超普通心理学/感觉与知觉

序言

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日常生活中,感觉与知觉是人类感受外界的基础通过两者的协作才能建立具象的环境感知:例如在路上看到号志、闻到食物的气味等经历,都是感觉与知觉共同作用的结果。多数人在正常感受过程中,很少对直接观察的结果产生怀疑,更有眼见为凭、耳听为实的用语流传。然而,感觉与知觉是生物为探测外界并有效反应所演化出的系统,反应过程包括接受刺激、传递讯号、大脑接收以及辨识与认知,这样相互影响的复杂系统其实存在许多自身与外部影响可以介入的操作空间,这也成为心理学著重讨论之处。

在心理学上,感觉与知觉具有不同的定义来阐述两者的概念:

 
以 Kanizsa 三角形为例,“感觉”意指来自眼睛的视觉讯号,如萤幕的何处是黑色,“知觉”则是大脑处理而产生的线条、圆圈、三角形等概念。
  • 感觉(sensation)
感觉是感官、神经和脑部统一活动的结果,是一切心理现象的基础,主要探讨物理刺激如何转导(transduce)为生理讯号。从细胞的观点来看,感觉是受体细胞受到物理能量的刺激后,尚未被大脑组织、整合及解释之前发生的神经反应的结果。
各种心理体验和反应都是感觉之下的产物,例如恐惧、愤怒、讽刺、怜悯、嫉妒、快乐和爱等。尽管有许多不同的神经生理学方法来测量感觉,但这些方法并没有被认为是统一和单独有效的,因此反过来表明感觉的解释可能是意识或自我状态的个体或主观品质。
不可否认的是,感觉传达了我们周围世界的图景,也传达了我们自己身体的过程,不仅是外在事实的表达,也是我们自己的判断。感觉不仅仅是对外部世界的被动反应,它还与我们的内在状态和情感紧密相关。例如,同样的环境刺激可能会因个体的心情和过去经验的不同而引发截然不同的感觉和情感反应。
此外,感觉在不同文化和环境中可能会有不同的表现形式。不同文化背景下的人们可能对相同的感觉刺激有不同的解释和反应,这显示了感觉不仅仅是生理过程,还受到社会文化因素的影响。
感觉是一个复杂且多层面的过程,它不仅涉及物理刺激的转导和神经反应,还涉及个体的意识、自我状态、情感和文化背景。理解感觉的全貌需要综合考虑生理、心理和社会文化等多方面的因素。
知觉则是外界刺激作用于感官时,将传入脑中的生理讯号在脑中进行巨量的脑神经资讯计算,并把纯粹的感觉进一步提升为更高阶的主观意识与经验。脑对外界的整体的看法和理解,为我们对外界的感官信息进行组织和解释,并且会依照对此资讯的熟悉程度产生选择性的注意或不注意。例如:听到熟悉的声音,原本只是单纯的声波,听者却感到熟悉,这代表大脑已经针对此资讯进行处理;看到三条线彼此以一种形式相交,原本只是单纯的感觉刺激,但因为脑中有相关图形的概念,于是大脑便将简单的线条相交更加深度的加工为“三角形”。简而言之,知觉就是感觉参杂大脑的认知,结合自身经验,而进一步理解的讯息。在认知科学中,也可看作一组程序,包括讯息的获取、理解、筛选与组织。

由上可知,我们平时看到、听到、闻到,所有经由感受得到的事物印象,其实都经过了我们大脑的修饰,并非事物本身原始的样子。我们感受到的世界,其实早已参杂我们自身感觉与知觉的因子,而感觉和知觉的差别及定义也变得越来越模糊。以下将会对心理学上的感觉与知觉进行更进一步的介绍。

核心观念

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感觉与知觉包含生理性的感觉心理性的知觉,而知觉中又以所占脑区处理最多的视知觉最具代表性。生理性的感觉全盘接受当前的刺激,并且可以采用心理物理学(Psychophysics)的方式来研究五感(视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉)所接收到的物理刺激与感官认知之间的关系。以生理性的感觉作为基础,心理性的知觉整合跨感官经验,产生具有选择性的注意,意即并非全盘接受刺激。错觉、预期心理等是因为心理性的知觉所产生。

感觉与知觉的区分

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个体先透过身体上的受器(如:眼、耳、鼻、口、皮肤)所接收到来自外界的物理刺激来收集讯息,进而反应出刺激源相关讯息的过程。然而接收过程中并未包含对刺激源的“识别”。未经处理的讯号就如同不同的建筑原料,在经由大脑建构成具有意义的知觉之前,都必须先经过一些基本的加工处理,才能使其成为建材。这些经过初步处理的讯号便是“感觉”,是一个“自下而上(bottom-up processing)”的历程,并非自主性选择接收,而是无意识地被动受到资讯影响。
人类接受环境所带来的刺激形成感觉,感觉会再进一步由个人形成不同的诠释,此即为知觉。个体根据感觉器官接收环境的刺激,收集讯息、产生感觉后,再经脑的统合作用,将传来的感觉讯息加以组织并做出解释。因此感觉可以说是知觉的基础,但人类的知觉又不全然与事实相符,不时有错觉现象的产生。可见知觉是一种既包括‘自上而下(top-down processing)’也包括‘自下而上(bottom-up processing)’的历程:前者由大脑里已知的资讯来主导(例如:已知的知识、从前的记忆、自身经验等),后者则是感官接收外界刺激并将讯息传递到大脑的过程。。相较于主要为资讯搜集的“自下而上”,“自上而下”能够统整已知资讯与新接受到的刺激,并将之化为对自身“有意义”的讯息
感觉与知觉的区分
感觉 负责接收外界环境的刺激,将其借由神经传导至大脑后,在大脑的特定区域产生感觉反应。
知觉 接收到感觉的刺激后,知觉负责辨识与区辨这个刺激,使我们得以知道每个刺激的相异之处。

举例而言,倘若今天手机铃声响起,我们听到铃声即是感觉的层面;而我们听到铃声后判断,其为手机铃声而非闹钟铃声时,这便是知觉的层面(在知觉的层面中,我们还不知道其为手机铃声,即知觉还需要过去经验作为辅助);当我们知道其为手机铃声后而有所采取的动作,便是认知的层面了(注:认知负责将所受刺激分类,使我们知道如何反应及操作。

在不同经验之下,相同的感觉讯息可能导致不同的知觉,例如:不同人观看相同画作的感受可能会有所不同。

知觉在认知层面上是高阶过程,涉及复杂的心理和生理机制,而感觉则是基本的生理过程,主要是对外部刺激的接收。知觉的过程不仅包括对这些基本感觉的辨识,还涉及对刺激的深入解释,使我们能辨认事物的身份及其相关意义。意即知觉为对所感觉的外在事物,加入心理认知的解释,而感觉为纯感官所得的物体形象。实际上感觉作用就是感官与中枢神经连结才发生的,如“看见一棵树”为感觉,到再细看这棵树并对这棵树加以描述时(加入主观的想法),即称为知觉,感觉到知觉的过程串联的很快,并不容易切断。两者最大差别之一是知觉有“加入主观理解后的讯号”。

此外,知觉与个人过往的知识经验有著密不可分的关系。1963 年,Miller 和 Isard 进行了一项听觉的实验,他们在英文句子中加入许多噪音,让受试者聆听。这些英文句子可以分为三类:(一)文法语意都正常的句子、(二)文法正确但语意错误的句子、(三)文法语意都错得离谱的句子。实验结果发现,不论噪音大或小,受试者最容易正确知觉到文法语意都正常的句子,最不易正确知觉到文法语意都错得离谱的句子。这样的差异说明人能将文法与语意的知识应用于知觉上,因此知识与知觉两者是紧密结合的。

感觉与知觉的产生过程

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  1. 外界讯息以能量的形式传入
  2. 能量传到配件结构(accessory structure),配件结构修饰、更动能量
  3. 受器将能量转导为神经反应
  4. 感觉神经将编码的讯号传到中枢神经系统
  5. 到达中继站视丘(Thalamus)
  6. 大脑皮层(Cerebral cortex)接收讯息,产生感觉与知觉

传统上心理学家比生理学家更关注这个“自上而下”(top-down processing)的历程,并将对感觉讯息的诠释、组织脉络化的历程称之为“知觉”。

美国心理学家J.J Gibson 于他的其中两本著作:The Perception of the Visual World (1950), The Senses Considered as Perceptual Systems (1966) [1]中,提出了生态视觉理论(Theory of Ecological Optics):

  • 旨在描述空间中物件的物理特性及本身特质所提供的承担性(affordance),他主张环境会所给予观察者的讯息会影响知觉,且这种影响是先天、直接的,接收讯息到影响知觉的过程不需要复杂的运作机制。
  • 根据他的观点,来自环境的讯息已包含正常生活所需的内容,例如:随距离改变的质地,物体影像的相对移动。
  • 虽然 Gibson 的理论听起来巧妙且实用,然而大多数的知觉科学家并不认同这样的理论能完全解释所有现象,有些知觉科学家认为,知觉是由复杂的神经运作及处理产生,因此会有更多可能性因素影响,例如过去的经验或认知偏见。我们必须要在脑中持续不断的更新影像,也就是形成环境模型(model of the environment),并依据此模型所判断出的知觉做出行动,而此类模型亦是需要过去的经验、学习、经历来建构的。这样的模型的维持必须依靠取得环境原始讯息,并且组织原始讯息,达成进一步的一致结构。

组织原始讯息涉及许多繁复的过程。基本上,知觉必须处理多对一问题(Many-to-one problem),例如:许多不同的震动会在耳膜上形成类似的频率,而多对一问题则必须辨认远近距离不同的声音,决定刺激大小与距离的组合。因此大脑必须运用储存在脑中的内容,以及额外的感觉探索,如:视觉、听觉等,来组合成知觉,才得以判断事物。一般而言,我们必须对世界先有基本假设,例如:

  • 书本通常放置于书架上
  • 树木通常直立于地面
  • 景观风景经由光源照亮使我们能看见等

通常建构知觉行动的过程是十分有效率的,知觉历程运动必须整合所有环境讯息,建立起输入的感觉讯息组成的世界模型。

感觉

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主页面:感觉与知觉/感觉系统

感觉是受器受到适当刺激,并通过神经通路传递到大脑、从而接收外在事物资讯的过程。物理世界的客观事物透过感觉向大脑说明物体或事件的基本特征。依照生物学的观点,当受体细胞受到的的物理刺激足够强,超过绝对阈值(absolute threshold)并因此被感知到时,受体细胞会产生神经电位讯号,进而使人体感受到刺激。此外,也可以透过密切关注相关刺激的特征来提高对该刺激的灵敏度或调整自身标准,决定是否存在特定刺激。而已密切关注相关刺激来提高刺激灵敏度来说,经验和训练可以影响感觉灵敏度的发展就是最佳例子。举例来说:音乐家可以通过长时间的练习来提高对声音的敏感度和感知能力,使他们能够辨别出更细微的音乐元素。同样地,专业厨师可以通过不断的品尝和烹饪经验来培养更敏锐的味觉,从而更好地理解食材的味道和口感。依据刺激的来源,可将感觉分为外部感觉(例如视觉、听觉、嗅觉、味觉、肤觉)和内部感觉(例如肌肉运动觉、平衡觉、内脏感觉)。

身体的感觉系统包含视觉听觉嗅觉味觉皮肤感觉身体位置感觉等。

探讨物理刺激怎样转导(transduce)为生理讯号
感觉系统 刺激 感觉器官 接受器 感觉接受器类型 结果
视觉 光波 眼睛 视网膜上的杆状和锥状细胞 电磁受器 颜色、样式、质地、移动和空间深度
听觉 声波 耳朵 耳蜗中基底膜的毛细胞 力学受器 音调、音强、音色、噪音
皮肤感觉 外界压力或热量交换(外界接触) 皮肤 皮肤中游离或特化的神经末梢 力学、温度、痛觉受器 触觉、压觉、冷觉、热觉、痛觉
嗅觉 气味分子的特殊结构, 挥发性物质 鼻子 嗅黏膜的神经末梢(嗅上皮的毛细胞) 化学受器 气味
味觉 可溶性分子 舌头 味蕾中特化的上皮细胞 化学受器 味道(酸、甜、苦、咸、鲜)
运动觉 身体动作 肌肉、关节、肌腱 神经纤维末梢或特化的牵张接受器 位觉受器 身体各部位的动作和位置
前庭感觉 切线加速度和法线加速度(机械力和重力) 内耳 半规管和前庭的毛细胞 位觉受器 空间运动和重力作用
内脏感觉 内脏器官的活动、病理状态、牵张、血压变化等自然刺激 内脏 内脏神经末梢混在交感和副交感神经中的传入纤维 力学、化学、温度、痛觉受器 内脏的不适、压迫感、胸闷及特殊疼痛(如内脏痛)

视觉

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光线进入视网膜后,由视锥细胞(对颜色敏感)及视杆细胞(对光强度敏感)接收并进行转换。视锥细胞和视杆细胞内含有视紫质(Rhodopsin),当光线照射时,视紫质内的顺式视黄醛(11-cis-retinal)会转变为反式(trans-form),导致视紫质转变为活化视紫质(Rhodopsin II)。活化视紫质会活化G蛋白(G protein),进而促使磷酸二酯酶(phosphodiesterase)将次级传递讯息分子cGMP转化为GMP,造成钠离子及钙离子通道关闭,导致膜电位过极化(hyperpolarization ),降低抑制性神经传导物质(neurotransmitter)的释放,使得视神经的电讯号得以传送到大脑视觉中枢。随后,11-反式视黄醛经酵素的作用会转回为11-顺式视黄醛,再与视蛋白(opsin)重新结合成视紫质,开始新的光感受过程。这些讯号透过双极细胞(bipolar cells)传递到神经节细胞(ganglion cells)。神经节细胞的轴突会形成视神经(optic nerve),透过视交叉(optic chiasma)进入视束(optic tract),再传送到外侧膝状体(lateral geniculate nucleus, LGN),最后透过视放射(optic radiation)传导到大脑的视觉皮质(visual cortex)。在视觉皮质中,讯号被处理和解释,我们才能看到物体的影像。 https://en.wikipedia.org/wiki/Visual_system

人类视网膜神经细胞的排列方式为负责感光的视觉接受器,并位于眼球最靠近眼球壁的底层位置,而双极细胞与神经节细胞依序排列在其前面,也就是进入眼球的光线要穿过双极细胞与神经节细胞方能抵达视觉接受器。

视锥细胞(cones): 因长得像霜淇淋脆壳的圆锥形而得名。分布于视网膜中央的黄斑部,在中央小窝处密度最高,主要功能是感知颜色、辨识物体细微构造及中心视力(简称视力,或视敏度)。 视杆细胞(rods): 因末梢长得像一根杆子而得名。分布于视网膜周缘,密度最高处在中央小窝周边20度左右,仅能感知光量,与暗视觉及周边视力有关。

由于神经节细胞位于光线进入的一侧,所以它发出的神经纤维必然会汇聚成一束,反穿眼球再绕回大脑。而在此处,感光细胞是没有落脚之地的,此处被称为视神经盘(又称为视神经乳头),所以这才导致了我们视网膜中有一块区域无法感光,从而形成盲点。不过人的两只眼睛会相互补足盲点,所以平常不会意识到盲点存在。 视觉为五感中最重要的存在,同时也是依赖最多神经元及脑区处理的感官系统。

颜色的感觉

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心理学家对人类如何感受到不同强度的光线早已确知,但对于如何感受到光的性质则有所争议。光波的波长产生一个最基本的特性 : 色彩(hue),此物理性质造成的心理感觉就是颜色。人类能看见颜色,是基于神经系统与可见光谱中各种不同波长的光线互动所致。三原色原理(trichromatic theory)以及对抗过程论(opponent-process theory)皆能合理解释人类有颜色的感觉、颜色后像(after image)的存在,并预测某些特殊色盲的情形。

  • 三原色原理(trichromatic theory):人类视网膜上有三种类型的感光锥细胞,分别对短波长(接近蓝色光,波长为420nm)、中波长(接近黄绿色光,波长为534nm)、长波长(接近黄色光,波长为564nm)的光波有极大反应,又常被称为蓝光锥细胞(blue cone)、绿光锥细胞(green cone)、红光锥细胞(red cone)。三者对其他波长的可见光波也有反应,但都不及最大反应,其各自轴突产生兴奋反应的组合即为各种不同波长的可见光(颜色)。
  • 对抗过程论(opponent-process theory):根据黑林(Hering, 1874)的理论,人类视网膜具有三种类型的节细胞(ganglion cells),它们可依接受域的中心——周围产生拮抗反应所各自敏感的配对刺激,分为:
  1. 亮(/暗)兴奋中心-暗(/亮)抑制周围节细胞
  2. 红光(/绿光)兴奋中心-绿光(/红光)抑制周围节细胞
  3. 蓝光(/黄光)兴奋中心-黄光(/蓝光)抑制周围节细胞

这些视素之间的互动表现为对抗的过程,其中包括同化作用和异化作用。 任一波长的可见光将使这三种节细胞产生不同的兴奋程度,其各自轴突产生兴奋反应的组合即为各种不同波长的可见光(颜色)。 举例来说,当视网膜受到光刺激时,黑-白视素可能会出现异化,产生白色的感觉;而在没有光刺激时,则可能会出现同化,产生黑色的感觉。类似地,红-绿视素和黄-蓝视素之间也存在著类似的对抗过程。

以上提到的三原色理论和对抗过程理论是目前解释人类颜色感知的两个主要理论,但以下因素也可能影响人类对色彩的感知。

  • 双极细胞(Bipolar Cells):三原色原理主要关注感光锥细胞;对抗过程论则关注节细胞,而视觉系统中,双极细胞对于光的强度以及视觉中的对比度有调节的作用,因此可能对色彩的感知产生影响。

听觉

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指声源的振动所引起的声波,通过外耳和中耳组成的传音系统传递到内耳,经内耳的柯蒂氏器将声波的机械能转变为听觉神经上的神经冲动,后者传送到大脑皮层听觉中枢而产生的主观感觉。声波是由于四周的空气压力有节奏的变化而产生,当物体在震动时,四周的空气也会被影响。 听觉对于动物有重要意义,动物会利用听觉逃避敌害,捕获食物。而人类的语言和音乐,一定程度上是以听觉为基础的。

  • 对声音的定位:
  1. 双耳时间差(Interaural time difference, ITD):两耳在头的两侧,头的的宽度约十五公分,因此当声音从右耳来时,到达左耳的时间会大于右耳,人类利用声音到达两耳的时间差判断声源位置。
  2. 双耳强度差(interaural level difference, ILD):声音在经过颈部时,有部分声音会被颧骨及组织吸收而减弱,例如从右边来的声音强度到达左耳时比在右耳弱,此强度差异也可以协助判断声源位置。
  3. 耳廓效应(Pinna Effect):人类的耳廓是不对称的长卵形,拥有许多形状各异的突起与凹陷。对于来自不同位置的声源(尤其是仅上下位置有差异的声源),其发出的声波经耳廓反射后,所产生的反射声组在时间和强度上会有细微差异,继而判断出声源位置。因此就算只有单耳有听觉,也能分辨出声源方向。
  • 分贝(dB):

通常以分贝(dB)作为声压级(sound pressure level, SPL)的单位,为声压(acoustic pressure)取对数后的数值,是相对于基准值的大小,此基准值即为听阈(threshold of hearing),是听力正常的年轻人所能感觉到的最小声压或声强(sound intensity),在空气中常取2 × 10-5Pa ,此声压对应得声强约为约为 10-12 W m-2,定为0分贝。每增加20分贝声压增加10倍,而声强则增加100倍。相对于0分贝,一般的耳语大约是20分贝,超静音冷气机的音量是33分贝,极安静的住宅区40分贝,一般公共场所50分贝,交谈约60分贝,交通繁忙地区85分贝,飞机场跑道120分贝。

  • 听频范围:

当声波的频率和强度达到一特定值范围内,才能引起动物的听觉。人类一般可听到的频率范围约20~20000赫,因此,习惯上把这一范围叫做声频,20000赫以上的频率叫超声波,20赫以下叫次声波。音频超过80分贝时,人类有机会听见超声波或次声波。动物的听频范围较难准确测定,总的说来种类间差别很大。

  • 助听器:

助听器用于治疗各种病理状况,包括感音神经性听力损失、传导性听力损失和单侧耳聋。传统上,助听器的适用性由听力学博士或认证的听力专家决定,并根据所治疗听力损失的性质和程度来调整设备。助听器使用者的受益程度是多因素的,取决于听力损失的类型、严重程度和病因、设备的技术和调整,以及使用者的动机、性格、生活方式和整体健康状况。[负责解决轻度至中度听力损失的非处方助听器设计为由使用者自行调整。

助听器无法真正矫正听力损失;它们只是帮助使声音更易听见。寻求助听器的最常见听力损失形式是感音神经性听力损失,这是由于耳蜗和听觉神经的毛细胞和突触受损所致。感音神经性听力损失降低了对声音的敏感度,助听器可以通过放大声音部分地补偿这一点。感音神经性听力损失引起的其他听觉感知减退,如异常的频谱和时间处理,可能会负面影响语音感知,这些问题使用数字信号处理难以补偿,有时可能因放大而加剧。 传导性听力损失,不涉及耳蜗损伤,通常更适合助听器治疗;助听器能够充分放大声音,以补偿传导部分引起的衰减。一旦声音能够以正常或接近正常的水平到达耳蜗,耳蜗和听觉神经就能够正常地将信号传递到大脑。

助听器配戴和使用的常见问题包括闭塞效应、响度重振和在噪音中理解语音。回音曾经是一个常见问题,但现在通常通过回音相关演算法得到了良好的控制。

皮肤感觉

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皮肤感觉(cutaneous sense)指的是皮肤所能感知的各种感觉,包括触觉、压觉、振动觉、温觉、冷觉和痛觉。这些感觉是由不同的感受器负责,这些感受器分布在皮肤的不同深度,形态各异。

感受器与感觉类型

触觉:

  • 感受器:梅斯纳氏小体(Meissner's corpuscles),又称触觉小体一种力学感受器,特别是在手指尖、唇部和其他高度敏感的部位。该小体是位于皮肤上的一种被囊神经末梢,对轻微的触摸和低频振动非常敏感,能够感知轻微的触碰和轻微的表面变化。具体例子:当你用指尖轻轻触摸丝绸布料时,你感受到的柔滑感就是由梅斯纳氏小体传递的。

压觉:

  • 感受器:巴氏小体(Pacinian corpuscle)、层板小体(Lamellated corpuscle)、路氏小体(Ruffini corpuscle)。具体例子:当你坐在椅子上感受到椅子对你皮肤的压力时,这种感觉主要是由巴氏小体感知的。

振动觉:

  • 感受器:巴尔小体(Pacinian corpuscle)位于深层皮肤、关节囊和一些内脏器官中,对深部压力和高频振动敏感,能够感知快速变化的压力和振动。具体例子:当你用电动牙刷刷牙时,牙刷的振动通过手柄传递到手指,这种振动感由巴氏小体感知。

温觉和冷觉:

