規則」吧,只要視覺和觸覺吻合,我們便會不期然地把一些物件、甚至第三身「據為己有」,腦袋好像懂得把各樣感官自動連貫起來,形成一個「自我」。從前科學界認為「自我」這概念是固定、不變的,「我」必然存在於我的身軀之內,分拆不了。膠手幻覺之後,這觀念開始動搖,當初發覺某器官的「擁有權」竟然改變得了,後來發現整個「靈魂」也可以「出竅」,不只「佔據」死物模型,連活生生的身軀也可以。「我」,其實被感官操縱,外來刺激不斷肯定「我」的存在,亦可隨時否定和轉移「我」的所在。

「我」,甚至不需實物個體,完全虛擬也可以。第四件無可能的事:虛擬現實變現實。

首先,戴上虛擬現實頭盔,這次是真正的虛擬現實,視線跟隨頭顱移動。你來到一房間,看見一張椅子,坐着女孩,椅旁站着一位女人,女人輕撫着女孩的肩膊。你可以視察四周情況,熟悉環境。然後,你進入女孩的角色,女人繼續輕撫你的肩膊(視覺上),研究人員亦同步輕撫你的肩膊(觸覺上),視覺和觸覺的配合,使你「投入」女孩的角色,這個早在意料之內,不用多說。七分鐘後,研究人員停止撫摩,你亦離開女孩的身體,從屋頂望下,看見女人繼續撫着女孩。忽然,女人給女孩一記耳光,已經離開角色的你,會否依然緊張得冒汗呢?

注意,這記耳光與上面提及往人體模型插刀是有分別的,兩者都是以某些外來威脅測試實驗對象的投入程度,但後者發生在角色「扮演」中途,前者發生時已經離開角色。結果發現,皮膚導電沒有增加,角色「抽離」是成功的,不過實驗發現另一種生理反應 -- 心跳減慢(heart rate deceleration)。原來,當我們遠遠望見敵人,盤算對策之際,心跳是會減慢的;當我們目擊別人被襲,亦有同樣生理反應,不知道自己可會成為下一位受害者嘛。這次實驗發現,若你曾經投入角色,看見女孩被襲,你的心跳減慢更為明顯,原因為何,卻不清楚,可能是與角色保持某種「情意結」。

無論如何,是次實驗說明,「我」並不需要存在於任何實體,「我」所需要的,只是感官之間的配合。當視覺和觸覺編排得天衣無縫,只要給「我」幾分鐘,世上所有的虛擬,自會成為「我」的現實。

(2010 年 6 月 22 日 信報副刊)

學術參考:
Mel Slater, Bernhard Spanlang, Maria V. Sanchez-Vives, Olaf Blanke (2010), “First Person Experience of Body Transfer in Virtual Reality,” PLoS ONE 5, 5, e10564.

Valeria I. Petkova, H. Henrik Ehrsson (2008), “If I Were You: Perceptual Illusion of Body Swapping,” PLoS ONE 3, 12, e3832.

2010年5月20日 星期四

鏡中人是誰?

鏡子前,發現咀角沾了些食物殘渣,環顧四下無人,趕忙抹掉,鬆一口氣。

忽然,一把聲音從天而降:「剛才誰人偷食?」

既然隱瞞不了,唯有從實招來:「我。」

聲音問:「你怎知鏡中人是你?」

我,無言以對。究竟偷食那人,是不是我?

鏡中看見「自己」,對正常人而言,實是正常不過,然而,「自己」或「我」這個概念,並非所有動物皆曉得。科學家在動物面上或身上塗上污迹,懂得從鏡子倒影發覺自身有異樣的,只有黑猩猩(chimpanzee)、紅毛猩猩(orangutan)、象、海豚和喜鵲(magpie);一些人類近親如大猩猩(gorilla)和猴子也沒有這種能力,可見這能力之「可貴」。科學家一般認為,知道鏡中影像為「自己」,這動物便有「self-awareness」。「Self-awareness」這個字實在難譯,自我意識?自知?自覺?所有中譯皆容易和「consciousness」混淆,本文的「self-awareness」意義非常狹隘,意指腦中存在着「自己」或「我」的概念。

沒有「我」,並不代表分不清你我。多數動物看見鏡中的倒影,首先會視為同類,群居的可能打個招呼,獨行的或會不理不睬,求偶的可能誤以為競爭對手,最近有研究發現,某些魚類與鏡內那位「複製對手」對峙時,生理反應比面對真正對手來得更大,這看似奇怪的現象其實不難理解,如果我的對手敏捷得能夠絲毫不差地模仿我的一舉一動,我都驚!較「醒」的動物,固然發覺有點不妥,牠們會檢查鏡子,例如察看鏡子背後,看看鏡內那位「不速之客」究竟是什麼來頭。

更進一步,牠們會嘗試了解鏡子,例如在鏡子面前來回走動,測試倒影與自身動作的關係,來到這一步的動物不簡單,通常明白鏡子的原理,懂得運用鏡子(但不等於 self-awareness)。早前有人發現,豬是達到這一「級數」的。研究人員把豬放進一間房,這間房與鄰房之間有一縫隙,縫隙裝上一面鏡子,豬可從鏡子看見鄰房的食物,但縫隙不容豬隻穿過,要到達鄰房,豬必須後退,從另一入口進入。豬分兩組,一組見過鏡子,對鏡子有「經驗」,另一組從未見過。沒有「經驗」的豬,看見鏡中食物,不虞有詐,全部走到鏡子背後;八隻有「經驗」的,其中七隻懂得食物的真正所在,後退從另一入口進入鄰房,找到食物。除豬以外,很多猴子和猩猩都達到運用鏡子的「級數」,例如牆後面隱藏了食物,猩猩必須伸手穿過牆洞才抓得到,不過有一部攝錄機「現場直播」牆壁另一邊的情況,猩猩懂得依靠實時錄像快速找到食物,這個能力與運用鏡子相同。

大家要分清楚,這裡有兩類測試,是兩種不同的考驗:(一)在動物面上或身上畫記號,記號當然要嗅不出、感覺不到和在正常視線以外,再給動物照鏡,留意其有否對自身記號發生興趣(如觸摸或想刷掉記號),這是對 self-awareness 的判斷;(二)逼使動物以鏡子完成某項任務,通常是找尋食物,這是判斷鏡子運用。第一項測試「難」過第二項,通過前者往往能夠通過後者,但通過後者未必能夠通過前者。

有人會問,懂得運用鏡子,便應該明白鏡子反光,其影像乃現實反映,既然「我」站在鏡前,又怎會不曉得鏡中人是「我」呢?有此疑問,只因「我」來得太過理所當然,其實「我」這概念不是一出世便有,只是我們「善忘」,忘記了沒有「我」的日子 -- 18 個月大的嬰孩,才開始認識「自己」的存在。

1978 年一個實驗,對一群 6-24 個月大的嬰孩做了五項測試,每項測試均標誌着腦部發展的一個階段,難度由低至高,順序如下。(一)把嬰孩放到鏡子前,看其會否伸手觸摸鏡內倒影;(二)替嬰孩穿上一件特製背心,背脊豎起一支木棍,架着一頂帽,把嬰孩放到鏡子前,看其會否舉頭仰望或伸手抓帽子;(三)把嬰孩放到鏡子前,從天花板垂下一件玩具至嬰孩後方,看其會否轉身觀望,與(二)不同之處是玩具獨立於身體,不會隨身體移動,這與動物的鏡子運用測試相似;(四)在嬰孩鼻尖塗上胭脂,把嬰孩放到鏡子前,看其會否摸鼻子或述說自己有何異樣,與動物的 self-awareness 測試相同;(五)把嬰孩放到鏡子前,媽媽站在鏡子旁邊,指着鏡內倒影問:「這是誰?」看嬰孩怎麼回答。

和香港民主進程一樣,嬰孩的腦部發展是循序漸進的,6 個月大只能通過第一關,然後「拾級而上」;和香港的民主進程不同,嬰孩的「路線圖」十分清晰,到 24 個月大便能過五關,全程只需一年半。約 18 個月大的時候,他們開始通過第四關,即是認識「自己」的存在。從以上五關可見,認知能力的發展步驟非常仔細,若非有研究證明,我必會認為第一關過於瑣碎,這項「天賦本能」還用測試嗎?我亦會以為第二、三關沒有分開的必要,同是鏡內倒影,連接身體與否,有分別嗎?第四、五關要分開,我亦不敢想像,懂得「我」的存在不等於懂得說「我」嗎?(剛問過外祖母,小孩約一歲左右學說話,所以第四、五關的分別不在於語言能力。)顯然,我們覺得步驟仔細,只因我們已經去到超高層次,忘記或忽略一些底層瑣事,正如政府高官忘卻民間疾苦。

患唐氏綜合症的兒童腦部發展較慢,往往三至四歲才過第四關。上面說過有 self-awareness 的動物(黑猩猩、紅毛猩猩、象、海豚和喜鵲),也未必隻隻如是,實驗可能只包括幾隻,而且未必每隻過關,只是多數過關而已。物以罕為貴,self-awareness 在人類以外如此稀有,每當某類動物的其中一隻通過測試,學界都會歡喜雀躍,高調宣佈「某類動物」擁有 self-awareness,實情只是某類動物的寥寥數隻。

聲音問:「知否你是何種動物?」

「……人。」

「錯,你是馬戲團裡的一隻猴子。」

「我照鏡時懂得抹咀,證明我有 self-awareness,猴子是沒有 self-awareness 的。」

「你怎知猴子沒有 self-awareness?」

「牠們不懂得鏡中那個倒影是牠們自己。」

「你怎知牠們不懂?」

「因為牠們照鏡也不會抹咀。」

「那只是因為牠們根本不介意骯髒,亦不介意被人知道偷食。所有猴子都有 self-awareness,包括你,而你,是唯一會抹咀的。如果你被捉到實驗室,人類早已知道猴子有 self-awareness 了。」

我,不想當猴子,但我,無言以對。

(2010 年 5 月 20 日 信報副刊)

學術參考:
Donald M. Broom, Hilana Sena, Kiera L. Moynihan (2009), “Pigs Learn What A Mirror Image Represents and Use It to Obtain Information,” Animal Behaviour 78, 1037-1041.

Helmut Prior, Ariane Schwarz, Onur Gunturkun (2008), “Mirror-Induced Behavior in the Magpie (Pica pica): Evidence of Self-Recognition,” PLoS Biology 6, 8, e202.

Joshua M. Plotnik, Frans B. M. de Waal, Diana Reiss (2006), “Self-Recognition in An Asian Elephant,” PNAS 103, 45, 17053–17057.

Diana Reiss, Lori Marino (2001), “Mirror Self-Recognition in the Bottlenose Dolphin: A Case of Cognitive Convergence,” PNAS 98, 10, 5937–5942.

E. W. Menzel, Jr., E. Sue Savage-Rumbaugh, Janet Lawson (1985), “Chimpanzee (Pan troglodytes) Spatial Problem Solving With the Use of Mirrors and Televised Equivalents of Mirrors,” Journal of Comparative Psychology 99, 2, 211-217.

Bennett I. Bertenthal, Kurt W. Fischer (1978), “Development of Self-Recognition in the Infant,” Developmental Psychology 14, 1, 44-50.