  • 感受器:不同的温度受器。具体例子:当你手指碰到一杯热咖啡时,感受到的热量是由温度受器传递的。同样,当你触摸冰块时,冷觉受器会传递冰凉的感觉。

痛觉:

  • 感受器:伤害受器(nociceptors)。具体例子:当你不小心割伤手指时,痛觉受器立即感知到损伤并将疼痛信号传递给大脑。

皮肤感觉的功能

  • 主动触觉:能够感知环境中的物体特性,如形状、大小、温度、质感等。具体例子:当你闭上眼睛用手摸索桌面上的物品时,你能够辨别出铅笔和橡皮的不同形状和质感,这就是主动触觉在发挥作用。
  • 协同体感觉:与深部感觉(如本体感觉)协同,帮助我们辨别身体各部分的位置和运动。具体例子:当你闭上眼睛站立时,皮肤感觉和本体感觉共同作用,让你保持平衡,不会摔倒。
  • 呵痒感和痒感:这些特殊感觉是触感觉的变态或复合物,具有特别的感官性质。具体例子:当有人轻轻挠你的手心时,你感到痒的感觉就是由特定的触觉受器传递的。

感觉信号处理

  • 信号传递:皮肤感觉信号通过神经纤维传递到中枢神经系统,进行进一步处理和解释。
  • 皮肤与大脑的联系:信号最终在大脑中被解释为具体的感觉,如触觉、压力、温度或疼痛。

研究历史

M. von Frey 的贡献:1897年,M. von Frey 首次阐明皮肤感觉包含多种感觉,并证明了不同感受器的存在和功能。

协同作用

皮肤感觉与深部感觉(如本体感受器)共同作用,帮助我们理解身体的内部状态和位置。例如,前臂的触觉麻痹会影响位置感,本体感受器(如肌鞘和内脏壁的帕氏小体)在体内的功能类似于皮肤的压感受器和触刚毛。

痛觉

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痛觉是一种具有警讯的感觉,是指神经系统刺激而引起的无意识活动,主要可以分作三大类:

  • 表面躯体疼痛(皮肤疼痛) : 由皮肤或身体表面组织受损、刺激所引起。其产生的痛觉明显、位置明确但短暂。如小擦伤、轻度烧伤、辣味。
  • 深层躯体疼痛 : 来自韧带、肌腱、骨头、血管或肌肉,分布较稀疏,常有隐隐作痛的感觉,位置较不明显。最明显的例子是扭伤。
  • 内脏疼痛 : 来自身体器官,分布更稀疏,产生的疼痛感则是更强且时间最长,比较容易检查疼痛部位。

痛觉的由来

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人体身上有许多的痛觉接受器,这些接受器连结著神经。当这些痛觉接受器受到不同的刺激时,神经会将这些讯号传入脊髓,这些疼痛的讯号会在脊髓处受到“加工”:意即经由神经的连线来对这些讯号做加强或减弱的功能。这些讯号经加工后再由脊髓上传至脑中,进而让人体感受到“痛”。在传达痛觉的神经线路中,任一处的病变都有可能造成疼痛。人类的皮肤、肌肉、肌 腱、骨头、脏器等处如果有受伤或发炎,就会刺激痛觉接受器,再把讯号传至脑中,让感受者知道要注意那些身体部位。当痛觉出现时,它通常代表身体部位的警讯,促进人体找出痛源,并且寻求正确的治疗。疼痛程度是主观的感受。疼痛与血压、脉搏、体温不同,并没有一种测量疼痛的客观手段,意即疼痛无法具体量化,目前东方国家大部分将疼痛程度分为0至10级:0为无痛、0到3为轻度疼痛、4到6为中度疼痛(影响睡眠)、7以上为重度疼痛(无法睡眠)、10为剧痛,为相对的标准。

另外有一种疼痛叫做神经病态疼痛(Neuropathic pain),这种痛通常是由周边神经或中枢神经的病变所引起的,原理为一条神经受伤或者功能异常,导致其过量放电,即便没有任何外来刺激去刺激神经,神经也会持续放电,好像要告诉大脑有外物来伤害身体,其实并没有。这类的痛包括:类似出疹后的疼痛,幻肢疼痛(肢体被截除后仍然觉得那肢在痛)、中风后的疼痛及反射交感性肌萎缩(RSD)等。此外一个较持久或较强烈的痛觉刺激,也可能导致脊髓中部分强化痛觉讯号的神经被激活,导致抑制痛觉讯号的神经功能被减弱。这种痛觉平衡系统的改变,就会导致不正常而持续的疼痛,甚至在周边的痛源已消失无踪时,仍然会让人感觉疼痛。例如夏天海边日晒后,发红的皮肤会在几天内变得有刺刺的异常感觉。这是因为反复刺激细的输入神经(伤害性神经元)或持续地发炎反应时,使脊髓很容易对低强度(非疼痛)的刺激起反应或对疼痛刺激表现出过度的兴奋。

痛觉同时也涉及复杂的生心理现象,例如:有些截肢病人仍能感觉到切除部位的疼痛,称作幻肢疼痛(phantom limb pain)。痛觉亦受注意力影响增强而减弱,此外,文化经验亦会影响痛觉。

文化包含族群地位、宗教等等不同方面,而此种因为文化经验影响痛觉不只是在族群之间,在群体内也会产生差异,差异可能会随著时间环境有所不同,而近年来有许多相关研究。

  • 族群对于疼痛的差异

二○一七年,有一项研究对诸多关于疼痛态度的文献进行分析,并运用统计,把比较严谨的研究发现整合起来。于是研究人员看出,美国与欧洲的少数族群通常比白人对疼痛更敏感。但有趣的是,若在这些族群变成主要族群的国家进行测试,则族群之间的差异就不明显。有一项研究发现,若与美国的印度裔(第二代以上)相比,在印度进行测试的印度人疼痛阈值会较高。身为少数族群(及其所延伸的健康与社会不公)的一分子,似乎成了疼痛的主要介质。

瑞典曾进行的一项大型研究也支持这个现象。这项研究于二○二○年发表,内容是对随机取样的一万五千馀人进行问卷调查分析。研究发现,移民(无论种族)的慢性疼痛、广泛疼痛与严重疼痛程度,高于出生于瑞典的参与者。在这研究中,连接起移民身分与慢性疼痛的主要因子,显然是忧郁与焦虑。

二○一九年,美国一项实验室的研究符合这些发现:焦虑、忧郁和压力是少数族裔疼痛敏感度升高的主要因素。如果回来看看疼痛的本质,就会看出其中的道理:疼痛这种感觉是设法保护我们。少数族裔与移民通常处于容易受到伤害的地位,可想而知,这些族群的个体往往会感受到较高的威胁感。这样会导致恐惧、压力与沮丧酝酿成疼痛的完美风暴。[2]

二○○九年,台湾学者陈怡懋对于花莲县原住民病患疼痛经验之社会文化意含相关性进行探讨[3],也发现在不同的原住民族(阿美族、泰雅族)及汉族之间强调的文化理念不同,因此对于疼痛的态度不同,也影响面对止痛药及医疗的态度。

  • 性别对于疼痛的差异

男女对疼痛的差异,外在环境的影响是其中一个因素,男性被社会塑造有坚强的形象,凡事要勇敢,强化了对疼痛的忍受度,女性在社会形象中则扮演比较柔弱的角色,也较善于情绪表达,遇到疼痛时,比起忍受更愿意说出来。男女生理上的差异也是其中一点,女性大脑的神经密度较男性高,神经传导的频率较强,提高女性对疼痛的反应。

  • 宗教对于疼痛的差异

艾琳•特雷西(Irene Tracey)2023年出任牛津大学校长,是一位英国的神经科学家,研究疼痛与止痛药,被称为疼痛女王。 她在2008年进行宗教对于疼痛感觉的实验。找来一位虔诚的天主教徒与一位公然宣称无神论的人。参与者会躺在功能性磁振造影扫描仪中,接受一连串的电击。刚开始单纯接受电击,但在之后,每次电击前的三十秒,参与者会看到两张义大利绘画的其中一张——萨索费拉托(Sassoferrato)的〈祷告的圣母〉(The Virgin in Prayer)或达文西的〈抱银貂的女子〉(Lady with an Ermine)。在对参与者施予电击时,画面都是完整呈现的。 结果显示,有宗教信仰的与无宗教信仰的参与者,在没有绘画呈现时,察觉电击的疼痛强度基线非常类似,也就是疼痛阈值相似,而天主教徒在看到〈祷告的圣母〉时,主观的疼痛强度较低,功能性磁振造影的结果也相较于无神论者为低:天主教徒正在看圣母图时被电击,他的右边的腹外侧前额叶皮层会亮起。这个区域和阻断身体传到大脑的危险讯号强度有关。 因此此项研究及后续相关研究均指出宗教对于疼痛的缓解有一定的效果。

说明文字
因素 研究发现 主要解释
文化与种族 少数族群比白人对疼痛更敏感;移民的疼痛程度高于非移民;不同原住民族及汉族之间的文化理念影响对疼痛的态度 心理因素(忧郁、焦虑、压力)、社会压力。
性别 男性被期望坚强,对疼痛忍受度较高;女性被期望柔弱,更善于情绪表达;女性神经密度较高,神经传导频率较强。 社会影响(性别角色期望)、生理影响(神经生理差异)。
宗教 天主教徒在观看宗教图画时,主观疼痛强度较低,相关脑区活动减少 宗教信仰的心理和神经机制减轻疼痛感知。

痛觉的影响是会引起防御性反应,具有保护作用,但强烈的疼痛会引起机体生理功能的紊乱。

艾森柏格(Naomi I. Eisenberger)等进行了一个实验,发现受试者感受被孤立时会有相似于生理疼痛的感受,研究人员将之称为“心理疼痛”或“社会性疼痛(social pain)”(相对于肢体的疼痛)。神经照影表明,社会排斥(social exclusion)的经历主要激活背外侧皮层(dorsal anterior cingulate cortex, dACC)和前脑岛(anterior insula, AI) - 这些区域在处理身体疼痛的痛苦体验中有起著作用。 辛格(Tania Singer)请16位情侣参加脑造影实验,让女性参与者被电击或看其男性伴侣被电击,结果不论是自己或看别人被电击,活化的脑区都很类似。当中越有同情心者,活化的强度越高,可见人可以因为同理心感觉到他人的痛苦,并在脑区产生感同身受的痛苦反应。不过需要注意的是此实验的不确定是"被电击者"是"观看被电击者"的伴侣即亲密之人,而同理心的程度可能因对象的不同而有所差距,这些差距取决于个人与所观察对象之间的关系、情感联系、熟悉程度等因素。心理学家保罗‧布鲁姆(Paul Bloom)在发人深省的新书《反对同情》(Against Empathy) 中,便强调同理心的正向效果常被过分推销,让人忽略了其中的偏见和限制,实不适合作为日常生活的指导原则。布鲁姆宣称同理心是一种数量有限的资源,就像存量固定的大饼或化石燃料,很快就会用光。他认为:“我们的心理构造并不是生来就会对陌生人怀抱著跟所爱之人一样的情感。我们对于百万苦难者的恻隐之心,并非是对一个受难者的同情的 100 万倍。”。由此可见,辛格的实验存在著一定的疑虑。

嗅觉

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嗅觉由两种感觉系统参与,即嗅神经系统(Olfactory nerve)鼻三叉神经系统(Trigeminal nerve)

• 嗅神经系统:主要功能是将气味的感觉传递给大脑半球的嗅球。嗅神经穿过筛孔进入颅前窝,连于嗅球传导嗅觉。主要接受器位在鼻腔的上鼻甲及鼻中膈间的黏膜上。

•鼻三叉神经系统:为第五对脑神经,大部分为感觉神经,少部分为运动神经。因有三大分支而得名。掌管嗅觉的是第三分支-下颔神经的其中一条分支。

嗅觉系统是指感受气味的感觉系统,它将化学信号转化为感受。大部份哺乳类及爬虫类动物的嗅觉系统由主要嗅觉系统(main olfactory system)及辅助嗅觉系统(accessory olfactory system)组成。前者负责感应气态物质的气味,后者则负责感应液态物质的气味。

嗅觉和味觉会整合和互相作用,味觉是一种近感,而相比之下,嗅觉则是一种远感,即为通过长较的距离来感受化学刺激,且嗅觉就感知能力上远比味觉复杂,像是人类即可辨识约一万种以上的不同气味。嗅觉也是动物主要的感觉之一,许多生物虽然没有很好的视力,却有相当敏锐的嗅觉,进而帮助研究发觉嗅觉对有机体健康的重要性与关联性,故近年来在医学上有关嗅觉的研究变得受欢迎。哺乳类动物的作用机理,主要为嗅觉系统从鼻子吸入气体,接触到包含有很多种嗅觉感受器的嗅觉上皮细胞,从而探测到气味,而这些气味感受器是嗅觉上皮细胞上的两极嗅觉感受神经的膜蛋白。嗅觉神经将感受器激活成电子信号,信号从而在嗅觉神经上转导。嗅觉神经类似于感光神经,并不是边缘神经系统,但被定义为大脑的一部分,而它一直延伸到嗅球,嗅球则属于中央神经系统。在不同嗅觉神经上,嗅觉感受器的复杂设计可以从背景环境气体中识别新的气体并且决定气体的浓度。

根据2004年,两位美国科学家理察·阿克塞尔(Richard Axel)与琳达·巴克(Linda Brown Buck)的研究中发现嗅觉接受的资讯是唯一直接进入大脑情感和记忆中心的感觉,其他感觉都会先进入扮演“总机”的视丘,再将感受到的事物讯息传去大脑其馀部分,唯独嗅觉接受的资讯会绕过视丘迅速到达杏仁核和海马体。这种差异也导致情感、记忆和气味之间的密切联系,也是为什么由气味引发的记忆总让人更为情绪化。由于嗅觉上述的特殊路径,当一个人闻到与过去有意义事件相关的气味,会先产生情感反应,然后才可能产生记忆,而后者的浮现与否和当下情境的差异相关。

目前也有许多关于利用人类大脑对气味的特别反应来提高记忆力、增进学习成效的研究。2017 年英国诺桑比亚大学(University of Northumbria)马克.莫斯(Mark Moss)教授的研究团队进行了实验,该研究将两组学生分别安置在一间弥漫迷迭香香气的房间,以及另外一间没有香气的房间,对他们进行记忆力测试。结果发现,接触到迷迭香香气的学生比另外一组平均成绩高出 5% ∼ 7%。又或是在2011 年某个以韩国男子高中为对象进行的研究发现,男学生聚集的教室里经常会传出各种臭味,像是脚臭、汗臭或是头臭味等,若是长期处于这样的环境,可以让大脑进入深度松弛状态的 α 波(alphawave)就会减少,而让人处于精神紧张或压力状态的 β 波(beta wave),以及呈现不安及兴奋状态的 γ 波(gamma wave)就会变得活跃。由上述两个实验证明适当的香气可以让我们的大脑维持在稳定状态,提高集中力和学习能力,相反地,难闻的气味则是会使大脑陷入过度清醒和兴奋状态,集中力下降导致学习能力变差,记忆力也会跟著减退。此外,在纽约大学的一项研究中发现难闻的气味增强了记忆(Cohen et al., 2019),当受测者观看某一类别的影像时,难闻的气味有时会透过装置传播到面罩;在观看其他类别的图像时,使用的是无味空气,结果发现青少年和成年人在看到这些图像 24 小时后,特别是对与难闻气味配对的图像表现出更好的记忆力。由此可见,不同气味是否提高记忆力具有差异,特别是难闻的气味也有增加记忆力的可能。

味觉

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味觉是受到直接化学刺激而产生的感觉,由五种味道——组成,西方的专家传统上认为味觉有四种基本味道组成:甜、咸、酸、苦,而这几年日本的专家则识别出第五种味道——鲜味 (来自日语“旨味/うまみ/umami”美味)。

  • 甜味:通常与糖类相关,能量密集型食物的标志。
  • 咸味:由钠离子引起,与电解质平衡相关。
  • 苦味:常见于植物的防御化合物中,通常与有毒物质相关。
  • 酸味:由氢离子引起,与腐败或未成熟食物相关。
  • 鲜味:由谷氨酸盐引起,存在于肉类、奶酪和一些蔬菜中,带来浓郁的味道。

最近的心理物理学和神经学研究建议,味觉可能还包括其他元素,如脂肪酸、金属和水的味道。虽然金属和水的味道通常因味觉的自适应性而被忽略,但它们在特定情况下仍然可以被检测到。此外,脂肪酸被认为对某些味道的感知有重要作用,可能成为第六种基本味道的一部分。

味觉与同属于化学诱发感觉的嗅觉相比是一种近觉。大多数动物其口腔中都有味觉感受器,然而相对低等的动物在其它部位可能会存在额外的味觉感受器,例如鱼类的触须及昆虫足末端的跗节和触角。和其它多数脊椎动物一样,人类对于味道的实际感受也受到不直接的化学刺激感受器——嗅觉的深度影响,我们所闻到的味道在大脑中和味觉细胞得到的刺激合成了我们认为的味道,当嗅觉缺损时,感受到的味道也就会跟著变动。一个有趣的小常识是,水之所以是无味的,是演化过程中所形成的。我们需要让纯水是无味的,以方便我们对水源是否受到污染来做辨识。

味觉是中枢神经系统所接受的感觉中的一种。人类的味觉感受细胞存在于舌头表面、软腭、咽喉和会厌的上皮组织中。不同位置会利用不同的神经将味觉传入大脑皮质。舌头前部的味觉主要由鼓索神经(chorda tympani,颜面神经的分支)传到膝状神经节(geniculate ganglion),舌头后部的味觉主要由舌咽神经(glossopharyngeal nerve)传到岩神经节(petrosal ganglion),咽部的味觉则由迷走神经(vagus nerve)传到结状神经节(nodose ganglion)。上述的三个神经节再将讯号传至延脑孤立核(nucleus of tractus solitarius, NTS)的对应位置,接著再传到视丘的腹后核(ventral posterior nucleus),最后传到大脑顶叶(parietal lobe)和岛叶(insula)的味觉区。与嗅觉相同,味觉讯号也会传递至眶额皮质,透过双重感官神经元(bimodal neurons)整合对同一种食物的多重感觉经验。

目前普遍被大众接受的味觉受器理论,是以甜味作为出发点的AH/B理论[4],认为甜味物质的分子结构中必须存在一个能形成氢键的基团(AH),例如羟基(-OH)、胺基(-NH2)和亚胺基(=NH)等基团;同时还必须含有一个阴电性很强的基团(B),例如氧(O)和氮(N) 等。这二类基团AH-B在空间上必须距离3Å,才可以借由氢键之键结方式正确的对接上味蕾的甜味接受体,如此才能感知甜味,葡萄糖与糖精的结构都吻合此一理论。后续的其他味觉则以对应呈味物质的化学物质进行推算,例如AH基及B基两者距离在1.5Å之间,则可以呈现苦味。

舌头上有许多乳突(papillae),可依形状分成四类:

  • 丝状乳突(filiform papillae):圆锥状,遍布舌头表面,是造成舌头表面粗糙的主因;其上没有味蕾
  • 蕈状乳突(Lingual papillae):蘑菇状,多分布舌尖和舌侧。
  • 叶状乳突(foliate papillae):分布舌侧皱褶。
  • 轮廓乳突(circumvallate):平坦小丘状、外围有沟纹,多分布舌根。

过去认为特定的味觉会对应至味蕾在舌头上不同分布情形(大致认为甜味在舌尖、咸及酸在两侧、苦在舌根);然而后来研究发现五种味觉在舌头的分布均匀,因此并没有特定味道分区的情形。少数人的乳突/味蕾密度较高,因此会对特定味觉更敏感。

身体位置感觉

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本体感觉接收来自身体内部的讯息,如:目前身体所处位置,正在进行的动作等。有了本体感觉,我们才能分辨自身的移动与周围环境的变化。 本体感觉主要分为两个部分:动作感觉和平衡感觉。

动作感觉:动作感觉接收肌肉张力的变化、身体位置和肢体运动状态等刺激。感受器位于关节、肌肉和肌腱中,当感受器感知到位置变化时,会将机械能转换为电化学能,通过脊髓神经传递到大脑。例如,即使专心阅读萤幕文字,我们也能感知双脚是否交叉或平放,以及背部、头部或手指的姿势。这是因为身体肌肉、肌腱、腺体和韧带等感受器将讯息传递到大脑,大脑再分析后做出适应周围环境的反应。提高本体感觉意识有助于更好地控制身体,以及在意外情况下迅速反应,减少受伤风险。

平衡感觉:平衡感觉依靠前庭系统运作,包括内耳的半规管系统和耳石器官。前庭系统负责感受头部的加速度、相对地面的位置以及头部的旋转角度。由于前庭系统位于内耳,当感冒严重时,病毒感染到前庭神经时,可能会感到头晕和恶心。

身体位置感觉
动作感觉 平衡感觉
接收肌肉张力的变化、身体位置和肢体运动状态等刺激 感受头部的加速度、相对地面的位置以及头部的旋转角度
感受器位于关节、肌肉和肌腱中 依靠前庭系统运作

跨感官处理

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虽然我们在前面的部分将各种感觉系统分开介绍,但人类的感觉系统大多时候并非单独动作,而是将来自不同感官的讯息整合起来。例如你看到在车底下小动物的黑影,同时听到细微的喵喵声,因而判断车底下有只猫。透过跨感官资讯的整合,可以降低感知的不确定性并提升判断的效率。

感官整合原则

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不同感官的知觉是如何整合在一起的呢?从动物的研究中,史坦(Barry Stein)等人总结出三种感官整合的原则[5],包括:

  • 空间规则(spatial rule)
以视觉和听觉为例,空间规则指的是声音和视觉刺激出现在同一空间位置时,因为产生跨感官的整合,比起单一感官知觉引发不同的神经反应,即一加一大于或小于一的效果;但在不同位置就较不易有跨感官的整合。
  • 时序规则(the temporal rule)
指两个感官的刺激在相同时间出现时,会产生跨领域的整合,若非同时而是前后发生,则较不易产生跨感官的整合。
  • 反向效果规则(the inverse effectiveness rule)
指当一个感官的刺激强度愈弱,与其他感官的讯息整合的可能性就愈高,整合效果愈强。例如当你清楚地看到一只猫的影像,可能不需要听到猫叫声就能判断那是一只猫;但当只看到一团模糊的黑影时,若同时听到猫叫声会帮助你确定那模糊的黑影其实是一只猫。

这三种跨感官整合的规则虽然起初是从动物的电生理研究中导出,但后来人类的行为实验也得到类似的结果。

生理基础

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近代研究[6][7][8]表明跨感官整合主要在上丘(superior colliculus)中实现。上丘位于中脑(mesencephalon),具有多重层状结构,这些层负责处理不同类型的感觉。其中较浅层主要处理视觉讯息,而中层至深层则汇入来自下丘、视丘等的听觉、触觉等讯息。这些层之间的神经元可以透过回路网路相互通讯,这使得上丘能够整合来自不同感官的感觉,并透过视丘或其他管道输出。