2010年2月13日 星期六

歲晚演講

當大家都在辦年貨或者食緊團年飯,一年一度嘅 TED 講座正在加州舉行,並經已過了 Day 1Day 2。(我假設大家都知道 TED Talk 是什麼一回事;如果不知道,便更加應該去其網站望望。)

以下這個 video 來自 2009 年 11 月的 TEDIndia,關於 mirror neuron 的……


我假設大家都知道 mirror neuron 是什麼一回事;如果不知道,便更加應該看看。

年三十晚,預祝大家來年心想事成。

2009年11月11日 星期三

車禍給我上的三堂課

將軍澳巴士翻車意外,令人黯然神傷,於我尤為感觸。十多年前,一宗車禍害我昏迷了三日三夜……

猶記得,醒來時正值深夜,腦筋迷迷糊糊似的,感覺床邊有人,正想側首望個究竟,但覺頸部肌肉寸動不得;嘗試側目斜視,眼睛肌肉也不聽話。算吧,那人是誰也好,這樣在床邊守候,感激之至,看來她睡得正酣,還是不要騷擾人家吧。

可能是躺得太久,脊背有點酸,想轉轉身子,才發覺全身肌肉「無一幸免」;驅殼雖在,可是手腳不能動彈分毫,幸好頭腦尚算清醒,笛卡兒說「我思故我在」-- 雖然世上無人知道我已經甦醒,但是我知道我已經甦醒,所以我已經甦醒。

清早,母親醒來,見我眼睛張開,先是喜出望外;她抖了抖我的肩膀,見我無甚反應、木無表情,繼而顯得有點驚惶失望。她匆匆找醫生去……

媽媽,我知道的,我也很想讓你知道我知道,只是我的靈魂被困在這屬於自己而又好像不屬於自己的驅殼之內,不知兩者何時、會否再次接上。從前以為只有飛機失事才會流落荒島,怎知俱俱一宗車禍竟也能困我在這「人肉荒島」,一個對親人來說可能是更恐怖的荒島。

醫生趕來,檢查我的脈搏呼吸。我想,腦袋是全身最複雜難明的器官,現在我腦筋清醒,最大的問題不是解決了嗎?醫生,請你快快幫我的肌肉活動起來,那我便可以對你說聲謝謝,然後抱一抱媽媽。冷不防醫生拿起電筒照向我的眼睛,動彈不能的我當然無法閃避,幸好我的瞳孔不失其自動收窄的本能,否則視網膜的感光細胞可能已經死了大半。原來,醫生是在測試我的「腦幹反射」(Brainstem reflexes)。所謂「反射」,是指不經思考、純粹對外來刺激作出的即時本能反應,最常被測試的反射是敲打膝蓋令小腿躍起;這種反射並不牽涉「腦幹」,故不是「腦幹反射」。瞳孔因應光線強弱而收放(Pupillary light reflex),和滴眼藥水時眨眼(Corneal reflex),則是腦幹反射的其中兩種,病人還有這些反應的話,表示腦幹仍然運作;以現今醫學的標準,病人未死。

然而,對一個心志清醒的人來說,「未死」並不是什麼喜訊,問題是他們知道你未死之後怎樣處置你。用電筒照過我的眼睛之後,雖然我沒作任何表示,醫生好像知道我聽得見他的說話,對我說:「我依家問你一啲問題,如果答案係『yes』,你就眨一眨眼;如果係『no』,就唔洗眨眼。你明唔明?」我想對他說:「我明,但係我眨唔到眼。」(嚴格來說,我能夠眨眼,但那是「腦幹反射」式的眨,不是自由控制的眨。)他問了我幾條問題,有些「yes」有些「no」,我努力地希望控制眼簾,不果,很倦。然後,醫生對媽媽說:「看來他只是甦醒過來,但還不清醒。我現在會用力擠壓他的手指頭,如果他感到痛楚,應該會縮手。」話口未完,我即時痛得不可開交,從心發出的慘叫,在這個孤島之中,只有我自己聽到。醫生對媽媽說:「看來他還未清醒,不過能夠醒翻已經係件好事,這幾天我會幫他做多幾次測試,觀察進展如何。」媽媽點頭道謝過後,憂喜參半坐在床邊,開始跟我說話,一些母親喜歡對兒子說的話;從她的眼神和語氣,我知道她知道我聽得懂她的說話,儘管我沒有、亦不能作任何表示。

第一課:「甦醒」(arousal)和「清醒」(awareness)是兩回事。 Awareness,也可譯作「意識」,即是對環境的認知;醫生要我回答問題,測試我對痛楚的反應,就是要判斷我有多 aware。一個正常人,除了睡覺以外,甦醒之時必會同時清醒,兩者可說「共同進退」。車禍後的我,處於昏迷狀態(coma),無「醒」可言。張目甦醒之後,有多清醒,有多 aware,便要靠醫生判斷了。一個甦醒、但不清醒的人,就是「植物人」。植物人也會睡覺,入睡時閉上眼睛,「起床」時張開雙眼,頭髮指甲會生長,只是沒有知覺。

嚴格來說,是別人認為他沒有知覺,我就是最佳例證。那位醫生在我床邊多番「擾嚷」之後,說我沒有知覺,沒有 awareness,我便被標籤為「植物人」了。那是十多年前的事。

我沒有怪責那位醫生,畢竟他已經做了他應該做和可以做的事。Awareness 這東西,跟快樂、悲傷、憤怒、尷尬、無奈、甜酸苦辣一樣,都是一些內在感覺,必須靠外在行為方能表達。我不笑,你怎知我快樂?我不流淚,你又怎知我悲哀?我沒面紅,無人知道我尷尬。反過來說,我說我很快樂,我又是否真的快樂?我不能告訴醫生我有 awareness,那醫生認為我沒有,也是無可厚非。無論我的思維有多清晰靈巧,一日說不出「我在」,別人都會認為「我不在」。

第二課:「我思故我在」是騙人的,應該改成「我說我在故我在」。

其實,醫生是知道有我這種介乎植物人與正常人之間的病者存在的,處於沒有意識和完全意識之間,稱為 minimally conscious state(MCS),問題是他們可有法子分辨植物人和 MCS。如果十多年前在病床上能夠控制眨眼或懂得縮手,我早已是 MCS 了。近年,醫生經已能夠更有效地識別 MCS,例如他們會拿一面鏡子在我面前搖晃,觀察我的眼睛會否跟縱着鏡子移動,拜這新技術所賜,數年前我終被「升格」為 MCS 了。雖然我知自己實際上是超級清醒,MCS 根本還不了我一個「清白」,但是經過多年植物人的待遇,任何「升格」我都願。要知道,當別人(親人除外)認為你的意識是零,他們不認為你會痛,不認為你聽得懂他們說話,甚至懷疑你活下去的價值;當別人(親人除外)認為你的意識大於零,他們至少會給你一點點基本的尊嚴和尊重。這幾年得到較多的醫療支援,病情遂有好轉,仍然下不了床,但至少可以模模糊糊地說話。

分辨植物人和 MCS 的最先進標準是「Coma Recovery Scale-Revised」(CRS-R),上面那個「視線跟縱鏡子」測試只是這個標準的眾多測試項目其中之一。此標準 2004 年出現,至今還未十分流行,今年七月有研究發現,用 CRS-R 評估一班四十四位植物人,其中十八人(41%)其實是 MCS,可見傳統評估之不足。

這些年來,感謝母親不離不棄。她常對我說:「自從你醒來以後,每次跟你說話,我相信你是聽到的。無論表面上如何呆滯,我相信內裡你是清醒的。」我問:「媽媽,看我這個樣子,你怎能這樣肯定?」

她說:「如果要有證據才肯相信,那還是相信嗎?」這是我學的第三堂課。

(本文由病者口述,Nick Lee 筆錄,描述的病情未必反映一般植物人。)

(2009 年 11 月 11 日 信報副刊)

相關連結:
Feb 2009, Scientific American Mind
Understanding Consciousness: Measure More, Argue Less

21 Jul 2009, NewScientist
Doctors missing consciousness in vegetative patients

Sep 2009, ScienceBlog
Scientists find that individuals in vegetative states can learn

21 Sep 2009, Neurophilosophy
Vegetative and minimally conscious patients can learn

2009年7月15日 星期三

腦袋有個錯箭咀

我沉迷信報,沉迷至上癮的程度,不吃不眠不工作不社交也要把信報翻看翻看再翻看。點解我會變成咁?我也不清楚,只記得八年前開始,每天讀林行止和曹仁超都有很 high 的感覺;日子久了,單是讀這兩個專欄不夠 high,便發掘其他內容;後來漸漸發現,讀得愈多,high 得愈少。今天讀信報,high 的感覺瞬間即逝,但不知怎的,一股衝動佔據著我,要我繼續翻閱;如此,我便不能自控地把日常生活獻給信報。用官方的話語,我是一位「病態讀者」,或是一位「濫報成年」。普通人眼中,我是一團垃圾。

但是我不甘心,縱是垃圾,也要做一團有用的垃圾。我決心找出上癮的成因。

上癮的定義,是不顧壞後果地不斷做某件事。1954年,一隻在加拿大 McGill University 的老鼠,腦袋插著電極;老鼠按掣,電極便會通電刺激腦部。我心想,不要說腦袋,身體任何部份遭電擊都不是一件快事,這隻老鼠會按掣才奇怪。怎知,牠不只按掣,還要不斷的按,不吃不喝不能自拔的按,最終渴死[1]。這是 James Olds 和 Peter Milner 的經典實驗,他們發現不斷刺激腦中的 pleasure centre,便能令老鼠只顧「享樂」而忘其他。後來再經多年查証,科學家發現 high 的感覺其實是源自腦中分泌的多巴胺(dopamine)。說得廣泛一點,多巴胺引致心境亢奮,驅使我們去做一些事,例如饑餓時見到食物,腦中的多巴胺濃度便會提升,驅使我們把食物放到口中;見到心儀的異性,甚或造愛時,腦中也有同類的化學反應,只是行動不同。

正常情況下,分泌出來的多巴胺會被神經細胞回收(reuptake)或被酵素分解,故亢奮不會維持太久。吸煙、喝酒、吸毒有點不同,這些物質會人為地提高多巴胺濃度,使用者遂得到持續的亢奮。每種物質影響神經的機制都不同,例如可卡因會阻止多巴胺的回收,保持多巴胺在高水平;海洛英和大麻會削弱抑制(dis-inhibit)多巴胺分泌的機制(不單只民主國家,腦袋也充滿「制衡」),亦即增加其分泌;煙和酒的機制較複雜,但增加多巴胺水平是一定的。每種藥品有其獨特性,例如可卡因是興奮劑,海洛英大麻是鎮靜劑,會增加人的侵略性,但提升多巴胺是它們的共同特點。

因此,那些「食壞腦」的藥品就是上癮的元兇?有點不對勁,high 跟上癮是兩回事,如果世上所有 high 過的人都成為癮君子,毒品不會是非法,因絕大多數人都要靠其過活,我上星期也說過,根據美國一個研究報告[2],曾使用酒和毒品的人當中,只有15%上癮;曾吸過煙的人當中,也只有32%上癮;high 跟上癮是兩回事。再者,病態賭博、病態購物、病態進食(洋稱分別是 compulsive gambling, shopping, eating)和我的病態讀報這些不牽涉藥物的上癮又怎樣解釋? high 只是起點,要上癮,還有一大段路要走。繼續走之前,給讀者一個「警告」,本文不能完全解答「為何會上癮」這個問題,原因有二:一,這是包含社會、生理、心理、基因等多方面因素,本文只談生理;二,單是上癮的生理,科學家也未完全理解,可況是我。本文只能探視,解釋不能完全。

經典老鼠實驗之後43年,即1997年,在加拿大另一邊的 University of British Columbia 有另一個老鼠實驗[3],這次的老鼠不是獨守空房瘋狂按掣,而是一雄二雌輪流交歡。首先讓雄鼠跟第一隻雌性交配,正常來說,即使雌性完事後仍然在場,雄鼠也需要休息數天才有力再來。但三十分鐘後,另一雌性出現,雄鼠竟能一反常態再振雄風。雄鼠的多巴胺在第一次交配時處於高水平,符合亢奮的條件,完事後回落,儘管第一隻雌性仍然在場。當第二隻雌性出現,雄的多巴胺回升(縱使不如前一次的高)且再次交配,完事後多巴胺水平如預期般回落。