联觉

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联觉(synesthesia)是一种特殊的无意识且跨感官整合的现象,又称共感觉、共感、通感或联感。具有联觉的人,当经历到一种知觉时,会引起另一种知觉的反应。例如:在听音乐时,可能看到颜色、尝到味道或摸到特定形状的感觉。联觉也有在同一个感官中不同知觉的特殊连结,例如看到数字或文字时有颜色的感觉。最早发现的联觉者(synesthetes,终生都被记录有联觉之人)是由牛津大学的教授约翰·洛克(John Locke)于1690年发表的报告中所提出的,一位盲人在听到小号的声音时会感觉到腥红色。不过无法确定约翰所记录到的是否为联觉或是一种隐喻。

联觉的产生原因可能来自于大脑脑区间的互动干扰,举例而言,位于后脑勺的枕叶是处理视觉资讯,位于两耳内侧的颞叶是处理听觉资讯。有些科学家认为,联觉产生的原因,来自于这些邻近脑区间的神经反应产生扩散,例如当文字形态处理脑区的神经活动扩散到颜色处理脑区时,就可能会出现“字母-颜色”联觉。另一种可能的原因,则是当某个脑区在反应时,原本应该要抑制附近的脑区,但是当抑制机制出现异常时,就可能会让原本应该安静的周围脑区产生活动。

目前对于联觉尚无清楚定义,但可透过联觉研究先驱,李察‧赛多维克医学博士(Richard Cytowic, MD)所列出的特征,来判断一个人是否有联觉。如非自愿性(和反射动作相同,会自然发生且无法控制)、能激起情绪(不仅止于感官,有时也会激起情绪反应)、非想像(并非单纯存在于脑中的想法,而是一种真实的感受)、有一致性(对于同一种刺激的反应,每次反应相同)

而联觉当中,最常见也最常被拿来研究的是字位颜色联觉(grapheme–color synesthesia,其症状为字母或数字对于观测对象带有既定颜色,例如:字母S在对象眼中是紫色,而数字8则为绿色。有趣的是,在大量实验下,心理学家发现某些字母在拥有这类联觉的对象会有共通颜色(例如:字母A更有可能是红色)而近期有实验个案显示此现象可能源自冰箱上的字母、数字磁铁。

目前心理学家对于联觉在个体上是如何产生与发展尚不清楚,不过他们推论有可能是从婴幼儿时期,第一次大量接触数字、字母、颜色等抽象概念时所产生,此假设被称为语义真空假设(semantic vacuum hypothesis),此假说也解释了为何最常见的联觉为字位颜色联觉。当人接收到一种感官刺激或认知途径时,同时自发地引起另一种感知或认知。联觉的经验除了与遗传有关,也会受到每个人的学习过程和成长背景所接触到的文化影响,例如:日历、食物、文字等,因此每个人的联觉经验不太相同,但同一位联觉者在童年所建立的联觉配对终期一生不会再改变。综观上述,当我们深入探讨联觉的产生机制,或许可以帮助我们理解不同人的主观感受为何有如此大的差异。

整体而言,联觉有“投射型联觉”与“关联型联觉”两种形式:

形式 意义 例子
投射型联觉 对象受到感官或认知刺激时会感受到颜色、形状或是形式(普遍的联觉 听见车子的喇叭声时,眼前会出现红色的圆形
关联型联觉 对象受到感官或认知刺激时会使刺激本身和感觉产生强烈且非自愿的连结 听见车子的喇叭声时,认为那个声音是红色的

另外有研究者发现联觉会因人而异,同样是字母产生颜色的视觉反应,不同人看到同样的字会有不同的颜色,但又发现有些字在统计上来说有相当大的比例是相同颜色的(例如:红色的 A);联觉也具有固定性,同一个人对同一个字母所产生的颜色是固定的,不会因为时间而改变字母与颜色间的关系。联觉可以在两种,甚至是多种不同感觉或认知模式之间发生,但是还是有较为常见的联觉,例如文字和色彩的联觉,这是因为大脑中掌管语言文字和色彩的区域,位在非常靠近的位置,神经网路也容易产生连结,所以当大脑接收到文字或数字等讯息的同时,掌管色彩的中枢也会被触发,于是眼前就出现了各种颜色。以下将介绍一些常见的联觉例子。

来源 联想到 例子
数字或字母 颜色(最常见) 红色的 A
蓝色的 B
人格化 数字或字母等有顺序的东西会有不同的个性与性别
数字 空间 不同数字会有不同的远近程度与空间位置(通常记忆能力较好)
一星期中的不同天 颜色 星期一是洋红色
星期二是亮黄色
听觉 颜色 听到 D 大调会看到蓝色
听到 D 小调会看到石墨的黑色
听觉 味觉 听到二度音程会尝到酸味
听到三度音程是苦味

其他的联觉较不常见,例如:

  • 数字形式联觉(number form)
每当数字形式联觉者想到数字时,即会自动且非自愿的出现一幅数字的心智图(mind map),而数字的排列方式、出现位置会因人而异。这意味著当一个数字形式联觉者看到或想到数字时,他们的大脑会产生额外的感觉或心智图,这些感觉可能包括视觉图像、色彩、形状、位置等。科学研究表明,数字形式联觉者的大脑在处理数字时会呈现与非联觉者不同的活动模式。例如,功能性磁共振成像(fMRI)[[2]] 研究显示,数字形式联觉者在感知数字时的视觉皮层活动与一般人不同,这表明他们的大脑可能有著特殊的神经联结模式或活动方式。此外,研究还表明,数字形式联觉可能与大脑中多个区域之间的跨越性联系有关,特别是涉及到感觉和认知加工的区域。这包括了视觉皮层、大脑皮质的其他区域(如顶叶)、以及与注意力和情感有关的区域。虽然数字形式联觉是一种相对罕见的现象,但它提供了对大脑感知和认知运作的宝贵洞察。通过研究这种现象,科学家可以更深入地了解大脑是如何处理和组织信息的,进而对大脑功能和结构有更深入的理解。
  • 听觉 → 触觉联觉(auditory–tactile synesthesia)
某些声音对于此类联觉者来说会使身体某处产生感觉,例如:听到碗盘敲击声肩膀会感受到触碰等。有推测ASMR或许是一种听觉 → 触觉联觉(听觉触发身体酥麻感)。
研究显示,患有听觉 → 触觉联觉(ATS)的个人对不同类型的声音会产生各种触觉感觉,而且不同个人之间的经验可能存在差异。此外,研究还表明,这种现象可能伴随相关的认知和知觉效应,例如增强的感觉知觉,这表明ATS可能在感觉领域之外具有更广泛的影响。 尽管对ATS的临床应用尚不完全了解,但这种现象有潜力为患有感觉处理障碍的个人提供新的治疗方法。此外,对ATS的研究可能为大脑整合来自不同感官信息的能力提供宝贵见解,这对理解其他神经疾病具有重要意义。 然而,目前对ATS的研究存在一些限制,例如研究的样本量较小,限制了研究结果的普遍性。尽管对ATS的现象学已有较多了解,但对其潜在神经机制的认识仍然不足。未来的研究应致力于填补这一知识空白,并确定导致ATS发展的潜在遗传或环境因素。 总的来说,对ATS的进一步研究将有助于提高我们对感觉处理的理解,并可能为跨感官知觉背后的机制提供新的见解。
恐音症是一种疾病,患者会对特定的声音(咀嚼声、引擎声等)产生负面情绪(愤怒、憎恨等),甚至出现急性的厌恶反应(烦躁、恶心感等)。现在人们对恐音症的认识不多,他目前没有被分类于听力疾病或是精神疾病中,但有研究指出他可能是声音-情绪联觉得一种,在2022年的一项研究中才将他归类成一种疾病。与听觉过敏不同,恐音症患者的听力敏感性正常且只对特定声音才做出反应,患者的边缘系统和自主神经存在过强的连结,对特定声音产生异常反应。虽然会引起恐音症症状的刺激大部分都是以声音为主,但有时候视觉也会引发其症状(摆腿、拨头发)

如果恐惧是主要的诱发情绪,患有失音症的病人就可能被描述为恐音症。在发声失调症中,人们认为这在很大程度上取决于患者过去的经历、声音出现的环境和患者的心理状态。现阶段的发病率尚不清楚,但大约在4%至5%之间,一些研究报告称耳鸣患者的发病率约为60%(Hadjipavlou, Baer, Lau, & Howard, 2008)。之前很少有研究报导过对误听的治疗方法,但一些研究报告称,使用认知行为疗法可成功减轻这一症状(Aazh, Landgrebe, Danesh, & Moore, 2019)

这类联觉者可以感受到他人感受到的相同感觉(如触觉等),当这类联觉者观察到有人的肩膀被碰时,他们的也会非自愿的觉得自己的肩膀也被碰到。观察显示此类联觉者相较于大部分人口较具有同情心。
不过也有PLoS One. 在2016年发表的论文表示镜触式联觉与同情心并没有关联,反而可能患有自闭症谱系的疾病。[9]实验目的是验证镜触式联觉患者拥有超越一般人的同情心以及镜触式联觉患者只有在观看别人被碰触的反应才会产生镜触式联觉反应。若有以上条件,实验也同时追加验证,既然镜触式联觉患者有超越一般人的同情心,那镜触式联觉患者比一般人更不可能患有自闭症谱系障碍(Autism Spectrum Condition, ASC),并且有较少自闭症特质。实验选了三组实验组别,分别是纯镜触式联觉患者、纯图形-颜色(Grapheme-Colour, GC)联觉组和没有联觉的实验组。经过试验后,镜触式联觉患者的EQ指数只在平均值,[10]社交能力指标低于对照组, KDEF人脸表情分析(Karolinska Directed Emotional Faces)的测试三组也并未有太大的区别,因此并未显示出镜触式联觉患者具有明显的同情心。镜触式联觉患者处理情绪的能力并没有相较GC组和一般组太多。实验的结论反驳镜触式联觉患者与同情心的关联,也反驳镜触式联觉患者不太可能拥有自闭症特质。
关于镜触式联觉的不同研究有不同的结果,因此镜触式联觉与同情心的联系更有待深入地研究。
词汇 → 味觉联觉(Lexical-gustatory synesthesia)是一种罕见的联觉现象,其中个体在听到特定词汇时会自动且无意识地感受到相应的味道。这种联觉将语言(词汇)与味觉之间建立了非寻常的联系,使得听觉刺激引发了味觉的感受。科学研究对于词汇 → 味觉联觉的理解仍然有限,但已有一些研究提供了一些洞察力。例如,功能性磁共振成像(fMRI)研究表明,词汇 → 味觉联觉者在听到特定词汇时,与一般人相比,其大脑中与味觉相关的区域(如嗅觉皮层和辛辣感知区)呈现出更活跃的活动。这表明听觉刺激在他们的大脑中引发了真实的味觉感受。此外,研究还显示,词汇 → 味觉联觉可能与大脑中多个区域之间的联系有关,特别是涉及到语言加工和味觉加工的区域。这包括语言中心(如左侧顶叶)、嗅觉和味觉相关的区域(如嗅觉皮层和辛辣感知区)、以及与注意力和情感有关的区域。词汇 → 味觉联觉提供了对大脑语言和味觉系统之间相互作用的独特洞察。
  • 运动知觉的联觉(Kinesthetic synesthesia)
最罕见的联觉之一,这种联觉是多种不同类型联觉的组合,而形成的复杂的关系系统,是一种相当罕见的联觉现象,其中个体在进行身体运动或感知运动时会同时感受到其他感官的印象,如色彩、形状、声音等。这种联觉是多种不同类型联觉的组合,形成了一种复杂的感觉系统。科学研究对于运动知觉的联觉相对较少,但一些案例报告和研究表明,这种联觉可能与大脑中多个感官区域之间的跨越性联系有关。这包括运动皮层、视觉皮层、听觉皮层等区域之间的连接。运动知觉的联觉可能反映了这些区域之间的非对称性活动或者功能性联系,从而导致在进行运动时引发其他感官的感受。进一步的研究还需要对运动知觉的联觉进行更深入的探索,包括研究其神经机制、大脑活动模式以及与其他类型联觉的关系等。通过了解运动知觉的联觉,科学家可以更深入地了解大脑是如何整合不同感官信息的,进而对感知和认知的运作机制有更全面的理解。

联觉有时会被称作是神经系统疾病,但它通常不会对日常生活造成影响。而各种形式的联觉出现比率其实不低。根据 2006 年 Simner 与 Mulvenna 等人的对将近 1700 人做抽样研究[11],平均每 23 人中会有 1 人拥有联觉,约占成人人口的 5%。尽管实验客观地证实了其存在,联觉仍是一项高度受到感性影响之体验,因此不同联觉人之间的联觉经验都会有所不同,仅能在集中分析后找到其中一些潜在的相似性,但在忽略各种差异性后,精神科学家理查德·西托维奇(Richard Cytowic)仍定义出了以下几点的联觉诊断标准:

  1. 不受主观控制而且自发的
  2. 具有空间上之概念(如:联觉人可以利用“看向”、“去往”等词汇具体表达感知产生之地点。)
  3. 感受简单而基本(如:会有与颜色的联想,但不会复杂到构成一幅完整图像。)
  4. 可以被记忆
  5. 具有连续性,联觉的感知每次是相同的
  6. 具有心理学上之实际影响

经过现代的科学研究,科学家尚未对联觉的产生机制做出结论,现行的解释如下:

  • 大脑感觉皮质区域的过度交叉活化

透过脑造影技术,当联觉发生时,大脑皮质有两个以上的感觉区域出现同时活动或共同作用的情况,科学家因此推论是由于神经过度连结,造成部分脑区出现交叉活化的情形,造成此状况的原因通常是新生儿时期的神经连结未修剪完成,而在青春期可能因贺尔蒙、脑部重整的关系逐渐消失。

  • 神经回馈异常

正常状况下,神经的兴奋与抑制应该是平衡的,而当神经的负回馈路径没有正常作用时,就会产生联觉。这样的现象可以在后天出现联觉的人身上看到,像是服用神经药物、中风、颞叶癫痫发作、失明或失聪等病人。

  • 讯号中的意义激发的知觉

由于许多联觉会被输入讯号中的意义影响,因此科学家认为联觉在本质上是大脑理解语意的现象。举例说明:“S”和“5”在外观上是十分相像的,研究发现若将一个长相介于两者的符号放在不同情境下,联觉作用下产生的颜色便会不一样。如果将这个符号放在数字中,这个符号就会被理解成“5”,因而拥有了“5”的颜色;如果将这个符号放在字母中,这个符号则会被理解成“S”,因而拥有“S”的颜色。因此联觉的研究会牵涉到人脑如何自感官讯号中抽取、处理符码中代表的意思,使得联觉研究对我们理解大脑有所帮助。

感觉替代

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 科学发展日益进步,科学家现在已经可以用科技使得人类的其他感官有能力替代失能的感官。以下用表格说明几项研究:

感觉替代研究整理
研究 替代关系 研究者 方法
声景生态学(Soundscape) 以听觉代替视觉 斯特里姆阿密特(Ella Striem-Amit) 将视觉影像,包括各种复杂的字或图形,以声音的频率、强弱及出现时间来表征。
舌头触觉视觉化 以视觉代替触觉 柯芝马瑞克(Kurt Kaczmarek)和狄妥(Maurice Ptito) 在舌头上放置电极,将舌头上的触觉影像转换成电刺激而产生视觉。
前额视网膜系统(the Forehead Retina System) 以直接的电讯号刺激代替视觉 菅野米三(Yonezo Kanno)和馆暲(Susumu Tachi) 藉著贴在前额叶上的电极使得色盲可以感知、辨识颜色。

本体感觉,又称肌肉运动知觉和本体觉,是对肌肉动作产生的感觉,来自肌肉或肌腱内的本体感受器,这些受器监测肌肉的长度、压力和张力变化,并将这些资讯传送到大脑。某些情况下,自我知觉与保持平衡的触觉不同。例如,内耳感染会影响平衡,但不会影响肌肉运动知觉。受感染的人能够走路,但只能依赖视觉保持平衡,闭著眼睛时无法走路。

本体感觉是对自身运动、力量和身体位置的感知。

大多数动物拥有多种本体感受器,它们能侦测到不同的运动学参数,如关节位置、运动和负荷。尽管所有活动的动物都拥有本体感受器,但不同物种的感觉器官结构会有所不同。

本体感觉讯号被传递到中枢神经系统,在那里与其他感觉系统(如视觉系统和前庭系统)的讯息整合在一起,形成身体位置、运动和加速度的整体表征。在许多动物中,来自本体感受器的感觉回馈对于稳定身体姿势和协调身体运动至关重要。

1906年,谢灵顿将本体感觉定义为对身体位置、姿态和动作的感知。2000年,莱福特将其重新定义为:采集外周感受器的刺激,将这些刺激转化为神经信号,并通过传入神经通路传递到中枢神经系统进行处理。以下为相关感受器及中枢处理信息的资讯:

机械感受器:位于关节囊中,包括鲁菲尼小体、高尔基腱器、帕西尼小体、游离神经末梢等。 肌肉感受器:位于肌肉内,包括肌梭、腱梭,采集肌肉长度、收缩速度及张力强度等信号。 外周感受器:位于皮肤上,感觉触觉信息,包括温度感受器和疼痛感受器。 感受器采集的信息在中枢三个水平上处理:

脊髓水平:产生快速且无意识的反射。 皮质下水平:潜意识且自动化,速度中等。 皮质水平:控制复杂的随意运动,有意识且多样性强,但速度最慢。 本体感觉是由感受器传到中枢,再经过脊髓水平、皮质下水平到皮质水平。传递经过的组织越多,反馈越慢,内容越多元;反之亦然。

前庭感觉

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又称平衡觉,是一种对于平衡和空间定向的认知与一连串的机制,由视觉系统前庭以及本体感觉系统组成。前庭感觉可以帮助我们顺畅的移动,并在活动的时候保持平衡。不仅如此,它也能让我们在坐或站的时候可以保持身躯直立。内耳的前庭系统前庭系统包括三个半规管(外半规管、后半规管、上半规管)和两个耳石器(椭圆囊和球状囊),半规管侦测头部的旋转运动,而耳石器负责侦测重力和线性加速度。这两者共同组成了完整的前庭感觉系统。

当头在运动时,前庭系统与视觉系统协作使得物体保持在视觉焦点上,这被称为前庭-眼球反射 (Vestibulo-ocular Reflex),这种反射机制可以使我们在头部快速运动时保持视觉稳定,防止视觉模糊或头晕。此外,内耳前庭系统和视觉系统、骨骼系统一同参与保持空间定向和平衡。其中,视觉系统将人体在环境中所处的位置作为信号发送脑部,而脑部可将其与前庭系统、骨骼系统的信号进行对比和综合。

如果平衡觉受到干扰,则有可能引发头晕、定向障碍、恶心、呕吐等症状。会造成平衡觉失常的疾病有梅尼埃病、内耳炎等等。梅尼埃病是一种内耳障碍,伴随著反复的头晕、听力丧失和耳鸣;内耳炎则是内耳感染或炎症,通常伴随著头晕和听力丧失。其他干扰平衡觉的原因包括药物副作用、头部创伤、年龄相关的平衡系统退化等。

要改善前庭感觉,可以通过平衡训练眼球运动练习等方式来增强。平衡训练包括站立或行走时的姿势调整,以及在不同平面上移动的练习,以增强前庭系统对身体平衡的反应能力。眼球运动练习则可以帮助稳定视觉,减少头晕的可能性,特别适合经常感到头晕或有平衡障碍的人群。

刺激受器与能量转换

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外界的刺激以各种物理形式存在。感觉系统会接收到刺激的四个层面:种类强度位置持续时间。感觉系统透过特化的感觉受器进行翻译工作,将物理能量的特性转换成身体内讯息,举例来说:声音到达两耳的时间差及两耳接收到的强度差异可协助识别音源的位置;不同波长的光会刺激不同类型的视锥细胞(cone cell),而不同强度的光,会不同程度的刺激视锥细胞和视杆细胞。 而特定的受器会对特定的刺激格外敏感,换句话说,不同的受器会对相应的刺激较有反应。受器受到刺激后,讯号会以电讯号传递至大脑,且电讯号会以特定方式随时间变化,以表示刺激的强度,或可称为脉冲(pulse),刺激持续的时间可以由受器讯号持续的时间来表示,且受器的位置可提供大脑有关刺激来源的资讯。

侧边抑制是一种感觉敏锐化的作用,也就是将对比放大。指的是当一刺激活化多个神经元时,相近的神经元彼此之间发生的抑制作用。 侧边抑制和感觉敏锐化的现象发生在中枢神经系统内,以钝物碰触的实例而言,这样的感觉讯号在传递到中枢神经时,碰触区域中的神经元将对邻近接收区的神经元进行强烈的抑制作用,造成大脑感知集中在单一点上,也就是碰触刺激最强的中心点,而不会受到周边模糊的刺激影响。目前最为明确者系视觉与触觉系统的侧边抑制现象,听觉与嗅觉则有待进一步研究,方能厘清其原理与机制。

人类感官 侧边抑制帮助的功能 说明
听觉 区分不同音调 耳蜗神经纤维或引入侧边抑制,抑制周围神经元活动以增加频谱对比(spectral contrast)的敏感性
视觉 敏锐分辨明暗界限 抑制周围较低对比度区域的神经元的活动,进而增强边缘或高对比度区域的感知
嗅觉 区分类似的气味 特定嗅觉受体受刺激时,可能将抑制周围神经元的活动,从而增强对特定气味的感知
触觉 定位触点 手指轻触皮肤上一点,其邻近区域神经原受到抑制作用,而使得接触点的位置与形状感受更加清晰

感受性

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各类感觉有一项共同之处,即感觉器官对刺激物的感觉能力(或称“感觉敏感程度”),此特性称为感受性,以感觉阈值的大小来量度。人的各种感受性并非一成不变,而是会受内外条件的影响,例如适应、对比、感官之间的相互作用、生活需要和训练等,以上都可能导致相应之感受性的变化。

前段提到之感觉阈值,是指能够恰好引起感觉,并持续一定时间的刺激量,又可细分为绝对阈限差别阈限认知阈限终端阈限。其中:

感觉阈限拥有上、下限,其中上限不易测定,因此一般只能量测下限(即“绝对阈限”),以表示绝对感受性的大小。感受性与感觉阈限成反比,即感觉阈限越低,感觉则越敏锐。

感受性的其中一个例子便是视觉:视觉系统的光感受性范围很大,且其绝对感受性极高,在完全暗适应的条件下,仅需要几个光子的能量即可感光。此外,同一个感觉通道,对给定范围内不同刺激的感受性也不相等,比如人眼对不同波长之颜色光的感受性即不同,它们之间可以相差几个数量级或对数单位,称为光谱光效率函数,或光谱视亮度函数 ,这实际上也表示了人眼对光谱的相对感受性。

绝对阈指的是外界刺激能够被人感觉到的最低强度,其定义为“能有 50%机率感受到刺激的门槛”。虽然名为绝对,但它并不是一个绝对的值,而是会随著人的老化而变得只能感觉到较高强度的刺激。在“随机”回答中,有 50%感受到,50%感受不到,所以我们定义机率大于 50%时是人真实有感觉到的外界刺激强度。在心理学的领域中,绝对阈是一种最小的感觉能力——也就是说,刺激要大到某个程度,我们才会感受到它的存在。然而,一个低于绝对阈的刺激仍会影响人类的感知,只是在一定数量的相同刺激下,人类感受不到刺激的机率会大于感受到的机率。