這實驗撮要了多巴胺的生理功能。多巴胺是對環境中新奇事物(novelty)的一個回應,提升我們對新奇事物的注意力和敏感度,從而促進學習。神經科學的詞彙裡,「學習」有特定意義,是指把某種外在刺激與行動連繫一起,例如饑餓時看見蘋果(刺激)→伸手拿蘋果(行動),嗅到第二隻雌鼠(刺激)→前行交媾(行動),看見綠燈(刺激)→過馬路(行動),看見信報二字(刺激)→閱讀(行動),看見針筒(刺激)→打可卡因(行動),看見便利店招牌(刺激)→買啤酒(行動)。多巴胺其實有兩個功能:第一,鞏固刺激與行動之間的連繫,好比畫箭咀(→),有些箭咀雖是與生俱來,但大部份箭咀是要「畫」的;第二,驅使我們實行箭咀的指示,注意這只是一個動力、衝動,最終實行與否還要視乎腦袋各部份的協調,對其他因素的衡量。正常腦袋的箭咀應該指向一些有利於生存和繁衍的行為,如以上吃蘋果、交媾、過馬路的例子,即使和生存沒有直接關係的買啤酒,我們也會適可而止(記著有驅使不一定有實行)。反之,上癮的腦袋首先是畫「錯」箭咀,再而明知有害卻抗拒不了衝動。上癮的腦袋是有病的腦袋。

每天吃 KFC 會有心臟病,每天吃可卡因會上癮。上癮是腦袋的慢性疾病,像心臟病一樣,需要長期吸毒方可成癮。成癮後的腦袋,也像有心臟病的心臟一樣,跟從前再不一樣。畫錯了的箭咀很難改正過來,失卻了的理性自控也很難回復舊觀,這就是很多癮君子即使成功戒毒也會故態復萌的底因。至於毒品如何導致這些永久損害,科學家仍在鑽研。

初期的多巴胺研究,把多巴胺認定為一種「獎勵」(reward),例如那隻老鼠是為了不斷得到多巴胺這個「獎勵」才會瘋狂按掣,癮君子是為了不斷製造 high(即腦中有高水平的多巴胺)才會不顧一切地吸毒。後來,多巴胺與學習的關係漸趨明顯,科學家開始認清多巴胺本身其實不是「獎勵」,而是「獎勵預期」(predictor of reward)。要體會兩者的分別,請回答以下兩個情況哪一個比較令你亢奮:上司告訴你升職那一刻,還是正式升職那一天?相信多數讀者會選擇前者。再來一條:運動場上帶頭衝線那一刻,還是金牌套在頸上那一刻?前者居多。升職和金牌是獎勵,收到通知和帶頭衝線只是「獎勵預期」,說得淺白一點是「獎勵承諾」。吸引我們的是獎勵,令我們興奮的是承諾。你不同意我的說法也不要緊,重點是承諾作為 motivation 已經綽綽有餘;既然多巴胺是「獎勵預期」,代表多巴胺絕對有能力 motivate,問題是多巴胺是否在適當時候 motivate 我們作適當的事。

我有點失落,原本想尋找上癮的成因,怎知科學家仍然一知半解。其實我已經算幸運,信報合法之餘只是六元一份,縱是上癮也不用偷偷摸摸到處張羅。病態讀報跟吸毒成癮其實沒有分別,大家都是腦袋有個錯箭咀,大家都是明知有害卻不能自控,大家都是不顧壞後果地不斷做某件事。社會上為求追逐金錢、權力、名譽而忽略家庭、健康的人多的是,他們也是不顧壞後果地不斷做某件事,嚴格來說,他們也是上癮。但是,他們可以大模厮樣地上他們的癮,因為世上大部份人都上了他們的癮。

(2009年7月15日信報副刊)

References:
[1] Positive reinforcement produced by electrical stimulation of septal area and other regions of rat brain.
James Olds, Peter Milner.
J comp physiol Psychol, 1954.

[2] Comparative Epidemiology of Dependence on Tobacco, Alcohol, Controlled Substances, and Inhalants: Basic Findings From the National Comorbidity Survey.
James C. Anthony, Lynn A. Warner, and Ronald C. Kessler.
Experimental and Clinical Psychopharmacology, 1994. Vol. 2, No. 3, 244-268. [Abstract]

[3] Dynamic Changes in Nucleus Accumbens Dopamine Efflux During the Coolidge Effect in Male Rats.
Dennis F. Fiorino, Ariane Coury, and Anthony G. Phillips.
The Journal of Neuroscience, June 15, 1997, 17(12):4849–4855. [Full Text]

相關連結:
Mouse Party:很有趣的 animation 解釋各種藥品如何提升多巴胺水平。

How Drugs Affect Neurotransmitters:較深入地解釋各種藥品如何提升多巴胺水平。

A New State of Mind:多巴胺於社交的功能。

以下五篇論文從神經學角度說明上癮是什麼一回事,現今的學報愈來愈 accessible,很多從前要付錢的文章現在都可自由取閱。個人推薦第一和第五份。

Drug addiction: the neurobiology of behaviour gone awry.
Nora D. Volkow and Ting-Kai Li
Nature Reviews, Neuroscience. 2004(5), 963-970. [Abstract]

Addiction and its brain science.
Rainer Spanagel and Markus Heilig
Addiction. December 2005. 100(12):1813-1822. [Abstract][PDF]

Brain Reward Circuitry: Insights from Unsensed Incentives.
Roy A. Wise
Neuron, October 10, 2002. Vol. 36, 229–240. [Abstract][PDF]

The addicted human brain: insights from imaging studies.
Nora D. Volkow, Joanna S. Fowler, and Gene-Jack Wang
J Clin Invest. 2003 May 15; 111(10): 1444–1451. [Full Text]

The Neural Basis of Addiction: A Pathology of Motivation and Choice.
Peter W. Kalivas, and Nora D. Volkow.
Am J Psychiatry, August 2005. 162:1403-1413. [Full Text]

2009年6月3日 星期三

感官踩過界

上星期寫過聯覺,即是正常感官與另一種異常感官連在一起,例如看見A是紅色,聽C音嘗到酸味等。與聯想不同,這種連繫是不由自主、不經思維、不因個人意志而改變的。跟據西方計,20-25人之中應該有一位為聯覺者。為滿足一己之好奇,上文呼籲讀者中之聯覺人網上留言,一周之隔,郵箱仍是空空如也,不知是聯覺於我族人中極為稀有,還是我的號召力不足。(恐怕是後者)