在 1860 年代时[12],德国心理学者费钦纳(Gustav Fechner,1801-1887)对人类的感觉现象进行科学性研究,阈限概念便是由他提出,意指物理刺激能被人觉察到的临界点。除了测量阈值的实验,他也提出“心理物理学(psychophysics)”的概念,探讨物理刺激转化为心理感觉的函数关系,希望可以把心理感觉写成物理刺激的函数,心理感觉= 物理刺激 ,称做“psychometric function”。横轴为刺激的强度,纵轴为回答有的比例此函数并非为直线。

人类感官 绝对阈
视觉 在视野良好的夜晚里,看见 30 英里外的烛光
听觉 在安静的环境中,听见 20 呎外时钟滴答声
嗅觉 一滴香水的味道扩散到六个房间中
味觉 两加仑的纯水中加入一茶匙的糖
触觉 苍蝇在离脸颊 1 公分处拍动翅膀

在测量绝对阈的实验中,施测者会给受试者一个刺激,这个刺激可以是由小到大或由大到小,并记录下受试者对刺激的不同反应,同时要求受试者判断自己是否有感觉到这个刺激,若没有感受到,则继续增加刺激强度,直到受试者感受到刺激为止,此时感受到的刺激强度就称为该受试者的感觉绝对阈。施测者将各受试者的感觉绝对阈记录下来后,取 50%的受试者能感受到的刺激强度为阈值,也就是当强度低于此门槛时,有50%以上的受试者将无法感受到刺激。

以视觉的绝对阈值为例,理论上普通人可以看见 30 英里外的烛光,但如果实际测试(假设真的有适当环境可以实验),若要求受试者每次有看到光就做出回应,会发现当刺激小于绝对阈值时,受试者有时候仍会感觉有看到光而回应,而当刺激大于绝对阈值时,受试者有时也会认为没看到光,而不做出回应。因此心理学家将绝对阈值定义为:有 50% 机率可以感受到一个刺激时,此情况下该刺激的强度,也就是 50% 的受试者有做出肯定的回应。

值得注意的是,各种感觉的绝对阈测量,无法仅由一次测验来判断,因为人对某种刺激的感受会受到当下身心及环境状况的影响。但是,即使刺激强度低于绝对阈,这些刺激仍会影响人的感知,只是无法被人认知到。此外,每个人对听觉的刺激大小感知有所不同,因此每个人所能够感觉到的最小听觉刺激并不相同,结果导致不同受试者最后感受到的刺激程度差别会相当的明显。

造成人无法对接近绝对阈的刺激准确回应的原因有两个:杂讯以及反应偏差

  • 杂讯:神经系统的细胞在没有接受到刺激的时候,仍会持续发出强度不一的讯号,受试者可能误把杂讯当成是实际感受到的讯号,进而做出回应。以测试听觉的例子而言,若施测者未喊预备,当分贝数的刺激由小到大时候,受试者会感到特别焦虑,因为对于测验何时开始并不清楚,因此无法正确判断出噪音器所发出的讯号;相反地,若主试者有喊预备,施测者容易有预期心理,即使可能未听到声音,却仍会对此做出反应。
  • 反应偏差(response bias:又称为 response criterion,指人愿意对刺激做出回应的程度。举例来说,如果同样要求受试者每次看到光时就做出回应,而没有光施测者却回应看到光的时候对受试者进行惩罚,那么受试者对于回应该刺激的意愿就会大幅下降,因为在不确定的情况下贸然回应很可能受罚,此时的反应偏差提高,只有在很确定看到光时受试者才会回应。类似的情况还有“一朝被蛇咬,十年怕草绳”:因为畏惧蛇,因此自己对于这项刺激的反应偏差降低,即使只是看到形状类似的东西也会做出反应,这种情况下,如果蛇真的出现,人更可以做出反应以避免危险,反之也更容易误判讯号,把其他东西看成蛇。

差异阈

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在探讨感官知觉时,我们必须定量描述“物理刺激”和“心理感觉”之间的关系。其中一个基本问题是:物理刺激的强度发生多大改变,才能让人们感受到呢?这个能被感受到的最小物理刺激强度变化称为差异阈 (Just-noticeable difference),也叫做恰辨差最小可觉差。只有当两个刺激的强度大小差异高过于此门槛时,才可以感受到两者的差别。

举例来说,在 100g 的木块上加一张 1g 的纸,任何人都觉察不出重量的变化;但如果是多放一个 5g 的硬币,人们就能觉察出重量的变化了。当中增加的 5g,就是重量的差异阈。与绝对阈相同,差异阈也会随环境和个体而异。比如对于年长者,差异阈会随感知能力的下降而提升。

差异阈对某些机器的操作者而言非常重要,其所谓“手感”就是差异阈在实际生产中的应用。

韦伯-费希纳定理 (Weber-Fechner law)

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恩斯特·韦伯 (Ernst Weber) 认为:在同类刺激下,差异阈大小会随著标准刺激的强弱,而成一定比例关系。这就是韦伯定理 (Weber's Law): ,其中   为常数,  为差别阈,  为刺激量。

韦伯定理在日常生活中可以很容易地理解。以刚才重 100g 的木块为例,其差异阈值是 5g。然而,对于一个重达 1kg 的铁块来说,多放进一个 5g 重的硬币对一般人来说是感受不到的;但如果是放进一个 50g 重的卷尺,这样的差异就能被感知到了。

若对韦伯定理的等号两边同时积分,可得费希纳定理 (Fechner's Law): ,其中   为感知强度,  为常数,  为刺激量。这表示感知强度与刺激强度间呈现对数关系,也就是说当外界刺激愈大,心理上的感受对其强度上的差距愈不敏感。如听觉中分贝的定义,将原先物理的能量取对数后,得到的分贝所对应到的就如同我们心理上的感受。

史蒂文斯幂定理 (Stevens' power law)

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史蒂文斯幂定理: ,其中   为感知强度,  为常数,  为刺激量,  的数值则依感官和刺激类型而有所不同。史蒂文斯幂定理是用来描述感知强度和刺激强度之间关系的重要定律,能更广义地取代韦伯-费希纳定理。(实际上,这两个定律描述的感觉与刺激的关系不同,韦伯-费希纳定律是对数关系,而史蒂文斯幂定律是幂关系,两者不能简单地互换使用。)

适应

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适应通常指感觉上的适应(Sensory Adaptation),即感官在同种刺激作用一段时间后,对此刺激产生反应的灵敏度下降,生理与心理感受变弱的现象。一般而言,适应的程度与刺激的强度成正比,而在持续的强烈刺激消失后,感官的灵敏度就会渐渐恢复。通常感官产生适应越快,则其灵敏度恢复得就越快。但也有例外,当长期暴露于具有危害性的刺激,我们的反应则会越来越强,这样的机制称为敏感化(Sensitization)。较新的研究表明,感觉系统会通过整合适应与敏感化两种机制来实现对刺激强度变化更好的反应,以补偿适应对未来刺激的强度减弱不敏感的问题。

适应的主要作用,是让感官在各种强度稳定、持续的物理刺激下,都能保持正常的运作,这有助于释放我们的注意力和资源来关注周围环境中的其他刺激。因此,各种感官辨别差异的大小会随背景刺激值的改变而有所不同。例如,在高速公路上音量正常的音乐,一下交流道后变得震耳欲聋。此现象反映了感觉系统的适应机制对听觉敏感度的影响,因为在高速公路上背景的噪音强度很大,使得我们必须调降听觉的敏感度,否则,一方面我们会感到不舒服,另一方面也可能产生听觉反应饱和,使我们无法对新刺激产生反应。又如,从光亮处走入黑暗的房间或光照较差的户外时,瞳孔会扩大,以允许更多光线进入,眼睛对光的敏感性逐渐提高,我们得以最终适应黑暗,在黑暗中视物。同理,暴露于明亮的光线下,瞳孔会缩小,以减少光线进入,避免造成持续的强烈刺激与视野丧失,眼睛对光的敏感性逐渐降低,后能正常视物。这是感觉适应的另一种形式,其生理调节机制包含不同视觉细胞的作用。

还有一些适应的例子,如:突然进入一个有特别气味的新环境时,我们会闻到很强烈的气味,但经过一段时间适应之后,几乎不会察觉原本气味的存在;跳进一个冷水游泳池或者第一次进入热水浴缸时,会感受到剧烈的温差,身体颤抖、皮肤有刺痛感等,但适应后,对此温度的刺激不再敏感,身体渐渐放松,感到水温适宜,甚至与原本的感受相反。

但适应机制的作用程度也因感官不同、注意力程度不同而有异。例如我们不会因为长时间注视某物,而有该物消失的感觉,这点与眼睛的持续运动及选择性注意有关。此外,即便我们反复暴露于某些强烈的刺激,适应也可能不会发生,如汽车警报器的响亮声音,邻居装潢的施工声,恐怖的玩偶,家暴者的行为线索等等,这与敏感化及更好的生存(better survival)有关。

后效

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我们对于固定强度的物理刺激的敏感程度会随著作用时间的增长而递减,但主观意识不一定能察觉,此为适应。当感官对某一刺激的反应已经相当疲乏时,突然移除此一刺激,会使人经历到与原本刺激性质互补的幻象(不存在的刺激),此为后效,此功能在于放大各种相反的知觉属性间的对比与差异。例如:

  • 视觉:长时间盯著白灯泡看,再将视线移到墙上,则会看到灰暗色的残像,称为“视觉后像”中的“负后像”。这也代表在我们的视觉系统中,“明”、“暗”为对立状态。当双方势均力敌时,我们会得到中性知觉,但当平衡状态被打破时,我们就能感受到偏向光谱一端的感觉。或者当我们注视一个移动的视觉刺激并保持眼睛不动的状态,一段时间后将眼睛注视到静止的物体上,这时静止物体看起来会朝著刚才注视物体运动的相反方向运动,此为“运动后效”。运动后效被认为是神经性的运动适应造成的,当运动的视觉信号持续刺激负责编码运动信息的神经元时,这些神经元的的反应会逐渐减小,也就是神经性适应。神经性适应降低了这些神经元对于静止视觉信号的自发放和本底发放水平。当注视瀑布一段时间以后,编码运动信息的神经元由于神经性适应,它的的本底活动会减弱,因此当突然注视静止的物体时,这种平衡的打破会让人产生和瀑布的水向下流相反的物体向上运动的感觉。
  • 嗅觉:在餐厅闻著食物的香气持续一段时间出来后,会闻到原本在户外不易闻到的微小气味,那些气味也是与食物香气相较之下为互补的角色,在食物气味刺激很久后便会不习惯原本的空气。

然而,痛觉并没有如此明显的后效或是所谓“痛觉疲劳”的现象,痛觉并不会在突然消失后出现与其互补的“其他感觉”,也不会在被打很久后就“不痛了”。

传导路径

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讯息以很多种不同形式存在,例如:声音、光、热、压力等等,而我们透过不同的受器去接收外界的讯息,再将其变成神经冲动传递到脑中,这个过程牵涉到不同的生理构造。

  1. 第一步:透过“附属构造”接受并调整外界的刺激,使其以适当的形式进入下一个阶段,例如眼睛上的水晶体能使进来的光线聚焦在视网膜上,让视网膜上的锥状细胞、杆状细胞能够得到外界的刺激,进行下一步。该刺激的强度必须高于阈值,神经递质受体才会释放出神经传导物质去引发神经冲动而将讯息传下去。
  2. 第二步:称之为转导,是将第一步所获得的刺激,透过神经递质受体转换为神经讯号,进而将讯息传入脑中。

这些讯息会透过神经元传到中枢神经系统,即脊随和大脑,他们会先在视丘进行初步的处理,之后传入皮质区产生了感觉和知觉。

知觉

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主页面:感觉与知觉/知觉系统

“知觉”是指人脑对直接作用于感觉器官的事物之不同属性、部分及其相互关系的综合反映,带有主观意识,是许多脑神经资讯计算的结果,比“感觉”更为复杂,也经过更多层心理与生理机制。 “感觉”是侦测存在本身。“感觉”到“知觉”的过渡,是粗略认得某人事物,在“知觉”层次中则能辨别其身分。 举例而言,当一个人随意环视四周,看见的景物是来自于感觉,但当他把注意力放在特定物件上,便达到知觉的层次。后者的发生是由前额叶向视觉区做出命令,亦即更为刻意、更带主观意识。

前面所提到的知觉与感觉之区分,其中之一是“知觉加入主观理解的讯号”,整合内心意志、预期心理。知觉与个人过往的知识经验有著密不可分的关系,在接收到客观、一致的物理刺激时,可能只会注意到刺激的某个面向。

模式识别

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知觉与知识经验密不可分,但从“接受刺激”到“理解刺激”之间发生的事件,需引入“模式”的概念探讨。模式是多个具特定关系之元素的刺激组合,并以可预测的方式重复,如一个英文单字是多个字母图案之组合,一段旋律是多种频率与时长之声波组成之序列等,更抽象的,一种人类行为(activity)或情绪表达可以是面部表情、肢体动作、声音等多种感官讯号的序列组合。 模式之识别即为比对刺激与记忆,并挑选最佳匹配结果。例如,在看到一个类似于三角形的物体时,我们会将所见的刺激信息传送到大脑中,提取记忆中有关的信息——三角形,于是完成匹配,形成“这是个类似于三角形的物体”的认知。这是视觉感官对模式的直接观察与科学知识相结合的范例,通常具有一般性。而需要经验与理解来得到的抽象模式则因人而异,例如,每个人在辨识情绪时所依赖的线索模式不尽相同,心理咨商师因其所受的理论训练与实践经验,能够从细微动作中捕捉到对方的情绪,而自闭症患者受到个体“心智理论”能力的限制,通常情绪辨识能力较弱,但可通过训练得到改善。 以下介绍数种模式识别理论:

  • 模板理论(Template Theory):此理论描述当人受刺激时,长期记忆中会留下模板副本,而接受到新刺激时,人会先将新刺激标准化,将适当大小的标准化刺激与记忆模板进行叠合匹配。
  • 原型理论(Prototype Theory):原型理论在认知科学中,是一种分级归类的模式。此理论是在 1970 年代,由 Eleanor Rosch 与其他学者们所建立的。与模板理论不同,其认为“记忆中贮存的是一个类别或范畴的所有个体的概括表征”,也就是原型,而刺激不需要和内部表征高度吻合,只需要相似,即可将刺激纳入此类原型代表的范畴完成匹配。
  • 特征理论(Feature Detection Theory):特征理论从模式中拆分出具识别性的元素,以该元素作为特征模板识别。例如:Urlic Neisser 于 1964 年做的实验*[3]*[4],将英文字母以 6 个一行排成多行字母表,要求受试者从中找到目标字母。此例中的英文字母可拆分成多个特征,如字母 V 是由两条斜线、一个锐角构成。而从实验结果可知,在特征相似的字母中找出目标字母(如在 IVMXWE 中找出 V),相较于在特征不同的字母中搜寻(如在 DCVGRO 中找出 V)更加困难。依据模板理论,刺激与模板比对后就可以直接识出,不因特征相似程度而有所不同,而上述实验结果除验证特征说,亦反驳模板理论的观点。
模式识别理论
模板理论 原型理论 特征理论
核心概念 将标准化刺激与记忆模板进行叠合匹配 将相似刺激纳入原型代表的范畴完成匹配 从模式中拆分出具识别性的元素
模式识别的人工智慧应用[13]
随著人工智慧技术的发展,通过对大量资料进行统计分析、特征学习、强化学习等,模式识别已被广泛用于人类生活的方方面面,包含文字及语音辨识、遥感影像分析、医学(辅助)诊断、生物认证、情绪辨识等。
  • 文字辨识:机器从印刷或手写文字的电脑影像中自动辨识出文字序列,可改善人工键入效率低的情况。由于手写体的个人差异性较高、拍摄角度多变等因素,此模式的学习较为困难,因此手写体辨别难度远高于印刷体识别。
  • 语音辨识:机器从说话者的语音讯号中自动辨识出文字序列,能够提供更便利的输入方式,也可用于会议纪录快速生成等。与学习共性特征模式不同,语音资料个人差异性的另一应用为声纹辨识,可用于生物特征识别、客制化语音生成等。
  • 遥感影像:机器从不同遥测传感器记录的地物电磁波大小的胶片或照片,例如航测影像、卫星影像,学习辨识特定特征与模式,广泛用于预估农作物产量、勘查潜在自然资源、进行气象预测等,也常用于军事侦察,由此又发展了干扰模式识别的对抗技术。
  • 医学(辅助)诊断:透过大量资料积累和学习,机器能够自动分析特定疾病的一致性病征、发展历程等,实现对特定资料结构如病理切片、X光照、核型分析等各种医学影像及生理数据进行风险预测,或是综合多个指标提供初步分析结果,辅助医生更快判断病情或可能提供指征细微的线索。但后者在实际应用中由于反向推理具有局限性,医学诊断又依赖疾病史等不利于机器分析的非结构化资料,且与经验、推理等专业知识相关,机器无法完全取代专业医师。
  • 生物认证:利用如人脸、指纹、虹膜等具有个体特异性的生物特征,取代密码、证件等身分验证方式,提高便利性。但由于准确度不足、特征可复制等因素,安全性目前仍无法完全保障。
  • 情绪辨识:最早研究者将人工提取的脸部特征用于情绪表达模式的学习,而后影像处理技术发展,机器能够透过自主学习图像特征以辨识更具一般性的模式。研究发现,不同国家、地区的人类在情绪表达时的面部特征具有差异性,因此可能出现模式错误匹配的情况。近年来,透过语音、文字等资料进行情绪辨识的技术也得到了显著的提高,机器得以从多种讯号中辨识人类的情绪,这一方向与人类的知觉方式逐渐接近,尤其体现在注意力机制的设计。

注意历程

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由于注意历程会影响人在环境中对特定事物的知觉与认识,直接影响人的讯息处理,因此在探讨知觉组织的原则之前,我们须先了解一些“注意”的历程。影响注意力有两阶段性:

  • 第一阶段:目标引导注意,说明人们会倾向于注意与目标有连带关系的事物。
  • 第二阶段:刺激驱策的注意,描述一些环境中的变化(刺激),会自然而然的捕捉人们的注意力,而这与当事者本身原本的知觉目标无关。

前景与后景

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当我们看到一幅景象时,可能会特别注意到景象中一个特别的图案或物体,这些被强化的物体就被称为前景(figure),且被凸显在背景之前。对于一些景象,我们会很自然地把特定物体当成前景,其他东西便成为了后景(ground);然而,随著我们持续看著这幅景象,关注其他处的不同,便有机会切换前景与后景。而若因为观点的不同,分别出现不同意义的画面,称为双重意象。

一个经典的例子是鲁宾之杯,如果只注意黑色的部分,看起来像是两个人面对面,但若仅注意白色部份,看起来便会是杯子。

前景和后景的判别可能受到补脑或脑补途径的影响,像是亮度较高的图形自然容易吸引人类的注意力,进而使之成为前景,属于补脑,而生活经验的影响则属于脑补,例如:习惯将下方物体视为地平线,并将上方视为天空。

知觉的两大功能

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感官从外界收集的各种讯息,必须满足知觉主要的两项功能:

  • 认识环境状况
  • 协助个体行动

举例而言,视觉讯息从枕叶的初级视觉皮质区往额叶方向传送总共有两条路径(Two-streams hypothesis)。

  1. 知何方通路(where pathway)的背侧路径(dorsal route):其离开枕叶后往顶叶方向延伸,路径上所经过的区域大多负责处理距离、立体视觉、运动速度等和定位能力有关的能力(行动用的知觉)。
  2. 识何物通路(what pathway)的腹侧路径(ventral route):该路径经过的脑区大多负责处理色形、质地、复杂形状等认出目标身分所需的线索(认识用的知觉)。

此外,知何方通路也和指挥行动的视觉功能有关,除了能告诉我们“知何方”(where pathway),它亦是一条告诉我们“如何做”(how pathway)的通路。

认知用的知觉(认识环境状况)

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高层次的认知机制如思考、语言、回忆等,没办法直接处理感官传来的讯息,因此认知用知觉必须将感觉与高层次的认知活动相互衔接。以视觉为例,最原始的视觉感觉讯息是视野中有哪些颜色、形状、位置等“素材”,但语言和思考等高级认知功能在处理视觉经验时,须将素材统整成“物件”来理解所接收到的讯息。举例而言,在描述眼前物品时我们会说:“我看见蔚蓝的天空中有朵朵的云、火红的太阳、在飞翔的鸟儿⋯⋯”我们所描述的已经不是最原始的感觉讯息(颜色、线条、形状等素材),而是已经过加工和提炼,件件分明的“东西”。不仅限于视觉,其他感官如听觉和触觉也在认知用知觉中发挥类似的作用。例如,听觉感觉讯息包括音调、音量和音色等,而高层次的认知活动则将这些讯息统整为音乐、语言或环境声音。触觉方面,原始的感觉讯息可能是皮肤感受到的压力和温度,而经过加工后,我们能够辨识物体的质地和形状。

行动用的知觉(协助个体行动)

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Ebbinghaus_illusion

踏上阶梯时,我们会评估阶梯的高度,以判断脚需要抬多高,这即是行动、互动用的视觉。有一些可以愚弄我们“认识用的知觉”的错觉,似乎对“行动用的视觉”产生不了作用。在缇钦纳错觉(Ebbinghaus/Titchener illusion)中,当一个同样大小的圆被不同尺寸的背景元素环绕时,我们对它的大小感觉也跟著改变,对大多数人而言,置身于小圆中的中央圆,看起来会显著地大于置身大圆者,此错觉说明了知觉现象中的脉络效应——同一事件在不同背景脉络下有不同的意义。即使我们主观判断上认为左右两边的中央圆大小不同,但是在一个实物版的缇钦纳错觉中,当我们被要求伸手去拿左右两边的中央物的时候,我们手指张开的幅度其实与物件的实际大小相符,且完全无视背景脉络的作用,这个观察说明了我们“用来导引行动的视觉”和我们平常“用来认识世界的系统”可能不是同一种。

  • 功能预示性(affordance)

知觉心理学家詹姆斯·吉布森(James J. Gibson) 提出。是指在一特定环境中,一个物件所提供给一个个体所有的行动可能性(Affordance)。举例来说,一个盈握大小的鹅卵石,我们将他握在手里时,会觉得它适合拿来敲击、辗压坚果、投掷;而另一块体型较大、表面平坦的岩石,我们就可能觉得适合坐在它上面,或是做为砧板。这些因一物体而自然联想出来的动词,就是该物体预示的功能。

理解环境中所有物件所提供的行动可能性,让我们得以充分利用环境中的所有机会,我们也倾向利用各种物件作为工具,延伸我们的认知与行动的范围。在近年来如人机互动、工业设计、使用者经验研究等领域中备受重视。

认知用知觉与行动用知觉之比较
认知用知觉 行动用知觉
功能 认识环境状况 协助个体行动
路径 腹侧(识何物通路) 背侧(知何方通路)
背景脉络效应 有影响 无影响
镜像神经元系统
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我们的行动中,有很大的比例是与社会互动有关联的。我们必须借由感官知觉的管道,去观察外在人、事、物的变化,并了解他人表情与行动的背后意图,乃至进一步能同理对方的感受。除此之外,镜像神经元的重要性在于,它和我们很多心智能力都有相关,例如:同理心、语言、自我觉察(Self-awareness)等。早在 1970 年代,发展心理学家便已经发现,刚出生的婴儿会模仿大人的表情与手势,然而年纪这么小的婴儿根本没看过自己的脸,如何对镜子练习如何控制自己的脸部肌肉,这个让许多科学家困惑的奇异现象,在 1990 年代镜像神经元系统(mirror neuron system)的发现后被解答。

是指动物在执行某个行为,以及观察其他个体执行同一行为时,都发放冲动的神经元,使个体不管有无真正动作,都如亲身经历一般。此神经元最早在猴子大脑的运动区被发现,当猴子伸手取物时,镜像神经元会产生活动,如同典型的运动神经元。然而,和典型运动神经元不同的是,当这只猴子观察到其他个体(别的猴子或实验者)伸手取物,即使猴子本身没有做任何动作,这个特定的镜像神经元系统也同样会产生活动,就像是猴子自己本身做出动作一般。此时,这个镜像神经元的特性又和感觉神经元非常类似。因此可以说,镜像神经元是把“自身执行特定动作(运动神经的角色)”与“侦测他人之相同动作(感觉神经的角色)”两种功能合并的特殊神经细胞。这个特性可以很好地解释为什么小婴儿可以在还未看过自己的脸时,就模仿出大人的脸部表情。当大人对小婴儿挤眉弄眼时,小婴儿虽然看不到自己的脸,他的镜像神经元却会在观察到这个动作后起反应,继而以身为运动神经元的角色,操控小婴儿使用相关的肌肉群,做出相似的表情。

  • 镜像神经元的位置:镜像神经元最早在恒河猴的大脑腹侧运动皮层(F5区)中发现。在人体中类似的神经元存在于下额回(Broca区域的相对应区域)、顶叶和前运动皮层。
  • 镜像神经元与语言:研究表明,镜像神经元可能在人类语言的进化中扮演了关键角色。这些神经元主要位于的区域与动作计划和执行有关,并且在观察和模仿动作时会被活化。首先,理解和模仿他人的动作的能力是语言进化的前提条件之一,早期人类能够模仿复杂的手势和面部表情,这可能是语言形成的早期形式​。有理论认为,语言最初可能是基于手势的。随著人类逐渐发展出更加复杂的社会互动,手势开始“常规化”,并最终演变成具有象征意义的形式。镜像神经元在这一过程中可能促进了从手势到语音的过渡。再者,语言系统的语法结构也可能与镜像神经元能对复杂动作的模仿和理解的功能有关。此外,镜像神经元系统有助于多项感官信息的整合,而语言中包含的面部表情和声音元素需要大脑不同区域的协同工作,镜像神经元可能在这种整合中起到关键作用。
  • 镜像神经元与共情作用:

著名神经科学家维莱亚努尔·拉马钱德兰(Vilayanur S. Ramachandran)认为镜像神经元在模仿及语言习得中起到了重要作用,他还推测镜像神经元与理解他人感觉(共情)有关,因而在人类文明的发展中扮演了重要角色。不过,美国加州大学尔湾分校认知神经科学中心主任格雷格·希科克(Greg Hickok)[14]等科学家则对此表示怀疑,他们不认为镜像神经元是理解他人意图,或感觉的认知基础。例如希科克就认为这种说法证据不足。尽管科学界对这一发现都感到很兴奋,但目前仍然没有被广泛接受的神经或计算模型,能够描述镜像神经元如何增进模仿等认知功能。

完形定律与群组

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群组(grouping)最早由 1900 年代德国的心理学者发现,他们主张人们会将视觉上与听觉上感受到的东西,看成是一个完整的刺激。知觉群集(perceptual grouping)是完形心理学(又称格式塔学派,Gestalt psychology,Gestalt 是德文中形状的意思)中重要的主张,其内容主要说明了“整体”的重要性。

  • 格式塔学派的原则
  • 整体性(Emergence):通常人类所接受外来的刺激并非只有单独一个,完形学派认为知觉经验为整体性,超越部分相加之总和。当我们要去分辨一个物体时,我们的眼睛试图去找出物体的轮廓,然后去比较对过去脑中的记忆,快速的分辨出物体,为视觉的整体性。这种知觉经验中所产生之轮廓为主观轮廓。
  • 具体化(Reification):具体化是建设性的知觉经验,当我们的视觉感受到刺激的同时,也会对外部环境的空间讯息产生解读,此时大脑会试图把这些缺口给补起来,并创造出一个讯息去理解观察到的物体,是为具体化。
  • 组织性(Multistability):知觉经验的来源为客观的感觉资料,而转化为知觉经验时会有主观性的处理,具有组织性,称为知觉组织。如果一个物体有两种以上的解释,我们的脑袋在同一个时间点,只能给予一种解读的方式。我们的视觉允许我们在不同的解读上游移,但无法同时看到两种以上的解读方式,是为组织性,最常见的例子是内克尔立方体与鲁宾图/花瓶幻觉。
  • 恒常性(Invariance):视觉的最大优势。不管物体如何变形、旋转、放大、缩小,都能够透过其轮廓或特征来判断这个物体。在不同环境下观察一般人所熟知的物体时,尽管物体之特征可能受环境影响而改变,但由于个体具有对物体的知觉经验,因此倾向于保持其原样不变的心理作用。而当个体辨认不熟悉的物体时,便会借由周遭的其他物体来判断这个不熟悉的物体之特征。

此学派认为若把事物视为有组织、有结构的整体,才能够完全解析事物;反之,若将其拆解为原始知觉元素,将是无法完整理解的(在此特指心理学现象)。组织原则是将破碎的资讯直觉性地组成群组或整合。举例来说:当我们看到一间房子时,通常不会直觉把房子看成是砖头、玻璃、木板等东西,而是把它视做是完整的房子。这些德国心理学家被称作是 Gestalt psychologist,而 Gestalt psychology 的创始人之一Max Wertheimer提出了一些群组的定律,再加上后人提出的部分定律整理如下:

定律 说明 举例&说明 图例
接近律(proximity) 在其他所有条件相同的状况下,观察者会倾向于将空间上邻近的物件或图形元素组织成一个知觉单位 一般来说,会将上方这张图分成四堆,因为视觉上相聚在一起的总是会被放成一类,所以自然会觉得这边像是四堆圆圈。。 [[5]]
相似律(similarity) 在其他所有条件相同的状况下,在知觉场地具有多种刺激时,观察者会倾向于把有最相似外型的元素共同组合起来 在这例子中我们容易将之视为横行而不是纵列所构成的图形。 [[6]]
闭锁律/封闭律(closure) 观察者倾向将刺激解读成完整的单位,而不是破碎残片的集合。因此图形之界线被遮蔽时,人类的知觉会自动将缺少的部分补齐,使图形为完整的整体 我们倾向于将图看成一个白色正方形压在一个菱形框线与四个黑色圆形上,然而这个正方形却不是由实线画出来的。为了贯彻封闭原则,我们的大脑会凭空捏造出物理上不存在的轮廓,这个现象又称为“错觉轮廓”(illusory contours),是平面设计师很喜欢使用的一种视觉效果。
简单律(simplicity) 人倾向以最简单的解释法来组织我们的经验,具有良好的对称性的正方形与部分重叠的两个三角形比较起来是较为简单的形式,于是成为我们比较优势的知觉经验。 大部分人会将之视为两相同大小三角形部分重叠的图形,事实上,这个图形可以有很多种解释,如在快速拨放键图形中央插入一个小三角形等等。
连续律(continuity) 由于人类视觉喜欢平滑且连续的物体,因此会把感官刺激看成是连续相连的物体 把 101 大楼看成是完整的物体,而不是每一层楼都是一个物体、或者是将断掉的线条自动延伸起来,即使线条在实际上的图案是中断的,但是观察者仍会倾向于把两个“分离”的部分自己连结起来。(如右图,虽然各点都是互相分离的,但我们会倾向将其延伸、串连成完整的曲线。)  
共同变化(common fate) 在其他所有条件相同的状况下,观察者会倾向于把具有相似行动(有相似移动速率、同样移动方向)的物体共同组合起来 把一起往同样方向飞的鸟看成是完整东西  
同步律(synchrony) 把发生时间点相近的事件感觉成是相同事件 腹语师的玩偶动嘴巴,同时腹语师发出声音,则观众会认为声音是玩偶发出来的 腹语表演[7]Darci Lynne,2017
共同区域(common region) 把被相同边界框住的物体看成是完整物体 把被栅栏围住的区域内的东西看成是一间住宅的所有地  
连接律(connectedness) 把被其他要件连接的多个物体看成是完整物体 玩两人三脚的时候,把每两个人看成是完整的物体  

完形心理学家强调“完形”或是整体大于所有部分的总和。这概念其实间接指出知觉历程的主动性,亦即残缺的部件可以在我们脑中激活一个完整的型态概念,该概念则可以进一步的引导我们的知觉系统去发现更多支持该概念的线索。知觉历程这个“从上下达”的指导力量与感觉系统“由下上传”形成鲜明的对比。

大小恒常性误用理论(misapplied size-constancy theory)

英国心理学家格里高利(Richard Langton Gregory)用结构主义理论解释了一些常见的视觉错觉现象,例如穆勒—莱耶错觉(Muller-Lyer illusion)。有两条等长的线,但两边有不同方向的箭头,其中一条的两端指向内,另一条的两端指向外,视觉上我们会觉得箭头向内指的那一条比较长,他认为,箭头向内指的图案类似于屋内的拐角,而箭头向外指的图形看起来像屋的外角。因此我们会认为箭头向内指的图案在三维空间中离我们较远,这是由于一些用于产生三维物体的大小恒常性过程被错误的用在了二维图形上,因此格里高利把他的理论称为大小恒常性误用理论。

大小恒常性误用理论也可用来解释旁诺错觉(Ponzo illusion):在延伸的路上有两颗大小相同的球,但是远处的球看起来会比较大,按照大小恒常性误用理论,在三维表征中,因为一圆看起来比较远,就像是在向远方延伸的路上。既然两个圆的视网膜成像是相同大小,则位在道路延伸的球就会比较大。

举例 说明 图片
大小恒常性误用理论 不同方向的箭头会使等长的线看似不等长  
旁诺错觉 在延伸的路上有两颗大小相同的球,但是远处的球看起来会比较大  

生态知觉理论

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美国心理学家詹姆斯·杰尔姆·吉布森(James Jerome Gibson)认为,知觉的各种理论都应该更加聚焦于现实世界中的知觉,而不是高度人工化情景实验室中的知觉,因此他提出了视知觉的生态学理论(ecological approach)。

  • 理论假设
1.主要假设:“知觉与行动有密切关系”。
2.次要假设:“视觉环境提供的资讯远比结构主义心理学家先前所假设的更加丰富且复杂”并且强调知觉中由下而上加工的作用,以解释知觉发生的原因。1950 年,吉布森发表《视觉世界的知觉(The Perception of the Visual World)》[15],反对当时主流的行为主义观点。
  • 生态知觉理论的实际案例
以飞机落地作为生态知觉理论的实际案例,吉布森发现飞行员在降落时是透过光流法(optic flow patterns)获取资讯。光流法是视域(viewsheds)中的物体运动检测的概念,用以描述相对观察者的运动所造成观测目标的运动。在降落时,将飞机著陆点视为静止,而视域中的其他物体被看做是远离该点。若飞机改变方向,则光流模式中静止点的位置会相对改变,当飞机飞进停机坪时,视域中的物体从“极点”离开的速度也会有所增加。同理,若飞机加速也会有同样效果。换句话说,光流模式提供了飞机的方向、距离等相关资讯。
  • 重要的理论意义
吉布森对光流模式的研究有重要的理论意义。在视觉环境中确保人们移动时保持不变的成分相当重要,这便是所谓的“不变因素”,用以提供环境的布局、安排等资讯。在光流模式中,极点是其中一个不变因素;另一个不变因素是水平线的比例关系—即物体高度与底部距地平线的距离之比,当观察者看的距离有所变化时,水平比例仍固定不变。
  • 生态知觉理论的积极与消极观点
以积极的观点分析,吉布森假设的视觉世界中,普遍包含所有基本知识所需的资讯,这个假设符合事实,且当观察者移动时更是如此,正如同前面讨论光流模式时所说,在日常视觉环境中所能获得的资讯通常比在实验室中能得的更加丰富。
从消极角度来看,由于吉布森的理论中,皆未有具体说明产生知觉中间的过程,且理论中所假设的不变因素和可供性都可以一种相对直接和自动的方式得到,事实上,视知觉的产生有著相当复杂的内部过程,而吉布森却忽视了许多知觉过程中视觉刺激所含的复杂意义,因此受到了外界的批评。
  • 共鸣和提供
吉布森还提出了另外两个重要概念——共鸣提供
他认为共鸣使我们能够认出、发现视觉环境中不变因素的过程,类似于收音机须调到适当的频率才能接收广播电台所发出的信号,并进一步与电磁波中所含的资讯产生共鸣。同样地,当我们与视觉环境“共鸣”时,便可以轻而易举地发现视觉环境中的不变因素。
提供是指一个物体可被察觉的用途,例如:笔是拿来书写的、书是用来阅读的等,如此可以被轻易发现的用途。在吉布森论点中,物体主要的意义皆与它们的用途有关,因此他提出一个争议性的假设——物体的意义是直接被“知觉”到,而不是储存在人脑记忆中资讯的意义。

跨感官知觉整合

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生活中,我们并非仅借由一个感官来感知一个事物,而是多个感官共同感受。此时大脑便需要将不同感官产生的感受整合,使其成为一个完整的知觉经验。通常不同感官的感受会具有同质性,进而将讯息指向同一事实或解释,因此便不大会产生问题。然而,当不同感官的感受彼此冲突时,在处理这些冲突的讯息中,大脑会偏向相信人体较敏感的感官。

同质性感受的整合,可以举下雨天为例:下雨的时候,视觉上可以看到雨滴飘落、乌云密布;听觉上可以听到雨滴的滴答声、远方的雷电轰隆声;嗅觉上可以闻到下雨天的味道;肌肤触觉上可以感受到雨天的潮湿、雨滴的冷冽感等,大脑虽然接受到不同感官传入的讯号,但不会将这些讯号视为分散的形状、颜色、声音、味道等不同感觉,而是将其统合为我们所知的“下雨天”。

视觉与听觉

20 世纪 70 年代中期,英国萨里大学(Universityof Surrey)的心理学家哈里·麦格克(HarryMcGurk)和约翰·麦克唐纳(John MacDonald)发现了麦格克效应(McGurk effect):在一部影片中,可以看见一个人说"ga"的唇型,但配音为"ba",在听觉与视觉冲突下,大脑会整理资讯并认为听到的音节是"da"。McGurk effect - auditory illusion1976 年这两位心理学家在学术杂志《自然》上发表了关于该现象的论文"Hearing Lips and Seeing Voices" 。然而,在Laura M. Getz与Joseph C. Toscano的后续研究(2021)中发现,麦格克效应是有些限制的。例如在同样的刺激下,若不给予“ba”“ga”“da”的选项而让受试者自由回答,则仅剩约16%的受试者会回答“da”,多数仍会回答视觉所呈现的讯号。即便如此仍然不可全盘否认此效应,实际上,“腹语术”便是此一效应的运用。

视觉与触觉

1964 年,Rock 和 Victor 首先探讨了视觉与触觉的冲突[16],他们将一个正方形塑胶板,借由透镜使某一边视觉上放大,变成长方形,并请受试者分别以视觉比对、触觉比对、纸笔描绘的方式,描述出他们知觉到的形状。结果发现,不管描述的方式为何,受试者大多认为该塑胶板为长方形,因此发现当视觉和触觉有冲突的时候,大脑倾向以视觉主导知觉

另外, 1998 年,Botvinick 和 Cohen 发表了同样著名的橡胶手错觉(rubber-hand illusion)[17],他们将受试者的其中一只手以挡板遮住,取而代之,出现在受试者眼前的是一只橡胶手。当受试者将注意力放在橡胶手上时,他们用毛刷同时轻刷受试者真实的手及橡胶手。这时受试者多会有橡胶手就是自己的手的错觉;一旦用利器戳刺或是钝器重击,都会使受试者被惊吓到或是产生痛觉,而这样的实验结果,再次证明了视觉的影响力大于触觉rubber-hand illusion 影片连结

有些失去四肢的人仍会觉得失去的四肢还在身体上,并且跟著身体活动,这种想像出的肢体被称为幻肢。幻肢也可能感到疼痛,称为幻痛(Phantom Pain),也是一种视觉和痛觉合并的例子。后来有镜像疗法的出现以帮助这些患者。

镜像疗法(Mirror Therapy)又称镜像视觉回馈(Mirror Visual Feedback),是由 Vilayanur S. Ramachandran 发明,用来治疗患有幻肢痛的截肢患者,视觉反过来影响知觉的例子。

  • 幻肢痛(Phantom (Limb) Pain):又称幻痛、肢幻觉痛。幻肢是某些失去四肢的人类所产生的一种幻觉,也发生过如牙齿、脸、眼睛等个案案例,这些人感觉失去的四肢或器官物理上仍旧存在在躯干上,并随著身体移动。而幻痛为病人在幻肢、幻手或幻指上产生之疼痛感。
  • 镜像疗法的作法:将患者受影响的肢体放入一个“镜子盒”(mirror box)中,中间有一面镜子面向患者完整肢体的镜子,由此让患者产生具有两个完整肢体的视觉、心理错觉。接著,患者看著镜子并做出动作,看上去就像幻肢也在跟著动,以这种视觉反馈让患者想像重新获得了幻肢的控制感,进而使得幻肢不再疼痛。镜像疗法已经从最初治疗幻肢痛被延伸应用到治疗其他类型的单侧疼痛或残疾,像是中风引起的轻偏瘫(Hemi-paresis)。

嗅觉与味觉

研究显示嗅觉可能是造成大部分食物韵味的原因。嗅觉可以透过以下两种方式之一影响对味道的感知:

  1. 作为味道的组成部分:此种情况下,嗅觉是味道本身的一部分。
  2. 作为调节力:此种情况下,嗅觉会改变或调整对味道的感知。

一种理论表明,正鼻嗅觉(或透过鼻孔嗅觉)可作为调节力。换句话说,它启动并告诉你的大脑对你的食物有什么期望,从而改变对食物的感知味道。所有这些感官输入都是由大脑同时处理的。来自味蕾和嗅觉感受器的讯息将融合成一种难以区分的体验。由于这两种感官体验交织缜密,鼻后嗅觉被认为是味道的关键组成部分。味道的体验是一种难以描述的感觉。因为它植根于经验。若有人想了解您品尝的食物的确切味道,他必须曾经吃过类似的食物。这就是为什么很难将味道的比例分配给嗅觉和味觉的部分原因。科学家从生理学的角度理解这两种感觉,但味道本质上是一个现象学(即基于直接经验)问题。 两种感官的融合创造了一种难以量化的体验。

最大似然估计假说(Maximum Likelihood Estimation)

此假说推测,当同时有多种感官的讯息输入且彼此冲突时,大脑会统合以前的经验,估计可能情境的机率,并选择相信发生机率最大的状况。

最常见的例子便是“腹语术”。当耳朵听见了声音从一个地方传来,眼睛却看见那个人的嘴巴没在动,倒是手里的布偶嘴巴一开一阖的,此时大脑对此可能有两种解释:

  1. 相信讲话的人不开口。
  2. 相信人偶在说话。

我们的经验告诉我们——人说话得开口,没有人能讲话不开口的。因此大脑只好选择相信是布偶在说话。

腹语术 YouTube 影片

感官适切性假说(The modality appropriateness hypothesis)

此假说推测,大脑在处理不同种类讯息刺激所形成的冲突时,会选择以最敏感的感官来诠释所接收的讯息刺激。

此假说亦可以用来解释腹语术:我们的耳朵听到了声音从一个方向传来,而那个方向上,有个人嘴没在动,手上的布偶却在动嘴,这时,由于人类视觉的定位能力较听觉精准许多,大脑便做出是布偶在说话的解释。

另一个著名的实验是“双闪烁错觉”(the double-flash illusion)实验:实验者同时让受试者观察萤幕上快速闪烁的黑点,并同时拨放“哔”声,要受试者判断萤幕闪过几个黑点。有两种情况:

  1. 黑点实际闪烁了一次,“哔”声却有快速的两下,此时受试者倾向回答看到了两个黑点闪烁。How Sound Changes Sight - How Many Flashes Do You See?
  2. 黑点实际闪烁了两次,“哔”声却只有一下,此时受试者倾向回答看到了一个黑点闪烁。

此实验结果符合大脑会依据最敏感的感官诠释冲突的感官刺激的假说。在两次实验里,分别是听觉与视觉感受到了两次刺激,成为最敏感的感官,因此大脑也据此作出解释。

感官与情绪

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在听音乐或者是观赏影片时,是否有过这样的经验:
突然出现一种无法言喻的欣快感,全身的皮肤像通电了一样,觉得全身上下一阵轻微的、痒痒麻麻的感受(Paresthesia),就像是鸡皮疙瘩的感觉?
这个现象叫做 Frisson,法文原意是“颤抖”。如前述所言,此种现象一般会透过视觉或听觉引起,尤其在音乐上被观察到,虽然确切的刺激可能因人而异,但引发此反应的特点一般都是在乐句中出乎意料的倚音(Appoggiatura;或称为装饰音)或转调(Modulation),即意料之外的音调。

除了上述的皮肤反应外,也会有瞳孔放大(Mydriasis)的现象,只是一般不易察觉。这样的反应,和脑中回馈系统(Reward system)还有交感神经系统(Sympathetic nervous system)的作用相关,而这样的感官现象,一般可以持续数秒钟,而低温的房间和较大的音量可以增强这样的效果。过往的研究则指出,这样的反应,在情绪方面和类鸦片受器(Opioid Peptide Receptors)相关;另外,也有研究指出,快速变化的音群(不论是在音量、音高等)都可以有效刺激自主神经系统,进而刺激此现象的发生。

说明 :
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失认症是指由大脑受损而导致的认知障碍。病患在没有感官功能不全、智力衰退、意识不清、注意力不集中的情况下,对传入的感觉刺激缺乏认识能力。须注意的是,此种辨识障碍并非因感觉缺失(如视野缺损,半侧无知觉)、智力退化、意识或注意力的异常,而对该物体不熟悉所引起。

原因 :
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失认症的主要病因为颅内肿瘤、脑血管疾病和颅脑外伤等,也可能由中风、痴呆或其他神经系统疾病引起。此外,某些形式的失认症可能是发育障碍的结果。导致失认症的损伤通常发生在大脑的枕叶或顶叶。 枕叶是视觉皮质中枢,主要与视力知沉和视觉记忆有关,第18、19区病损引起视觉性失知症。顶叶是负责认识活动的皮质区,损伤时出现触觉性失认症和体象病觉缺失。