聯覺不常見,故被視為異常,但某些「聯覺」其實人人都有,這些當然不會被稱為「聯覺」,任何舉世皆然的現象不會被冠以一個異常的名字,所有與生俱來的事物也不會被當成一回了不起的事。我問你,尖叫是高音還是低音?除非你故意跟我作對,否則答案一定是前者,我們「理所當然」地聽見高音是「尖」的,類似「音頻→形狀」的聯覺。真正擁有此聯覺的人,感到的形狀十分具體,如圓形、三角形、五邊形等;普通人雖然沒有如此具體的異常感官,但高音尖、低音鈍似是「共識」。音頻純屬聽覺的認知,尖鈍卻是觸覺或視覺,兩者看似沒關連,但不知怎的,腦子硬把它們扯上關係。

這種「疑似」聯覺,是源自我們的語言薰陶,還是一些更加與生俱來的感覺?我沒有答案,而我讀過的聯覺研究全是西方產物,結果未必能夠照搬,但以下這個研究可能提供一點線索。科學家找來12位30-36個月大的小孩,說要跟他們玩一個遊戲。電腦瑩光幕上有一隻獅子和一隻象,牠們同步地上下彈動(即同時著地彈起,跌下來再同時彈起,重覆不斷),每次著地時會播出獅子的叫聲(也可以是象,總之一次遊戲只有一種叫聲),數次叫聲後,研究員問小孩哪一隻動物發出剛才的聲響。這個遊戲會重覆數次,每次用不同的動物,小孩熟習後,真正的實驗才開始。瑩光幕上有兩個一大一小的球,同步地上下彈動,每次著地時會播出一個高音(或低音,總之一次遊戲只有一種音調),當球彈了三次之後,研究員問小孩哪一只球發出剛才的聲響。結果是,小球發高音,大球發低音(註[1])。可見,三歲以下的小孩都會把較高的音調與較小的物體放在一起,這與高音是尖的「道理」,是否一脈相承,值得細味。

此外,科學家還証實了高音的顏色較淺,低音較深(註[2])。另外,英文字母的O和X,如果要配黑和白,O會是白,X會是黑(註[3])。發音也有圓角之分,例如bouba聽來很圓,kiki聽來有角(註[4])。如此種種「疑似」聯覺,聽來明顯,但就是明顯才有趣,為什麼會這樣明顯呢?

無論是真正或「疑似」聯覺,科學家仍未肯定其由來。其中一個說法是,初生嬰孩腦袋中,五官的神經是相互連接的,因此他們全都有聯覺(只是他們不懂溝通,說不出來);成長時,連接五官的神經末梢會漸漸消失,獨立的感官隨之成形;若果某些應該被裁的神經末梢逃過被裁的命運,聯覺便會繼續存在。另一個說法是,其實聯覺所需的神經路線(pathway)是存在於每個腦袋之中,問題只是察覺與否;察覺得到就是有聯覺,反之沒有,什麼條件決定是否察覺,不知道。精明的讀者會察覺,兩個說法互不排斥,相輔相成亦無不可。

感官的獨立性,其實是一個十分簡化甚且誤導的看法。即使沒有聯覺,所有感官也必須「連結」一起才能形成自我意識(consciousness),感官相互影響其實避免不了。從好的方面看,一個感官可補另一感官之不足(無論因為外來資訊模糊或是自身缺憾),例如身處嘈雜環境聆聽同伴說話,不是單靠耳朵的接收,還靠眼見嘴唇的動態。想親身驗証我的說話但又怕在朋友面前出洋相的讀者,可嘗試以下這個McGurk effect,便可體會視覺與聽覺之互動。



(告訴朋友的時候,不要透露McGurk effect的內容。若他知道內容,實驗的效果會大打折扣。)

聽覺也可以影響觸覺。十多年前便有這樣的實驗,磨擦手掌並錄下其聲,再把高音部份調得大聲或細聲一點,再磨擦手掌同時播出經處理後的磨掌聲(實驗者是戴上耳筒,故研究員可以控制他所聽到的),發現實驗者「感覺」到手掌的粗糙程度因而改變(註[5])。有點不可思議,改變我的磨掌聲便可令我覺得手掌粗糙一點,如此輕易便被聽覺騎劫,我的觸覺是否如此不濟?

也未必。麻省理工今年四月的一個研究報告,發現觸覺竟可支配視覺。他們自製了一塊指頭般大小的「針氈」,實驗者把食指放於其上,一排排氈針可獨立振動並造出「掃」過指頭的感覺。當針氈向下掃了一段時間之後,電腦瑩光幕上出現一條靜止的水平線,你想實驗者看見什麼?一條向上移動的水平線(註[6])。設想,我不斷向下掃你的指頭,你便會看見我上升,「升天」是否如此容易?

人類的五官以視覺最為敏銳,科學家一直認為視覺應可主宰觸覺,這次實驗再一次揭示我們的無知。

一口氣告訴了大家多種疑似聯覺和真實錯覺,大都是實驗室的產物,現實世界可能體會?擱筆前,我向大家介紹一個人人可作的實驗(註[7])。(如果你不想讀這長長的一段,可以跳去下面的影片。影片與我的文字描述有點不同,但精髓一致)這實驗需要兩個人,就當你和我。找一張桌子對坐,我把一隻手放在桌底,桌面放一隻膠手套。你要做的,是以其中一隻手的食指有節奏地輕觸桌底的手,並以另一隻食指以同一節奏輕觸桌面的手套,換句話說,你的兩隻食指分別在桌底和桌面以同一節奏觸摸不同的「對象」,一是我手,一是手套。觸摸的意思,可以是有節奏的點擊,也可以是描劃一些簡單的形狀,只要兩指的移動一致。我要做的,只有一件,望著桌面的手套。數分鐘後,我會逐漸覺得觸感是從桌上那膠手套而來,說得「露骨」一點,膠手套好像成為了我的手。需時長短因人而異,我與弟弟試過,實驗一開始,他立刻感到一陣不能言喻的怪感覺,我需時長得多。這實驗正式在實驗室進行,需時10-30分鐘並不出奇。最後還想指出,其實膠手套可有可無,直接點擊桌面效果相約,如此,桌面也可成為身體的一部份。