类型 :
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运动失认、病感失认、统觉性视觉失认、联想性视觉失认、立体觉失认、听觉失认、言语失认、自体失认、皮质性色盲、皮性质聋、环境失认、手指失认、形状失认、联合性失认、痛觉失认、噪音失认、脸盲、纯失读、语义失认、社会情绪失认、画片中动作失认、触觉失认、时间失认、地形定向障碍、视空间认知障碍、视觉失认

1.联结性失认症

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颞叶受损的病人,可能无法用视觉辨认物体,但可以透过触觉或是嗅觉等其他感官辨识眼前的物体,这种失认症称之为联结性失认症(Associative agnosia)。

联结性失认症患者可分别感受复杂物体的各种属性,并将这些资讯整合认知,完成复杂物体间的匹配任务,亦能将物体的形状、颜色等正确地描述在纸上;但患者却不知物体的意义、用途,无法称呼物体的名称。这类患者大多数是由于颞下回或枕-颞间联系受损而致。此种病症是因视觉及其记忆功能和语言功能之间的功能解体所造成的。

2.脸孔失认症/脸盲症(prosopagnosia,face blindness)

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介绍 :
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脸盲症,即面部识别能力缺乏症(prosopagnosia)。该症状表现一般分为两种:
  1. 患者看不清别人的脸
  2. 患者对别人的脸型失去辨认能力

脸盲症患者会认不清别人的样貌,或对别人的脸型失去辨识能力,其中更包含自己的面孔(自我认知)。英国伦敦国王学院的科学家指出,此病症会使患者甚至连身边的至亲或伴侣都认不出,只能靠对方的其他身体特征进行辨识。

成因 :
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研究[18]显示,与脸盲症相关联的大脑区域为梭状回(fusiform gyrus)的梭状回面孔区(fusiform face area),此区域能够对非脸的视觉形象产生像脸的认知,在面对脸部时会特别启动。梭状回的功能使大多数人能够比对复杂的非生物物体更详细地辨识脸部。正常情况下,视觉信息会先经过枕叶的形状识别,再传至颞叶的梭状回进行面部的识别,最后与记忆中的面孔比对,才辨别出目中之人是谁。若梭状回有所损坏,便会失去辨识人脸的能力,因此脸盲症与智力、记忆力无关。对于患有脸部失认症的人来说,辨识脸部的方法仰赖于较不敏感的物体辨识系统。

1.先天性(染色体显性遗传):从生下来就未曾开发识别面部的能力。

2.后天性(头部受伤、疾病等因素):为枕颞叶损伤引起;或者疾病所引起,例如中风、脑肿瘤、癫痫症、神经退化性疾病如认知障碍症等所导致。

通常与脸部失认症相关联的脑区是梭状回(fusiform gyrus)[4],这个脑区在面对脸部时会特别启动。梭状回的功能使大多数人能够比对复杂的非生物物体更详细地辨识脸部。对于患有脸部失认症的人来说,辨识脸部的方法仰赖于较不敏感的物体辨识系统。

常见形式
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脸孔失认症 症状解释
统觉性脸孔失认症
(Apperceptive Prosopagnosia)
丧失将脸部各个元素统合的能力,这是面部辨识过程中的“早期”缺陷,此类病患无法看出两张照片里的脸孔是否为同一张脸。
联想性脸孔失认症
(Associative Prosopagnosia)
丧失连结对一个人的相关认知与其面孔的记忆之能力。此类病患可以从两张照片中看出是否为同一张脸,虽然熟悉的脸孔并未从记忆中消失,但无法连结眼前的脸孔、他们记忆中所知的脸孔,以及对此人的相关认知。
发展性脸孔失认症
(Developmental Prosopagnosia)
又称为先天性脸孔失认症,是一种先天的症状,起因于遗传因素会选择性地阻断脸部的记忆,因此可能在同一个家族中发现多个案例。
目前诊断方法 :
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虽然目前尚未有任何测试可以准确诊断一个人是否为脸盲症患者,但可透过多种测试,评估个人的脸孔辨识能力、基本认知能力与视觉功能,前者是脸盲症主要的判断依据,后者则是检视出每个人的基本视觉与知觉能力。

典型的测试有四种:

  1. 先记忆多个没有见过的面孔,再要求病人分辨。
  2. 辨认有名人士的脸孔。
  3. 同时看多张人脸,并找出相似处与差异处。
  4. 观察人脸,以分辨该人脸的年龄、性别与情绪。
目前治疗方法 :
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目前对于脸盲的症状仍无能为力。专家们多半建议病患,先处理由脸盲产生的问题,并公开自己的状况,尽量让朋友和家人体谅。现今的患者只能通过记住面孔周边的细节,如:发色、发型、高度等,来辅佐认人。事实上,在反复记诵之下,大多数轻度脸盲症患者可以成功地辨认部分熟人,目前国外也已经出现成功治疗的患者—Oliver Sacks,但其治疗过程相当困难、费时。再者,由于患者是利用细节记忆分辨人脸,一旦对方换了发型或发色,患者便需要重新记住新线索。重度脸盲症患者的治疗成功率低,他们往往只能认出少数几位自己亲近的人,因此仍然存在时间的不确定性、治疗效果有限性等缺点。不过,大部分脸盲症患者为轻度症状,即脸盲不会对他们生活造成显著的不便,之中有许多人甚至完全不知道自己有脸盲症,只以为自己“对脸的记忆力很差”。

期待超忆症者的研究帮助治愈脸盲症

超忆症,又称完全记忆,指拥有超常自传性记忆,能在不刻意选择记忆的状况之下,记得自己发生的事情。

在 2006 年,Elizabeth Parker、Larry Cahill、Paul Tejera和James McGaugh在Neurocase杂志发表的自传性超忆症者论文[19]中首次描述此症状,并总结出以下两点:

  1. 患者会不正常地花费大量时间思考自己的过去,且具有回忆自己过去特定事件的超常能力。
  2. 患者通常有从个人经历中摘取超大量细节的能力。

此外,超忆症者对于记忆容貌亦有超乎常人的能力,故科学家期望能从此类病人著手,研究治愈脸盲症的方法。目前研究发现:

  1. 超忆症者连接大脑中间和前部的白质—跟自传式记忆相关的区域—比常人更强健,且主宰认知控制的脑尾细胞核是正常人的七倍,或许可以从中找出实际治愈脸盲症者的方法,然而较少研究往这方面发展。
  2. 在人的眼球运动研究中发现,看见人脸时,超忆症者的眼睛停留在鼻子的时间较正常人与脸盲症患者久,推测鼻子是我们要认出别人时最重要的辨识容貌资讯部位。

3.纯粹失读症(pure alexia)

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纯粹失读症(pure alexia),这类患者通常左侧枕叶受损,患者可以辨识脸孔以及自然物体,也可以辨识出个别字母或是字,唯一失常的部分是无法辨识视觉呈现的词汇或单字。当呈现单词时,他们会花上数十秒辨识常见单字,当呈现单词时,他们必须把每个字母逐一念出,字母越多的单字,花费的时间越多(Bub et al.,1989)。

根据叶乃静,世新大学资讯传播学系教授的《失读症学生的学习经验研究设计》指出,失读症患者并不是因为智商低或不认真而导致学习困难,而是因为脑神经结构和功能的不同,使得他们无法用一般人的学习方式学习,而必须使用失读症学生的学习经验研究设计不同的学习方式。

常见协助失读症患者的方法如下:

  1. 采用辅具:例如图片、字卡、有声书或非视觉桌面存取系统,协助患者阅读和使用电脑。
  2. 采用阅读策略:将字与图像、实物建立连结,以及将造字的逻辑和脉胳 引入,提升字的意思,以帮助阅读。
  3. 采用较大字级,和较高的行距,降低视觉干扰。
  4. 使用尺压住后排文字,或以笔将读完的行首画点标记,以避免跳行。
康复
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虽然有很多尝试帮助纯性失读患者康复的方法,但很少有证据表明其中某一种方法在大规模应用时是有效的。大部分的康复方法都是针对单个患者或者小型患者群体设计的。其中一种最基本的方法是要求患者反复朗读单词,这被称为多次口语重读治疗(MOR)。这种方法是基于文本的,旨在防止患者按字母一个一个地阅读单词。通过不断地重复朗读相同的文本,直到达到特定的标准为止,来激发受损的大脑系统。七位患者中有六位在进行多次口头重读治疗(MOR)后阅读速度有所改善。在四位患者中,改善被认为是统计显著的。

4.颜色失认症(color agnosia)

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颜色失认症是视觉是视觉失认症的一种,具体指患者不能对所见的颜色命名,同时也不能根据人的口头提示的颜色,指出相应的颜色的物体,在颜色失认症中,根据脑损伤的部位的不同,还可以分为全色盲性失认症、颜色命名性失认症、特殊颜色失语症。

颜色失认症 症状解释
全色盲性失认症 无法认知物体的颜色,只能把五光十色的外部世界看为黑白或灰色的世界。而该类型颜色失认症主要是由于双侧或单侧的大脑皮层枕区腹内侧(包括舌回(Lingual gyrus)和梭状回(Fusiform gyrus)),大致上相当于大脑 V4 区视觉皮层损伤所致。
颜色命名性失认症 实际上是一种失语症,患者对五光十色的物体形成知觉,能按要求把两个相同颜色的物体匹配起来,但却说不出颜色的性质与名称,因而常求助于一些迂回的说法如“草的颜色”代表绿颜色,“血的颜色”代表红色。这类患者大多是由于左颞叶或左额叶皮层语言区,或视觉或语言区皮层之间的联系受损所致。
特殊颜色失语症 与颜色命名性失认症十分相似,其差异在于此类患者不仅丧失颜色知觉和语言功能之间的联系,而且关于颜色的听觉表象能力也丧失,可能是由于大脑 V4 视觉皮层更广泛的损伤所致 。

5.听觉失认症(auditory agnosia)[20]

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听觉失认症(auditory agnosia)是指,可以接收声音的输入,却无法认出或辨识声音内容,此种症状并非由耳朵本身构造问题、感觉障碍、注意力不集中或是记忆力缺陷所引起,主要是因为大脑皮质无法处理听觉讯息,才导致听觉失认。其症状的产生会依大脑病变的位置而定,右颞顶叶与非语言声音有关,可能会无法辨识周围环境的声音、动物声、人造合成声和音乐,而左颞顶叶与语言声音有关,如同沟通对话。

听觉失认症 症状解释
纯词聋 对声音语言理解有选择性的缺损,且对于区辨环境声音和音乐也有困难,个案中可能同时出现失认症与失语症两种症状。
听觉声音失认症 对于再认与辨识非口语的声音有选择性的困难,患者有能力侦测和接收独立声音或噪音,但无法辨认不同的非语言声音或定义所听到的非语言声音。
皮质聋 可能为两侧大脑听觉皮质同时损伤而导致的听觉困难,而当丘脑无法接受讯息、颞叶无法分析声音讯息、双侧颞上回损伤,或两侧初级听觉接受区域与下皮质的路径之连结出现问题,也可能造成皮质聋。患者无法辨别声音的顺序、侦测时间的不同、决定声音的长短与辨识的声音强度,亦没有办法重述问题,且对于喧闹的声音无惊吓反应,无法识别音乐、语言与环境等声音,这些声音他们听起来会扭曲且感觉不愉快,也无法理解这些声音代表的意义。
副语言听觉失认症 1.听觉情感失认症:为右大脑颞顶叶损伤造成的半侧忽略症(unilateral neglect),此类型个案会无法理解谈话中语言所蕴藏的情绪,但是可以理解谈话的内容。

2.熟悉声音失认症:熟悉声音失认症为辨识与再认熟悉的声音有障碍。若单侧右大脑损伤,会造成他们无法区辨与再认熟悉的声音,若单侧左大脑损伤,则无法区辨两种常见的声音。

音乐失认症 听到多变化的音乐无法欣赏,且此类个案无法理解听到的音乐的各种特性,可分为

1.接受型音乐失认症(receptive amusia):通常伴随左大脑 损伤。 2.表达型音乐失认症(expressive amusia):常见于右大脑的颞上回损伤。

听觉空间困难 个体在辨识声音来源的方向和距离方面存在困难,影响日常沟通和学习。这可能由先天性障碍、耳部疾病或神经问题引起。表现包括难以判断声音的方向和距离,在嘈杂环境中分辨声音困难。支持方法包括听觉训练、环境调整和使用助听设备,以帮助改善听觉空间感知能力。

失实症(derealization,DR)

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失实症是一种人格解体的典型症状,患者对外部世界的认知会发生改变,让患者觉得周围环境变得奇怪、不真实。其他症状还包含感觉环境不自然、缺乏感情性色彩和深度等。

失实症的感觉可以被想像成是外在世界被非实质的物质分隔。患者可能会抱怨他们眼中看到的事物缺乏生动性和感情性色彩,对亲人感情的反应可能会大大减少,经常对新事物有既视感或对旧事物有陌生感,而这种感知异常可能还延伸到听觉,味觉和嗅觉。

原因

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失实症是一种许多疾病的解离症状,如精神病和神经疾病,而不是一个独立的疾病。这也是急性药物中毒、睡眠不足和严重压力的短暂副作用。慢性失实的原因可能是大脑枕叶、颞叶功能障碍。在人群中这些症状是常见的,患病率高达 5%。

失实症可能伴随神经癫痫、偏头痛、轻度脑部外伤。与感知不足、降低情绪反应看事物与失实症有相同处。这表明知觉情感上的丰富的过程中的中断,这种在经历感知的性质上变化可能导致认为不真实或脱落的回报。

许多科学研究对“经历过极端创伤和/或患有创伤后应激障碍(PTSD)的人中反复出现或慢性失实症”的情况进行了密切的探讨,其结果表明这两种疾病之间有很强的联系。与普通人相比,创伤后应激患者报告反复出现失实症的比例过高(占所有患者的 30%,普通人只占约 2%),那些在童年经历创伤的人尤其明显。不同的心理学家提出了许多可能性来帮助解释这些发现,其中最被广为接受的是,经历创伤会导致患者与周围环境和感知保持距离,目的是与创伤和创伤的情绪反应保持距离。这可能是一种有意的应对机制,也可能是一种非自愿的、反射性的反应。

如何减缓症状

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  • 触摸温暖或寒冷的东西,专注于它的温度。
  • 捏捏自己,感受自己是多么真实。
  • 数房间里的东西,辨识它们是什么。
  • 尽可能的使用感官。

时空距离相互影响的效应:托效应(Tau effect)和卡帕效应(Kappa effect)

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托效应是一种空间感知错觉,这个效应反应的是时间距离对空间知觉的影响。当观察者判断刺激序列中连续刺激之间的距离时,就可能出现这种错觉。当从一个刺激到下一个刺激的距离相等,并且所经过的时间也相等,受试者倾向于能正确地判断距离相等。然而,如果距离相等,但所经过的时间不相等的,那么受试者往往会误判具有较短时间间隔的刺激也具有较短的空间间隔。

以下是一个例子:在受试者的手臂上连续触碰三个位置,并让其判断前两个点之间的距离和后两个点之间的距离何者较长。许多人的判断都会受到时间距离的影响,假如前两个点间隔 1 秒,后两个点间隔 2 秒,实际上前两个点的距离比后两个点的距离长,但大部分人会感觉后两个点的距离较长。

 

和托效应相反,卡帕效应(Kappa effect)反应的是空间距离对时间知觉的影响。当观察者判断在不同位置顺序施加的感觉刺激之间经过的时间时,可能会出现这种错觉。在感知一系列连续刺激时,若刺激之间的距离足够大,受试者倾向于高估两个连续刺激之间经过的时间,而当距离足够小时,则低估经过的时间。

例子:下图中的三个灯泡,依序从右至左亮,皆间隔 1 秒,但人们会认为左边的两个灯泡相继亮的时距比右边两个灯泡来得长。

 

感觉与知觉的本土心理学研究与应用

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高尚仁教授和他的书法心理学研究

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高尚仁,台湾大学文学士,威斯康辛大学心理学博士。退休前曾为香港大学心理学系讲座教授及系主任,台湾辅仁大学焯照心理学讲座教授,其致力于书法认知心理学及书法心理治疗的研究,闻名国际,著有《书法艺术心理学》和《书法心理治疗》,成为书法心理学的开山祖师,实乃本土化知觉心理学应用研究方面的重要案例。

高尚仁认为汉字书法书写行为包含人的身体机能和认知活动的全过程。这是由于中国毛笔书写包含一个对字元元素的视觉空间结构化的过程,而汉字在一个可细分的正方形里可分别完成其笔触、构形、间距和构架,故书写中其运动控制和毛笔操控是因字形而异的。这在一个动态的书写过程中,便形成一个由心、身和字交织而成的整体。此外,汉字书写风格的变化,反映了汉字的独特形状和笔划构成。不同书法风格和字形形式下书写的汉字将导致书写者不同的行为反应。

在临床的实用上,高尚仁教授以中土书法治疗的系统方法,运用科学研究,关注书法对身心健康的影响,与当今主流医学的治疗方法,实证地做了对照,其中包括:

  • 生物反馈
  • 针灸
  • 药物
  • 静坐
  • 肌肉放松训练

在练习书法时,人的呼吸、血压、心跳,都会发生变化。高尚仁的研究发现,书法具有调节稳定情绪、集中注意力、启动认知,加强知觉敏感性等作用。在心理治疗中,书法可用于多动症儿童、精神病人、孤独症、老年痴呆等。例如:

  • 以直线几何形为主的隶书、楷书有改善认知的功能
  • 以曲线整体为主的行书、草书,则在情绪调节方面功能更强。

书法书写由于种种知觉上、注意上、思维和情绪活动上的全面动态和积极微启作用,使得书写者在毛笔书写过程中,产生了高度的注意,思维敏捷,反应加快和认知能量增强等等正面的效果。

高尚仁以上述为研究契机,实证地研究汉字书法认知心理学及其对行为健康的影响,更开拓应用于心理治疗,在香港和台湾培养了一批中土书法心理学异军,开创先河,其书法心理治疗系统更获得欧盟、美国和中国等多国专利,是相当成功的本土化知觉心理学研究实践。  

高尚仁[8]的发现:汉字几何对于视觉认知的影响

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高尚仁的研究,发现汉字不同的几何特征可能影响书写者的结果。为了验证不同汉字的视觉属性是否会影响汉字的拼写过程,高尚仁团队设计了两项实验。在第一项实验中,假设汉字的视觉属性可以促进文字的拼写过程。“视觉-空间”的属性分为线性,平行性,封闭性及对称性等四种;实验对象为四年级学生。结果显示,具有较多“视觉─空间”属性的汉字比具有较少“视觉─空间”属性的中国文字,能更快建立视觉认知且产生较少错误;文字中“视觉─空间”属性的数量与实验对象的认知反应时间成负相关。

结论:汉字几何特性的多寡会直接影响人的感知及认知过程。

第二项实验,比较“外型接近正方形”和“外型接近长方形”两组中文字在视觉认知过程中的不同。研究发现受测者对“外型接近正方形的文字”做出反应所花费的时间短。另一项实验研究汉字中笔画连结的角度大小是否会影响认知过程,结果显示大学生对于较小角度的字有更好的认知能力。

比较阅读汉字和阅读汉语拼音字时大脑皮层的功能位置:

透过功能性核磁共振造影(fMRI)技术,高尚仁团队发现:虽然有些时候阅读汉字和阅读汉语拼音激活相同的皮层区域,但对于同样声音的字,阅读汉字比阅读汉语拼音需要激活更多皮层区域。两种不同的文字符号,由于其型态和复杂程度不同,所激活的皮层区域因而有所差异。

上述这些实验结果为高尚仁所提出书法具有激活及促进认知功能的假设,提供了有力的证据。

最新研究

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邦纳症候群(Charles Bonnet Syndrome)

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邦纳症候群(Charles Bonnet Syndrome)也就是俗称的幻觉。邦纳症候群的定义和起因:有一些研究认为,邦纳症候群可能不仅仅是视觉损伤后的知觉补偿现象,还可能涉及其他神经机制。因此,对于邦纳症候群的定义和起因尚未达成完全一致的看法。在以前的认知中,我们对于幻觉的了解,都假定它是脑部的神经受损,导致神经异常而看到幻觉。但在 1760 年发现[21],部分患者在看到幻觉时是有知觉与意识的,代表他们其实是知道自己所看到的景象都只是幻觉而已,这些案例就大大地打破了先前对于幻觉的假设。因为若受损的区域为前额叶,那么对于能意识到自己是在看幻觉的现象就不会产生,这群患者也没有服用任何神经相关的药,或罹患思觉失调症等精神疾病。这类患者的症状称为邦纳症候群(Charles Bonnet Syndrome)
这类的患者在视觉上都有缺陷,呈现出几乎全盲的状态,但是他们都有一个先决条件——必须曾经有过完整的视觉。这类的患者在 fMRI 的扫描下可发现。在看到幻觉时,只有负责视觉区域的脑区处于活跃的状态。 然而负责“想像”的脑区不会有任何活跃的表现。这个发现再次验证了幻觉的产生不一定只发生在“想像”的脑区,然而这并不能全盘否定所有的幻觉都是发生在相关的知觉区域,依然很有可能是案列的特殊性而已。 [22]

  • 知觉的补偿系统
处理知觉时,通常脑区都会利用周围环境的资讯来进行整合处理,让我们感受到比较完善的世界。以眼睛为例,因眼睛的一部分区域没有感光细胞的存在,所以外界一部分的光是无法被我们观测的。大脑会对于我们接受到的资讯作为整合处理,将看不到的区域进行“补偿”,让我们能“看”得比较完整。然而大脑并非时刻都在进行正确的补偿,偶尔也会发生小错误。
虽然我们会突然感到怪异,但还是会视而不见。如闭上眼睛后,仍看得到有影像的产生即为大脑的补偿效果。只是视觉提供的资讯太少,就渐渐的补偿不到,逐渐失去视觉——看不见。所以大脑在没有视觉资讯的进入时,还是能利用补偿效果来产生视觉,这就是邦纳症候群可能产生的原因。
而除了视觉外,嗅觉与听觉都有相同的案例。其他感官从实验中观察到的结果也与视觉相同,都只有相关区域的脑区有活跃的现象,前额叶并没有明显的活跃。
  • 药物作用下产生的异常
服用治疗精神疾病的药物如LSDPsilocybin时,其副作用会让服用者产生幻觉,如他们会把所看到的干物体看成湿的、看到东西在呼吸等,若服用剂量高一点的话就会看到所有东西都在熔化,然后变成不规则形状。这些药物会作用在整个大脑皮质的神经细胞,所以所有的感官区域都会受到影响、发生异常,进而产生幻觉。

服用抗精神药物,还可能会产生以下几种副作用,如

  • “急性肌肉失张”(一种持续存在的肌肉痉挛,通常发生于躯干、头部、脖子,不由自主地扭曲身体)
  • 帕金森氏症状(Parkinson's disease)”(肢体僵硬、动作缓慢、小碎步行走、颤抖、面无表情)
  • “迟发性异动症”(长期服药后可能会发生嘴与舌头扭曲怪异鬼脸、肢体与手指的不规则移动)等。