閱讀這「手套錯覺」時,不禁覺得,謊話只要持之以恆,遲早變成事實。如果我今天把Harley-Davidson的噪音錄下來,放在我的單車上播放,到了普選特首之日,可能街上人人都會以為我駕著一輛名牌電單車。噢,不是「以為」,當單車已經「成為」電單車,所有人都「知道」那是一輛電單車,不再「以為」了。

(刊於2009年6月3日信報副刊)

備註:
[1] Do small white balls squeak? Pitch-object correspondences in young children. Mondloch C J, Maurer D (2004) Cognitive, Affective & Behavioral Neuroscience 4, 133-136

[2] Sound-Colour Synaesthesia: To what extent does it use cross-modal mechanisms common to us all? Jamie Ward, Brett Huckstep, Elias Tsakanikos (2006) Cortex 42, 264-280

[3] The colour of Os: Naturally biased associations between shape and colour. Ferrinne Spector, Daphne Maurer (2008) Perception 37, 841-847

[4] The shape of boubas: Sound-shape correspondences in toddlers and adults. Maurer D, Pathman T, Mondloch C J (2006) Developmental Science 9, 316-322

[5] Parchment-skin illusion: sound-biased touch. V. Jousmäki and R. Hari (1998) Current Biology 8, R190

[6] Motion Aftereffects Transfer between Touch and Vision. Talia Konkle, Qi Wang, Vincent Hayward, Christopher I. Moore (2009) Current Biology 19, 745–750

[7] Rubber hands 'feel' touch that eyes see. Matthew Botvinick, Jonathan Cohen (1998) Nature 391, 756

2009年5月27日 星期三

聯覺人,請到這裡集合!

剛發現了Synesthesia Battery,一個「標準化」的聯覺測試,讓科學家以劃一的標準去研究聯覺,看來頗有意思。如果你懷疑自己有聯覺,又或者你肯定自己是聯覺人,我鼓勵你到這個網站做做測試,說不定會遇到很多跟你相似的人。

計劃負責人David Eagleman最近還接受了Seed Magazine的一個訪問

我看見A是紅色,B是綠色,你信嗎?

(刊於2009年5月27日信報副刊)

看題目,你可能認為我神經錯亂;其實,這是一種不算罕見的感官現象,叫「聯覺」,洋稱synaesthesia(美式串法synesthesia),是由希臘文的syn跟aisthises組成,前者意謂union,後者意謂of the senses,即兩種通常是分開的感官結合一起,例如5是黃色的,聽C音會嘗到酸味,吃甜感覺是圓的,甚至「信報」兩字勾起口中一陣鹹魚味亦無不可,組合繁多,讀者大可隨意想像。想像得到就有可能,卻不代表科學家曾經遇過。(信我,世上發生過的事,被記錄下來的只屬少數。)

聯覺的記載已有過百年歷史,其研究只是最近十多年方進入主流。過去,科學家對聯覺的普遍性存在很大分歧,有的估計四人之中有一個,也有估計十萬人才有一個。2006年,英國幾位研究聯覺的權威合力進行了史上最客觀的調查,估計聯覺人口比例為4.4%,並發現擁有聯覺的男女比例相約,打破了傳統上認為女多男少的謬誤(註[1])。換句話說,20-25人之中便有一位擁有聯覺,讀者中如有聯覺人,我不會感到奇怪;沒有,才是天大怪事。(如果你有聯覺,歡迎留言,只是好奇,得個知字。)

聯覺的種類,以「外來刺激→異常感覺」來劃分,如果你看見N是藍色,你便有「英文字母→顏色」的聯覺;吃甜感到很圓,是「味道→形狀」;信報勾起鹹魚味,就是「詞語→味道」,如此類推(一位聯覺人同時擁有數種聯覺並不罕見)。至今發現了超過50種聯覺,最常見的「異常感覺」是顏色,例如數字、英文字母、詞語、月份、周日(指一周七日)、音樂皆可勾起顏色。不過,我讀過的聯覺研究全在西方進行,尤其是英國和美國,當中一些概念未必能夠照搬來中國社會,例如中文沒有字母,只有數以萬計的字元;英文的月份和周日在串法和視覺上與日常數字完全無關,不像中文般把數字包含其中;這些文化差異,對聯覺的出現、分類和普遍性有何影響?本人未見有關研究。

科學家對聯覺的興趣,源於其可能揭示腦袋的運作。由於人道關係,科學家鮮有直接拿人腦做實驗,因此他們對一些「不正常」的人很有興趣,如自閉症、精神分裂症患者和聯覺人,希望找出其腦袋與常人的異同,籍此推敲「正常」腦袋的運作。(由此可見,正常不正常,是相對的,社會上的大多數永遠是「正常」的。)

告訴你,我也有聯覺:A是紅色,64也是紅色。你問:「這叫聯覺嗎?這是聯想。」你說得對,聯覺必須是不由自主,不經思維的。再告訴你,我真的有聯覺:我看見B是綠色,5是黃色的。你想:「沒有明顯的關連,不似是聯想。不過文人多大話,唔知信你定唔信你好……」你想得好,求真是科學研究必須的態度。科學家當然有一套驗証聯覺的方法,確保我不是在聯想,更不是在空談。

假設你是正常人,沒有聯覺。科學家在你面前出示一張紙牌,紙牌上印著一個有顏色的字母,你要盡快說出紙牌上字母的顏色。第一張是紅色的A,你肯定地說:「紅色。」第二張是黃色的B,你更加肯定地說:「黃色。」科學家說實驗完畢,你迷惑地離開,不知底蘊。輪到我這位自稱有聯覺的人,我告訴科學家:「我看見A是紅色,B是綠色,你信唔信?」科學家的回應,竟是向我出示一張「紅牌」,一張印有紅色A的牌,顏色跟我的聯覺吻合,因此我比你更加肯定更加敏捷地說:「紅色。」第二張牌,我看見一個B字,不禁眼前一「綠」,定神再看清楚,原來牌上的B是黃色的,我戰戰競競地說:「……黃黃黃……黃色……」科學家比你和我更加肯定地說:「我信。」(這是一位很馬虎的科學家,讀下去便明所以。)這就是心理學界(不單是聯覺)十分著名的Stroop effect,你說看見英文字母有顏色嗎,我就拿不同顏色的字母來擾亂你,有些跟你說的顏色吻合,有些不吻合,測試的重點,是量度吻合和不吻合時回答需時的「相差」。正常人沒有吻合不吻合之分,無論什麼字母什麼顏色,回答所需時間相約。有「英文字母→顏色」聯覺的人,回答不吻合顏色需時明顯較長。


(說明:圖的上部是聯覺者感到不同字母的顏色;左邊的字母跟聯覺吻合,右邊不吻合。受字母本身的顏色干擾,聯覺者需要較長時間才能讀出右邊字母的顏色。注意,這位聯覺者與我的聯覺不一樣,他的B是黃色,我的B是綠色。來源:Anomalous Perception in Synaesthesia: A Cognitive Neuroscience Perspective. Anina N. Rich, Jason B. Mattingley. Nature Reviews, Neuroscience (2002) volume 3, 43-52)

順帶一提,聯覺勾起的所謂「顏色」,在見者眼中可能以不同方式出現,因人而異,可以是重疊在字母之上,圍繞在字母周圍,也可以是一種純粹內在的感覺。可以肯定的是,顏色無論如何顯現,都不會完全蓋過字母本身的顏色,兩者只會同時存在。(註[2])

Stroop test可根據測試對象而變化。數年前,瑞士一位音樂家聲稱擁有「音程→味道」之聯覺(tone interval→taste),口中味道會根據聽見之音程而改變,例如小二度是酸,大三度是甜。(音程是兩個單音之間的「距離」;對鋼琴而言,音程亦即兩鍵之間的距離。)音樂的聯覺,通常是「單音→顏色」(tone→color)或「單音→形狀」(tone→shape);這是第一次「音程→味道」之記錄。驗証的方法,是讓這位音樂家耳聽音程的同時,在其舌頭加添味道,當之與聯覺不吻合,他嘗出味道所需的時間也相應加長。(註[3])

Stroop effect是驗証某感覺不由自主、不經思維的重要工具,這是聯覺的第一要求;可是,這未能滿足科學家的懷疑精神,他們對聯覺還有第二個要求:穩定,不因時間而改變。試想,如果我想冒充聯覺人,首次測試中假扮Stroop effect應有的遲緩反應而瞞天過海,數月後作第二次測試會怎樣?第一次要扮得「真實」殊不容易,幾個月後再重複幾個月前的「戲」,更難。不單要記得哪處反應慢,還要重複快慢反應的「時間差」,不是沒可能,但必須處心積慮。替我做實驗的那位科學家未經再試便說「我信」,與一位未想清楚便說「我願意」的新郎同樣魯莽。事實上,現代所有聯覺研究皆會在數周或數月後替參與者進行重複測試(有些甚至是突擊測試),以確保結果的真確。以下是一個較為極端的例子。

一位英國人,當他聽、講、讀某些詞語的時候,口中會嘗到一些十分具體而細膩的味道,不是普通的甜酸苦辣,而是諸如「浸過羅宋湯的麵包」、「塗了些少牛油的多士」、「又凍又硬的煙肉」和「易碎的餅乾」之類包括溫度和口感的形容(這是「詞語→味道」的聯覺,比較罕見,類似文首提過的「信報」勾起鹹魚味)。由於這些味道的多元化和複雜性,Stroop test並不管用,要驗証,只有憑其穩定性。首先,在這位聯覺人的幫助下,科學家收集了1195個日常詞語及其勾起的味道,可分為三類:沒有味道、有味道、有味道但不知怎樣形容的味道。四個月後,科學家選出88個屬於後二類的詞語再作訪問,聯覺人的回應與先前非常吻合。四年後,科學家再從那1195個詞語中隨意抽出50個作訪問,聯覺人全部答中。仍不滿意?對,負責研究的科學家仍未滿意。實情是,除了重複訪問之外,這兩次相隔四年的研究還做了不少額外且繁複的驗証(又是那六個字:篇幅所限,不贅);最後,科學家還是說了一句:「我信。」(註[4、5])

本文想帶給讀者的是,由於聯覺純是內在主觀的,以科學方法客觀驗証有其根本上的難度,對言者不能盡信的同時,聽者只能以間接方法窺其所思。任何牽涉主觀感覺的研究,與法庭定罪一樣,永遠沒有絕對肯定這回事,只有beyond reasonable doubt。聯覺是不由自主兼且穩定的異常感官,科學家為了証明其存在,創作各種巧妙的實驗,甚至耗費多年心血,這種求真精神,值得我們學習。

再次告訴你,我看見64是紅色的,你信唔信?

備註:
[1]Synaesthesia: The prevalence of atypical cross-modal experiences. Julia Simner, Catherine Mulvenna, Noam Sagiv, Elias Tsakanikos, Sarah A Witherby, Christine Fraser, Kirsten Scott, Jamie Ward. Perception (2006) volume 35, pages 1024-1033.

[2]Synaesthesia: An Overview of Contemporary Findings and Controversies. Jamie Ward and Jason B. Mattingley. Cortex (2006) volume 42, pages 129-136.

[3]When coloured sounds taste sweet. Gian Beeli, Michaela Esslen, Lutz Jäncke. Nature (2005) volume 434, page 38.

[4]Lexical-gustatory synaesthesia: linguistic and conceptual factors. Jamie Ward, Julia Simner. Cognition (2003) volume 89, pages 237–261.

[5]Synaesthetic Consistency Spans Decades in a Lexical–Gustatory Synaesthete. Julia Simner, Robert H. Logie. Neurocase (2007) volume 13, pages 358–365.