这些药会结合到血清素(一种神经传导物质)的受体上,影响神经细胞的讯息传递,导致神经讯号受到干扰。目前科学家对于血清素的作用机制尚未十分了解,只知道在某些疾病中,如思觉失调(schizophrenia)的患者脑中的血清素的含量很高,而抗血清素的药物能降低产生异常的现象(透过与血清素竞争与其受体结合)。目前确定的是,血清素对于神经的讯号整合有一定程度的影响。

人造眼(Artificial eye)的发展

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市售的人造眼,其感光器数量少,无法模拟人类眼睛,亦即需要再以电线连接外部电源,并经由一副眼镜接收和处理影像,导致成像质素很低。由于人造眼感光器在人工视网膜的密度,比人类视网膜中的感光细胞更大,故人其对光线的反应速度、影像解像度都较人眼高,且可视的光波长范围达 300nm 至 800nm(人眼可视范围 380nm 至 750nm),但这并不意味著人造眼能够看见红外线。人造眼只能感应光线的强度,无法分辨光线的波长。因此,人造眼看到的红外线只是一团模糊的光斑。

人造眼的运作原理是以太阳能电池中的电化学反应,模拟人类视网膜中的感光细胞,且人造视网膜上的每个感光器都能像奈米太阳能电池般运作。其中,液态金属线是为了模拟人类眼球后方的神经线,离子液体则负责模拟眼球中的玻璃状液,作为电极以传导神经讯号。经过进一步改良,电化眼可成为能自我供电的图像感应器,如此一来,用作人造眼科义体时,无需依靠外部电源或电路,使其更为方便应用。平均而言,成年人每三到五年可能就需要更换一副新的人造眼,但对于年幼的孩子,情况就大不相同,新生儿每四到六周可能需要一个新的扩张器或构象器。

非视障者的眼睛能将画面直接传到视网膜,光线则会转化为电讯号后透过神经元送到大脑,而某些神经节细胞已破坏的视网膜病患则无法传送,进而产生视觉障碍。而2022年发表于《生物材料》期刊的新型仿生眼Phoenix 99便可绕过这些受损细胞,刺激底层仍有功能的视网膜神经节细胞,骗大脑感觉到光线。该仿生眼透过眼睛内的微型镜头捕捉画面,并以电讯号的形式传到耳后皮肤下的通讯模组,解码成电脉冲模式后传到植入视网膜的刺激模组,最后视神经传给大脑,视障者就可看到画面。

该仿生眼已由一群澳洲科学家植入于一群小绵羊的视网膜后进行研究,结果没引起任何不良反应,甚至可长期植入。雪梨大学和和新南威尔斯大学团队已提交了文件,准备开始人体实验。[23]

此外,Bionic Vision Technologies (BVT) 的研究也取得了重大进展,已成功在四名视网膜色素变性患者中进行了仿生眼植入手术,并且所有患者均恢复了某种程度的视觉感知。四名澳大利亚患者使用仿生眼后,能够在咖啡馆中认出亲人,识别空椅子,整理衣物,并识别周围的交通信号灯、汽车、行人、树木和街道灯柱等

嗅觉

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人类的嗅觉能识别和记住大约 10~1000 种不同气味,然而人体内的嗅觉受体却仅约 400 馀种,借由活化不同的受体组合,可辨别特定的气味。研究发现每个嗅觉受体细胞都表达一个且只有一个气味受体基因,因此嗅觉受体细胞的类型与气味受体一样多。而大多数“气味”由多个气味分子组成,每个气味分子启动几个气味受体。这形成了一串组合代码形成“气味图案”,可以想像成马赛克中的颜色那样。这也是我们识别和形成大约 10000 种不同气味的记忆的能力的基础。

  • 嗅觉与记忆
2004 年,美国科学家理查·阿克塞尔(Richard Axel)和琳达·巴克(Linda Brown Buck)发表了有关“气味受体和嗅觉系统的组织”的论文并获得该年的诺贝尔医学奖。这两位科学家发现,嗅觉是一种感受化学刺激的能力,是五感官之中唯一不经过视丘,而是穿过嗅球(olfactory bulb)直接将神经刺激传入大脑中负责许多情感和本能反应的腺体。路径如下:
组成各种“气味”的化学粒子进入鼻腔 → 通道 → 大脑的嗅球处理转换为大脑可读的形式 → 脑细胞带 → 负责处理情绪的杏仁核 → 相邻负责学习和记忆形成的海马体。

由此可知嗅觉可以直接透过大脑边缘系统,刺激杏仁核与海马回,影响我们的情绪、记忆、荷尔蒙、中枢神经,也说明了气味会对人类的生理与心理产生作用。我们自从出生以来,就不断记忆各种气味,并将环境中的味道陆续建构成丰富的气味资料库。

尽管气味带来的回忆总是伴随著情绪性感受,但也有些时候,记忆永远不会浮现。由于嗅觉的特殊路径,当一个人闻到与过去有意义事件相关的气味,会先产生情感反应,然后才可能产生记忆,而后者的浮现与否与当下情境差异有关。另外,如果一个人不断闻到一种气味,这种气味也将从特定的记忆“解脱”出来,失去带回该段记忆的能力。反过来,如果某种气味与过去发生的事有关,但你再也没有闻过这种气味,则这些记忆可能就永远埋在脑海深处,想也想不起来。除此以外,由于每次回忆,记忆都可能重写,带回的记忆也不一定准确。但因这些记忆会引起强烈情感联系,所以依靠气味记住事物的人往往倾向相信这些记忆的真实性。
  • 普鲁斯特现象(Proust Phenomenon)
是指嗅觉能力唤起早年回忆的现象。当人们闻到某种气味时,大脑会迅速勾起与这种气味相关的过去记忆和情感。
起源 : 在法国知名文学大师普鲁斯特的代表作《追忆逝水年华》中描述到,主人公因为啜了一口母亲为他准备、掺著玛德莲蛋糕碎屑的热茶,因而触动他在贡布雷度过童年时光的记忆。
生理机制 : 当人们闻到某种气味时,嗅觉受体会将讯息传递到大脑的嗅球(olfactory bulb),然后嗅球会将信息传送到包括海马体(hippocampus)和杏仁核(amygdala)在内的脑区。这些脑区负责记忆和情感处理。因此,嗅觉刺激能够迅速且强烈地唤起与气味相关的记忆和情感。
实际应用 : “嗅觉行销”,当我们接触到“良好的味道”时,我们的大脑也会产生出良好的回忆,当某天再次闻到相同的味道时,由于曾经记忆过,大脑就会立刻勾起对于这个味道的回忆。嗅觉行销便是看准了这一点,利用专属于品牌、产品的味道,让人产生情绪连结。另外,这也可以应用在心理治疗,“嗅觉疗法”,利用特定的气味来唤起患者的记忆,可以帮助处理创伤经历或增强正面的情绪回忆。
  • 费洛蒙(pheromone)
费洛蒙也称外激素,指个体分泌到体外,被同物种的其他个体通过嗅觉器官察觉,从而影响它们的行为、情绪、心理或生理机制的物质。具有通讯功能(特定物种利用其来发出性接纳、危险、领域界限及食物来源等讯号),几乎所有动物都具备费洛蒙。
费洛蒙分类
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依名称分类
费洛蒙 特色
警报费洛蒙(alarm pheromones) 能引发进攻或逃跑等行为。值得注意的是,费洛蒙也存在于植物中。当动物在吃它们时,这些植物会分泌警戒费洛蒙使相邻的植物产生单宁酸,而单宁酸会使动物觉得植物的口感变差。
追踪费洛蒙(trail pheromones) 在行动时分泌化学物质,让同伴作为方向的指引,通常属于短效性。普遍存在于具有社会性的群居昆虫中。
性费洛蒙(sex pheromones) 传递了雌性动物是否进入了适合繁衍的发情状态讯息。
聚集费洛蒙(aggregation pheromones) 抵御掠食者、求偶、或是利用数量上的优势成功突破宿主的防御。吸引同种昆虫长时间聚集,使昆虫群聚在食物所在地、繁殖场所、越冬地点。
空间费洛蒙(dispersing pheromones) 通知同伴区域密度过高,可调节生物群体之密度,以避免资源不足。
死亡费洛蒙(necromone) 可使同伴查觉到它们的死亡,并将它们的尸体清除、分泌物质以封住尸体或单纯远离尸体。
安慰性费洛蒙(appeasing pheromone) 对成体和幼体都具有安抚作用,并有助于个体与母亲建立情感联系。
奈氏腺费洛蒙(Nasonov pheromone) 一种蜜蜂信息素,有吸引工蜂的效果,通常是由工蜂释放以引导出外觅食的同伴回巢。
蜂后费洛蒙(queen substance、royal pheromone) 由蜂后分泌,影响到蜂群的行为,包括蜂巢维护、蜂拥、交配,甚至于工蜂的卵巢发育。
依作用机制分类
名字 描述
释放体费洛蒙(releaser pheromones) 使接收者产生行为变化的费洛蒙,通常是警戒费洛蒙,也有些性费洛蒙属于此类。例如有些物种会利用诱引效果强大的化学分子来吸引两英里以上的求偶对象。一般来说,这种类别的费洛蒙会诱发立即的反应,效果也会消失的很快。例如兔子妈妈的乳腺所分泌的费洛蒙会立刻诱发兔宝宝的吸乳行为。
引体费洛蒙(primer pheromones) 诱导的是较缓慢、延迟的生理反应。李波特氏效应(Lee-Boot effect)麦克林塔克现象(McClintock effect)是典型的例子,当一群雌鼠聚集在一起生活而没有雄鼠存在时,它们会释放影响彼此月经周期的费洛蒙。
信号费洛蒙(signaler pheromones) 主要是一种社会化学讯号。用以提供有关群体等级和动物在其中的位置,以及其他动物最近摄取的食物类型,从而提供食物的可用性讯息,同时也对配偶选择至关重要。
易混淆物质
名字 释放者 接受者
开洛蒙(kairomone) 不利 有利 由猎物释放并可被掠食者侦测的。
阿洛蒙(allomone) 有利 不利 如植物所释放以抵抗昆虫的化学物质。
新洛蒙(synomone) 有利 有利 如兰花释放新洛蒙吸引雄性果蝇授粉同时刺激其性费洛蒙分泌。
费洛蒙相关效应与现象
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  • 李波特氏效应(Lee-Boot effect)
当一群雌鼠聚集在一起生活而没有雄鼠存在时,它们会释放影响彼此月经周期的费洛蒙。这些雌性小鼠会释放费洛蒙,进一步通过空气或直接接触传递给其他雌性小鼠,使其月经周期趋于同步。这意味著,在没有雄性存在的环境中,雌性小鼠的生理周期会逐渐趋于一致。
  • 麦克林塔克现象(McClintock effect)
1971 年,玛莎·迈克林塔克(Martha McClintock)发表于《 自然 》(nature)期刊的研究显示[24],长期居住在同一空间的女性会因为费洛蒙化学讯号的影响而产生月经同步的现象,在此之后关于费洛蒙的研究才逐渐兴盛。
应该留意的是:实验方法上可能存在问题以及部分潜在因素未被充分考量。例如:统计偏差,使得看似有关联的结果实际上并不具有统计学上的显著性;样本选择偏差,只选择了有月经同步现象的情况报告,导致对月经同步现象的过度估计;诠释偏差,纵有月经同步之现象,亦可能是出于共同的生活环境(日照时间)与作息改变(睡眠饮食)等因素之影响。故此一理论目前尚未被充分证实。
  • 社交花蝴蝶(Social Butterfly)
根据一份刊登在《类固醇生物化学与分子生物学》杂志的文章[25]指出:实验显示,年轻女性不自觉地暴露在含有费洛蒙特质 5-alpha-16-androten-3-alpha-01 的环境之下,一个晚上后,其社交行为会受到影响,并且与异性的互动会变得较为活跃,这种费洛蒙可能使女性感觉与异性相处较为自在,造成彼此较易相互吸引,这即是“社交花蝴蝶”现象。不过须特别注意:此实验样本数不足百人,可能存在复制危机,是尚未被充分证实的现象,仅作为费洛蒙相关效应其中一项参考。

慢性疼痛影响情绪[26]

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痛觉是由疾病或伤害性刺激,伴随组织损伤而引起在知觉或情绪上不悦的感觉。国际疼痛协会定义痛觉为由身体损伤损引起的不舒服知觉和心理感觉。慢性疼痛,通常指的是超过3个月以上的疼痛,也有学者把其定义为“超出预期愈合所需时间的疼痛”。而慢性疼痛可能出现轻微或严重,带有灼烧或刺痛感,抑或是紧绷僵硬的疼痛情形,会导致人的活动力及精力下降,扰乱本身的生活习性,进而造成失眠、易怒、焦虑、疲劳及对每天的例行活动失去兴趣等负面情绪。在痛觉研究领域中,慢性疼痛与负面情绪的关系是许多人的研究主题,目前认为负责整合感觉输入与情感枢纽的杏仁核中央区是与慢性疼痛引起的负面情绪有关。

在2022年刊登在生命科学与生物医学期刊《eLife》的一篇研究[27]显示杏仁核中央感受伤害的神经元,会驱使肌纤维疼痛与共病行为相关情感的慢性化。在研究中实验者透过注射食盐水至小鼠的后腿肌肉引发慢性疼痛,测量小鼠对触觉或刺痛的反应是否更敏感,再以强迫游泳实验、社交行为实验等,观察小鼠焦虑、忧郁的负面情绪症状。

实验中以电生理实验记录神经的活性和电位,观察到在慢性疼痛的阶段,表达生长抑素的杏仁核中央神经元(CeA-SST)突触电压和神经活性都增加了。且用化学基因方法,或是使用治疗纤维肌痛症的药物普瑞巴林(PGB),都可以抑制神经元从脑干传递受伤的讯息至CeA-SST,使慢性疼痛与焦虑、抑郁的症状减轻。

生活应用

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视觉

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飞蚊症(Floater), 正式名称为玻璃体混沌玻璃体浮游物。是因进入眼睛的光线将漂浮在玻璃体内的杂质投射至视网膜上,而产生视野中无法挥除的干扰。这些杂质在玻璃体中具有不规则形状、浓稠度、折射率和能动性,并且通常都是以透明的型态呈现。飞蚊症不属于视觉假象而是属于内视现象。而这些浮游物因为是漂浮在玻璃体当中且随著眼球的转动而移动,如同蚊子在眼前飞舞,故称为“飞蚊症”。

症状 玻璃体是填充整个眼睛的胶状物质,当玻璃体不再能够填充眼睛时,浮游物则会悬浮于玻璃体原本所属的空间中,因此这些浮游物会跟随著眼球的移动而移动。而且浮游物悬浮于玻璃体中而无法被非侵入式治疗的方式消除,这些物体会一直在视野中持续的被看到。人的玻璃体通常都会随时间退化,30岁以后飞蚊症是很寻常的老化现象,而原先飞蚊症患者大多是老年人,但近年来由于用眼过度的原因,越来越多的年轻人也会早早患上了飞蚊症。

成因:
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玻璃体萎缩 飞蚊症最常见的原因为玻璃体萎缩。玻璃体为胶状物质,是由99%的水和1%的固态物质所组成。而固态物质的部分是胶原蛋白透明质酸所组成的网络,后者可以携带水分子。当人开始老化,胶原蛋白供给会逐渐不足,玻璃体会崩解成纤维状而成为玻璃体内杂质,引发玻璃体混浊。

后部玻璃体剥离与视网膜剥离 玻璃体中由胶原蛋白和透明质酸所构成的网络解聚合作用会使透明质酸释放它所包含的水分子,因而液化胶状物质,这也就是一般所称的玻璃体液化。当玻璃体液化到某一种程度后,液化的玻璃体就会失去支撑并且它的结构会萎缩,最后会导致后部玻璃体剥离,后部的玻璃体膜会从视网膜剥离。而部分的视网膜有可能会被脱离的玻璃体拉扯下来,而导致视网膜剥离。导致流出血液到玻璃体中,病患会看到突然出现的无数小黑点在整个视野中移动。

夜盲症(night blindness 或 nyctalopia)

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夜盲症指在黑暗中或光线微弱处无法看清物体的病症总称,特征为视网膜周边退化,导致夜间视力显著衰退。夜盲症依据成因和形态可大致分为三种,简介图表如下:

种类 成因 内容 举例 治疗
先天遗传型 NYX 、RPGR 和 PDE6B 基因突变 随年龄逐渐加重,甚至有失明的危险性 色素性视网膜炎 目前无法根治,仅能减缓视力退化
后天疾病型 糖尿病(多数)

肝、胆、胰功能疾病(少数)

感光细胞萎缩坏死,造成视力退化 糖尿病视网膜病变 控制血糖,减少视网膜病变发生率
后天暂时型 饮食缺乏维生素 A 暂时性症状,不及时治疗仍可能造成角膜干燥萎缩,最终导致全盲 直接摄取含维生素 A 或胡萝卜素的食物
  • 先天遗传型

由于 NYX 基因的突变导致先天遗传型夜盲症。突变等位基因会制造出有缺陷的蛋白质,导致视杆细胞发育不良,感光能力减弱,光讯号难以被接收,因此在光线较微弱的情况下无法正常发出讯号。此类患者夜间视力衰退的状况会随年龄逐渐加重,甚至有失明的危险性。色素性视网膜炎(retinitis pigmentosa)即为一种先天性夜盲症,患者在疾病早期,周边视力会受损,夜间视力下降,直到疾病后期,日间视力亦下降,且视野仅剩中央部分。对于先天遗传型的夜盲症,目前尚无有效疗法,但能透过避免紫外光照射、增加摄取抗氧化食物(维生素 A、维生素 C、维生素 E、胡萝卜、蔬果类等)来减缓视力的退化。

  • 后天疾病型

糖尿病为后天型夜盲症最常见的主因之一。由于糖尿病会阻碍眼睛周围的血液循环,当养分难以由血液输送到视网膜时,视网膜上的感光细胞便会萎缩坏死,造成视力退化。预防此病状仅能尽量将血糖控制在一定范围,减少视网膜病变发生率。除了糖尿病以外,由于肝、胆、胰功能疾病会阻止脂溶性维他命(A、D、E、K)的吸收,因此相关疾病也会导致后天型夜盲症。

  • 后天暂时型

因节食、偏食等因素,使得饮食缺乏维生素 A,进而导致的暂时性的夜盲症。由于视杆细胞中含有视紫质(rhodopsin),其合成需要维生素 A 在体内转变为 11-顺式视黄醛,若维生素 A 摄取不足,就会导致视杆细胞异常而感光能力下降。此类患者可透过直接摄取含维生素 A 的鱼肝油与奶制品等补充不足的维生素,另外由于人体可将胡萝卜素转换成维生素 A,因此亦可摄取含胡萝卜素的蔬菜水果来补充。除了补充维生素A和胡萝卜素之外,亦可以提及其他有助于眼健康的营养素,如Ω-3脂肪酸、锌和抗氧化剂(如叶黄素和玉米黄质),这些都有助于维持视网膜健康。

色盲症(Color blindness)

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定义

色盲(color blindness),又称色觉辨认障碍(color vision dificiency),指看见颜色及辨别颜色的能力减退的状况。色盲有可能造成学习困难,购买水果、挑选衣物、辨识交通号志等日常行为也都可能受到影响。虽然大多数患者的状况并不严重,多半患者可以适应,但全色盲的患者有也可能出现视敏度(visual acuity)下降及畏光的问题。

而色盲和色弱的差别在于色弱类别有多种类别,其中最普遍的是红绿色弱,而黄蓝色弱则比较罕见。如果患者完全没有分辨颜色的能力,并将不同颜色看为只有深浅之分的单一颜色,则称为色盲。

发现者

色盲症的首位发现者为英国化学家约翰·道尔顿(John Dalton),在发现自己是色盲者后,道尔顿于 1798 年出版了第一部论述此问题的科学专著《关于色彩视觉的离奇事实》。因为道尔顿的发现与研究,故色盲症也常被称为“道尔顿症”。

起源与病因

视网膜上视锥细胞有三种,分别为感应红光、绿光、蓝光的视觉感受细胞。若三原色其中一种颜色辨色能力减弱,称该色色弱;若三原色中其中一种颜色不能辨识,则称二色视;若三原色都不能看见,则为全色盲。而根据其造成色盲原因,可分为以下两种:
  1. 先天性色盲:发生原因为视锥细胞发育不良,由于视锥细胞的遗传是根据 X 染色体而定,故男性发生机率较高;人类红绿锥细胞色素基因位于 X 染色体上,为一种性联遗传,而蓝锥细胞色素基因位在第七号染色体上。
  2. 后天性色盲:发生原因可能与视网膜、视神经病变有关,如外伤、青光眼、黄斑部病变。

发生机率

全球约有 4%-8% 的男性患有色盲,女性则约有 0.2%-0.5%,两者相差 15 倍以上。造成此巨大差异的主因是先天性色盲为性联遗传:人类感光细胞的基因是伴 X 染色体隐性遗传,男性性染色体为 XY,而女性性染色体为 XX,因此患有色盲的母亲必然会将色盲基因遗传给儿子,让男性罹患色盲的机率增加。此外,相较于非洲人、亚洲人,白种人患有红绿色盲的比例高出接近一倍。

色盲分类

色盲根据其症状表现,可分为以下几类:
  1. 红绿色盲(red-green color blindness):临床上将红色盲与绿色盲统称为红绿色盲,是三者中发生率最高的一类,亦是最常见的人类性联遗传疾病,且不容易被发现。红绿色盲的患者会将红、橙、黄色都看成黄色,较偏蓝紫的颜色均视为蓝色,对绿色则非常不敏感,只看得到为黑灰白色。检验是否为先天性红绿色盲的方法有:聚合酶链锁反应(Polymerase Chain Reaction, PCR)、限制酵素(Restriction enzyme)切割以及定序分析。
  2. 蓝黄色盲(blue-yellow color blindness):又称为第三色盲,蓝黄色盲包括蓝色盲和蓝色弱,其患者难以辨认蓝色和黄色,但可辨认红、绿色,占色盲中的极少数。
  3. 全色盲(achromatopsia/total color blindness):其生理特征是视椎细胞缺少或无作用,导致视觉缺失,仅能依靠视杆细胞感受影像光线的强弱。与夜盲症相反,全色盲患者通常喜暗、畏光,其视觉所见的景像只有灰阶的色阶分布,且眼睛对于亮度非常敏感,在白天的室外需戴上深色的太阳眼镜保护眼睛。在美国,大约每 33000 个人中会有 1 人患有全色盲。
  4. 部分色弱:有红色弱、绿色弱和蓝黄色弱等。其中,红绿色弱较常见,其患者对红、绿色感受力差,照明不良时,其辨色能力近于红绿色盲;但物质色深、鲜明且照明度佳时,其辨色能力接近正常。

色盲检查

多数先天性色盲患者,无法察觉自己的病症。以下的检查方法能协助确定色盲及色弱:
  1. 石原氏色盲测试:石原氏色盲测试是一种检测色觉障碍的方法,得名于它的发明者,日本东京帝国大学教授石原忍。最早发表于1917年,其中测试图包含一系列彩色圆盘,称“石原盘”,圆盘内布满多种颜色与不同大小的原点。其中一部分原点以色盲者不易区分的颜色组成数字,若为色觉正常者,很容易分辨出这些数字,而色盲患者则无法分辨或辨认错误。
  2. 色线束试验:将颜色及深浅皆不同的毛线混在一起,被检验者须挑出与标准线束相同的线束。然而,此方法较为费时,且不能精准定量。
  3. 颜色混合测定器:根据红加绿产生黄色之原理所设计之仪器,此方法可用以判定红绿色觉异常,能定性与定量。
  4. 眼电图:眼电图是测量在视网膜色素上皮和光感受器细胞之间存在的视网膜静电位。根据在明、暗适应条件下视网膜静止电位的变化,可反映光感受器细胞的光化学反应和视网膜外层的功能状况,也可用于测定眼球位置及眼球运动的生理变化。


色盲者的社会生活

  • 工作
色盲患者不适宜从事美术、纺织、印染、化工和医学等须具备敏感色觉的工作。作为飞行员,美国的联邦航空管理局(FAA)要求将色盲检查作为飞行员在取得飞行执照之前必须接受的体检项目之一。检测出色盲的飞行员将会受到禁止夜间飞行或禁止根据有色的信号飞行等限制,这意味著色盲飞行员不能进行商业飞行。而在国防军事领域,由于空军必须能够辨别各种颜色的信号,因此在选兵时,色觉检查也被列为重要的检查项目之一。
  • 生活
色盲患者于汽、机车驾驶上有所限制,如《道路交通安全规则》第 64 条规定,考取驾驶执照者必须通过医院的辨色力检查,证明具有辨识红色、黄色及绿色的能力。
另外,在地图的制作上,常常没有考虑到色弱的问题,造成色弱患者无法辨识区块与区块间的差别,例如地铁路线图、捷运路线图,地铁公司应将色弱友好环境的建置考虑进去,除了对于路线排定颜色,也应该列出路线编号/站名编号等等。
  • 改善
  1. 色盲眼镜:采用补色原理,可选择性移除光线中造成重叠的特定波长,补充不足的光线,使进入眼睛的红绿蓝三原色比例趋于正常,产生更准确的颜色知觉,让大脑分辨出原本无法辨识的颜色波长。
  2. 疾病改善:由于后天色觉障碍造成的原因,主要是由眼部/大脑视觉中枢疾病,像是屈光间质异常、光感受器细胞异常、视觉中枢异常等等方面造成,故只要治愈原发疾病,即可改善视觉异常

色盲的治疗

遗传性色细胞疾病尚无治愈方法,但是随著时间的流逝,大多数人能习惯并学会忍受它。父母能以下列方式帮助自己的孩子解决生活上的困扰:
1.告诉您的孩子所在的学校,他或她很难识别颜色,以便可以相应地调整教材。
2.向朋友或家人寻求帮助,在饭厅或杂货店中寻求帮助,或者在选择合适的衣服颜色组合等方面帮助穿衣。
3.在家里安装优质的照明设备,以帮助受影响的人更好地识别颜色。
4.了解如何使用新技术,计算机和其他电子设备通常允许您更改显示设置,以使文本或图像更容易被色盲使用,或者移动电话有各种智能应用程序可以识别各种颜色。
5.尝试特殊的色盲眼镜,市场上有一些眼镜可以帮助色盲人们区分红色和绿色,尽管它们比较昂贵,但它们可以帮助某些有色盲的人,因为它们会增加色饱和度并使识别它们更加容易,购买此类眼镜之前,请先咨询眼科医生。
色盲症
摘要项目 说明文字
定义 看见颜色及辨别颜色的能力减退的状况。
发现者 英国化学家约翰·道尔顿(John Dalton)
起源 感应红光、绿光、蓝光的三种视觉感受细胞。依有几种颜色辨色能力减弱或无法辨识,称该色色弱二色视全色盲
病因 先天性色盲、后天性色盲
发生机率 男性约有 4%-8%、女性约有 0.2%-0.5%;白种人患有红绿色盲的比例高出接近一倍。
色盲分类 红绿色盲(red-green color blindness)、蓝黄色盲(blue-yellow color blindness)、全色盲(achromatopsia/total color blindness)、部分色弱、三原色盲
色盲检查 石原氏色盲测试、色线束试验、颜色混合测定器、眼电图
改善 色盲眼镜、疾病改善

动物色盲研究

  • 猴子色盲的研究

经研究者发现,约 130 种新世界猴中(除了夜猴属和吼猴属之外)多数具有色盲,旧世界的灵长类动物(包括智人)大多能看见人类看见的全部色彩。 研究者推论之所以在新世界猴中多数具有色盲的性状,是经过适应性演化的结果。

色盲于人类祖先来说为不利条件(无法分辨果实熟成与否、有毒动物的警告色等),然而研究提出假说推测色盲对新世界猴为有利条件,使其能够屏除色彩讯号的干扰而专注于形体质地,较有机会能躲避随环境色彩“拟态”的猎食者。且具高敏感三色视觉的生物在低光环境时其视觉功能下降差距过大会形成劣势,具有色盲的生物体,环境光的条件优劣对其视力造成的影响相对较小,为其生存的一大优势[28]

  • 治愈松鼠猴的先天性色盲

在 2009 年时,华盛顿大学(University of Washington)的 Neitz 教授的研究团队成功治好了 2 只天生色盲的猴子,他们找来 2 只成年的松鼠猴,分别取名为 Sam 和 Dalton。这种雄性的松鼠猴天生缺乏某种基因,跟人类的红绿色盲一样无法区分红绿色。研究人员利用病毒,将负责制造 L-opsin 感色蛋白的基因注入猴子体内,如此当猴子的眼睛接受到不同波长的光刺激时,会产生 3 种感色蛋白(包括 L-opsin 感色蛋白),从而能感知到颜色。之后研究人员让 Sam 和 Dalton 在灰色的电脑萤幕上找出不同颜色的区块,找对后给予奖励,从刚开始的随机敲击萤幕,到注射 5 个月后它们的成功率越来越高,研究人员认为这是它们恢复了分辨红绿色视觉的证明[29][30]

  • 夜视眼药水

2019年,麻省大学医学院和中国科技大学的研究团队成功开发一种奈米天线溶液,应用于眼睛时能让实验鼠将近红外线转换为感官细胞可见的绿光,并于晚上看到平常看不到的红外线。此理论应可适用于所有哺乳动物,这项技术将来有望让人类获得肉眼可见红外光的能力。[31]


特殊案例--蓝光诱发之后天性红绿色盲合并暗适应减退

事件:根据2019年的新闻报导,一名16岁刘姓少女从六月下旬放暑假后,手机不离身,深夜关闭室内大灯,仍在床上滑手机,每天都超过十小时。开学后多次“闯绿灯”险出车祸,经就诊确认成了“红绿色盲”。收治少女的辅英科大附设医院医师洪启庭指出,该个案因长时间滑手机造成“蓝光诱发之后天性红绿色盲合并暗适应减退”,为全球首桩确诊案例。 诊断:洪启庭指出,造成少女色盲的原因是视网膜上的杆细胞(负责暗适应)与锥细胞(负责颜色分辨)受到长时间高能量蓝光的“氧化压力”影响,进而在视网膜的多层细胞附近产生自由基与活化氧,此两种物质会攻击细胞使其受伤,才会产生后天性色盲与暗适应变差等现象。 争议: 1.林口长庚医院眼科部视网膜科主任黄奕修表示,红绿色盲通常是先天性的;若是后天视网膜病变受损,大都是蓝色和黄色失调,红色和绿色因颜色差别大,较不易受影响。该医师对这起案例的病因存疑,另文献上并无类似案例,临床上亦不曾有过手机蓝光导致红绿色盲的案例。猛滑手机 少女成色盲? 2.台北慈济医院眼科部蔡明霖主治医师表示,此处应为“色弱”而非“色盲”。色盲属于先天性,且不会恢复,但色弱则可能属先天性,或因病变等因素而导致的后天性症状,后天性失去辨色能力的病例也多属于色弱;在光线充足的情况下,色弱者的变色能力尚属正常,而光线不足时,辨色力就会出现问题。被破坏的感光细胞是无法再生的,根据原报导中少女已经恢复视力的线索,蔡明霖分析,少女感光细胞如果只有受伤的话,可能是借由抗氧化剂等方式去缓解患部的氧化程度,使细胞得以逐渐复原,因此重获视力。鉴往知来! 从少女病例谈蓝光


复视(Diplopia)

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Diplopia

患有此视功能障碍的人会把一个物体看成两个;即使有正常的视力,也无法产生立体的视觉,有些病患则会有头晕、头痛、恶心、歪头等症状。复视产生的原理是因为一只眼睛的影像落在黄斑部的小凹,而另一眼的影像却不落在小凹上。落在小凹上的影像永远比不落在小凹上的影像清晰,于是形成两个影像。

复视又可分为单眼复视与双眼复视:

单眼复视是由于眼部本身疾病所引起,原因有屈光不正(特别是散光)、角膜病变、白内障等等,双眼复视则是眼肌或其支配的脑神经病变所引起。其原因有肌无力症、糖尿病、甲状腺突眼症等等,也可能是双眼协调不良所导致。

复视该如何治疗?单眼复视须找出疾病的原因,对症下药,如:配载眼镜、白内障摘除手术。双眼复视则因原因不同有不一样的治疗方法,对于小角度的眼位偏斜,可借助棱镜眼镜来减轻症状。若棱镜角度大于10度,则会考虑以眼肌手术矫正斜视,或将外伤后被卡住的外眼肌矫正复位。对于脑神经或脑病变所造成的复视,则需要药物治疗或外科手术,如: 脑瘤切除。此外也可透过治疗肌无力来改善复视。[32]

色彩通用设计(Color Universal Design)

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对于辨色能力正常的人来说,要分辨红色和绿色的交通号志相当简单,但若换作是红绿色盲患者,便会无法分辨,并造成危险。色彩通用设计即是针对色觉障碍者的设计辅助,使其也可和正常辨色能力者一样,顺利分辨颜色。致力于推动色彩通用设计的民间团体,以及设计实作案例等详细资料,可参见色彩通用设计

色彩通用设计的要旨为 3+1 原则:

  1. 调整亮度、增加彩度,并使用同色系而深浅不同的色彩。
  2. 改变形状或增加图示、增加纹路。
  3. 确保在沟通时易于表达颜色的名称。
  4. 设计出视觉上友善且美丽的样式。

而日本东京慈惠会医科大学解剖学讲座的冈部正隆教授,与东京大学分子细胞生物研究所的伊藤启教授也对此提出了三大设计方针:

  1. 挑选颜色时,应选用大部分色盲也可以认知的颜色,可辅以调整亮度,与使用同色系而深浅不同的方式。
  2. 不让颜色成为唯一的辨识标准,可丰富化图形与型态的设计,让资讯可由图示来区分。
  3. 需要时,在资料上标示其所使用的颜色,例如路线图与三联单等。

薄暮现象(Purkinje Shift)

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又称柏金赫现象或浦金野现象,指人类从亮环境移动到暗环境时,视觉由彩度(视锥负责)转换成优先分辨明暗(视杆负责),最敏感光源从长波长(如红色)转变为短波长(如蓝色)的现象。在高明度光源中,红色的明度比蓝色强 10 倍;在低明度时,则是蓝色比红色强 16 倍。当外界光度低时,只有对光线较敏感的视杆细胞能受刺激而产生黑白影像,视锥细胞因活跃度降低而使人类无法清晰辨识颜色。

这种效应会在不同的照明水平下引入颜色对比度的差异。例如:在明亮的阳光下,天竺葵花瓣在暗绿色的叶子或相邻的蓝色花瓣的衬托下呈现出鲜红色,但在黄昏时观看同一景象时却相反,红色花瓣呈现出深红色或黑色,叶子和蓝色的花瓣则显得相对明亮。

  • 其他实例:
  1. 红色警告标志在白天明亮显眼,在黄昏变成不饱和带灰调的红色,到了晚上只剩灰黑色。
  2. 明适应时对红色和橙色看起来较亮,而在暗适应时则对蓝色光看起来较亮。
  3. 电影里的月亮会调成蓝色,配合的低光度背景。
  4. 消防员夜间出勤会戴红色护目镜,来提前进入暗适应。
  5. 波兰司机晚上撞死穿红色夹克的行人,被判无罪。

色彩恒常性(color constancy)

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洋装可依两种方法理解: * 黄色照明下的黑色和蓝色连衣裙(左图)或 * 蓝色照明下的白色和金色连衣裙(右图)

我们可以把“色彩恒常性”解释成一种主观认定的现象,因为色彩并不是真的恒常不变。在不同光源照明条件底下,物体表面所反射出来的色彩变化是非常剧烈的,但因为人类的色彩恒常性这种视觉功能,使得我们所看到的色彩,不会产生剧烈的变化,我们的生活才不至于眼花撩乱。

举例来说,路边的树叶在日光下,叶片中的绿色素吸收掉日光中的长波与短波,只将中波段的光线,也就是绿色,反射进我们眼里,因此我们会认为这片叶子是绿色的;然而同一片叶子在几乎只有长波的烛光下,看起来更像是红色的。物体的颜色明明受到光源影响而改变了,大脑却因为记忆,或先入为主的认知,自动修正色彩的变化。

另一个著名的例子为“黑蓝白金洋装”。事件的争议点在于该件裙子的颜色究竟是“白色与金色”或是“黑色与蓝色”,两派各自有众多拥护者,进而在社交媒体上掀起一阵风波。虽衣服设计师证明此洋装真实颜色为黑蓝,为何仍有许多人看到白金色呢?研究人员之后发现如果连衣裙是在人造黄色光线下展示的话,几乎所有受访者会看成黑色和蓝色,而如果照明具有蓝色偏差的话,他们就会看成白色与金色。

色彩互补理论(Color Opponency)

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在光学中,若两种色光同时呈现而产生白色视觉时,两种颜色即称“互为补色”。人类的视觉系统包含两种色彩感知的单位: 红绿系统、黄蓝系统、黑白系统,每一个单位都包含了一对互补色。互补色不会同时呈现,因此我们能够看到黄色(红加绿)或紫色(红加蓝)等多种混合的颜色,而无法感知到“红绿色”或“黄蓝色”。

  • 负后像(negatiüe afterimage)

指颜色刺激停止后,与此颜色有关的对立颜色处理系统被活化,因而产生原来颜色的补色。例如注视红圈 30 秒,再将视线移到白纸,纸上就会隐约出现绿色的圆圈。

四色视觉(Tetrachromacy)

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此种现象是指生物拥有四种不同光频率的感光受体,或指眼球中有四种感色的视锥细胞(相比人类,多出感应紫外线的锥状细胞)。而这样的视椎细胞基因为在 X 染色体上(参见红绿色盲条目),且有两种不同的等位基因,故两种基因所感知的光频率略有不同。因为这个基因位在 X 染色体上,使女性有机会拥有四色视觉。研究指出,约有 2~3% 的世界女性有这样优于常人的辨色能力[33]

黑暗适应(dark adaptation)

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关于为何眼睛可以在黑暗中适应,有两个原因:

  1. 瞳孔反射:瞳孔有如照相机的光圈,掌管进入眼睛中光线的多寡。当光线增加,副交感神经兴奋而瞳孔缩小,作用为避免过多光线进入视网膜而造成伤害;相反地,当光线减少,交感神经兴奋,使瞳孔放大而有更多光线进入,此过程可在一两秒内完成。
  2. 视紫质的合成:瞳孔的放大没办法完全解释眼睛适应黑暗。当我们走进暗室中,除了瞳孔会快速放大以外,此时视网膜上的视杆细胞会开始合成更多的视紫质,增加视杆细胞的感光能力,这也说明人在适应暗房常超过瞳孔缩放的时间。
     
    视网膜上的锥状、杆状细胞

不同于瞳孔反射的是,视紫质的合成所需时间依环境的光线而定。根据统计,在暗处 5 分钟内可生成 60% 的视紫质,约 30 分钟即可全部生成。例如要到户外观星的时候,如果刚从有灯光的室内走到室外,即使天空万里无云,周遭也没有光害,还是没办法看见所有星星,在黑暗中等待大约数十分钟的时间,会发现自己能看见的星星愈来愈多,原本只能看到比较明亮的星星,之后渐渐看见亮度低的星星。这就是因为在黑暗中,视杆细胞合成的视紫质增加,而眼睛对光线更为敏感,而适应黑暗。

视觉拥挤效应 (Visual crowding effect)

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当位在视野周围的物体旁边有其他物体围绕时,我们对它的辨识会变得特别困难。过去有研究者认为这样的现象类似于视觉的“双耳分听”,意即其中一眼注意在目标上,而另一眼则作为干扰器,视觉拥挤现象发生在皮质,但就该现象是发生在初级皮质(V1)、纹外皮质(V2~V5)还是后续的视觉产生过程,依然众说纷纭。而目前对于视觉拥挤效应的形成机制,研究者提出了几种可能的解释:
1.侧抑制(Lateral Inhibition):这是视觉系统中一个常见的现象,当一个神经元被激活时,会抑制其周围神经元的活动。在视觉拥挤的情况下,这种侧抑制可能会导致周围的物体干扰中央物体的识别。
2.特征结合(Feature Integration Theory):此理论认为视觉系统会将物体的不同特征(如颜色、形状、方向等)结合在一起形成整体的视觉感知。在拥挤的情况下,这些特征的结合可能会受到干扰,影响对中央物体的识别。
3.空间选择性注意(Spatial Selective Attention):这是指我们的注意力倾向于集中在某些空间区域,而忽略其他区域。在视觉拥挤的情况下,注意力可能被吸引到周围的物体上,而忽略了中央物体,导致识别困难。
4.侧向抑制(Lateral Masking):这是指当一个物体的轮廓被模糊或遮蔽时,会影响周围物体的识别。在视觉拥挤的情况下,周围的物体可能会模糊或遮蔽中央物体的轮廓,使得识别困难。
5.整合理论(Integration Theory): 此理论认为,视觉拥挤效应是由视觉系统中不同层次的信息整合过程所引起的。在拥挤环境中,视觉系统需要整合来自多个来源的信息,而这种整合过程可能会导致信息的混淆和失真,从而影响中央物体的辨识。

6.神经可塑性(Neural Plasticity): 研究表明,视觉拥挤效应可能与神经系统的可塑性有关。视觉系统在不同的视觉经验中会进行调整和适应,这种可塑性可能会影响我们在拥挤环境中对物体的识别能力。

视错觉

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视错觉(Optical illusion)是指当我们的视觉系统和大脑对外界的物理现象产生错误解读,从而导致我们看到的图像与现实不符的现象。这种错觉是由于视觉信号在传递过程中被大脑处理的方式所引起的。视错觉可以分为几种类型,包括:

  1. 几何错觉:这种错觉涉及形状、大小或位置的错误感知。例如,米勒-莱尔错觉(Müller-Lyer illusion),即使两条线段实际上是相等的,但由于其末端的箭头方向不同,一条线看起来会比另一条线长。
  2. 色彩错觉:这种错觉与颜色的感知有关。例如,棋盘错觉(Checker shadow illusion),在这个错觉中,即使A和B两个格子的颜色是相同的,但因为阴影的作用,它们看起来是不同的颜色。
  3. 运动错觉:这种错觉涉及对运动的错误感知。例如,旋转蛇错觉(Rotating snakes illusion),即使图像是静止的,我们却会感觉到它在旋转。
  4. 双关图像:这种错觉是一幅图像可以被解读为两种不同的图像。例如,老妇人/少女图(Young Girl/Old Woman illusion),同一幅画可以被看成一位年轻女孩或者一位老妇人。

文字乱序阅读

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根据剑桥大学团队研究,当具有了解词汇、句法的英文能力者阅读一段英文时,尽管单词中间的字母被打乱,只要每个单词的首尾字母正确,仍能够正常地被理解。而将这有趣的现象称为Typoglycemia。

例如下列的这段文字:

改动句子 原句子
I cdnuol't blveiee taht I cluod aulaclty uesdnatnrd waht I was rdanieg: the phaonmneel pweor of the hmuan mnid. Aoccdrnig to a rseearch taem at Cmabrigde Uinervtisy, it deosn't mttaer in waht oredr the ltteers in a wrod are, the olny iprmoatnt tihng is taht the frist and lsat ltteer be in the rghit pclae. The rset can be a taotl mses and you can sitll raed it wouthit a porbelm. Tihs is bcuseae the huamn mnid deos not raed ervey lteter by istlef, but the wrod as a wlohe. Scuh a cdonition is arppoiatrely cllaed Typoglycemia. Amzanig huh? Yaeh and you awlyas thguoht slpeling was ipmorantt. I couldn't believe that I could actually understand what I was reading: the phenomenal power of the human mind. According to a research team at Cambridge University, it doesn't matter in what order the letters in a word are, the only important thing is that the first and last letter be in the right place. The rest can be a total mess and you can still read it without a problem. This is because the human mind does not read every letter by itself, but the word as a whole. Such a condition is appropriately called Typoglycemia. Amazing, huh? Yeah and you always thought spelling was important.

只要是对语言有一定见解的人,面对由母语或者是相对熟悉的语言所小范围错误排列组合的句子,都能够了解其原本要表达的含义,这是基于长久以来的阅读认知习惯以及眼睛在阅读时能够读取文字数量所造成的。再加上“惯性思维”的影响,用以往的经验先入为主忽视了顺序的错乱,自动脑补其句子的排列。这种现象在某种意义上加快了我们在阅读时的速度。

  • 简介:

视觉暂留(英文:Persistence of vision)也称为正片后像,是光对视网膜所产生的视觉,在光停止作用后,仍然保留一段时间的现象,其具体应用是电影的拍摄和放映。原因是由视神经的反应速度造成的,其时值约是1/16秒,对于不同频率的光有不同的暂留时间。是现代影视、动画等视觉媒体制作和传播的根据。

  • 历史:
  1. 视觉暂留现象首先被中国人发现,在宋朝时的走马灯便是据历史记载中最早的视觉暂留运用
  2. 法国人保罗·罗盖在1828年发明了留影盘,它是一个被绳子在两面穿过的圆盘。盘的一个面画了一只鸟,另一面画了一个空笼子。当圆盘旋转时,鸟在笼子里出现了。这证明了当眼睛看到一系列图像时,它一次保留一个图像。
  • 应用:
  1. 我们日常使用的日光灯每秒大约熄灭100馀次,但我们基本感觉不到日光灯的闪动。
  2. 电影、电视、动画,利用许多张静止图片以一定速度播放,每张图片间会出现些许差距,使图片变成连续动作的画面,并且依照其画面扫描行数及图片出现的频率,在业界出现许多规格
  3. 乘坐地铁时,地铁运行稳定后,我们在地铁隧道中经常可以看到“动态”的宣传广告,仿佛有一幅屏幕在和列车同步前进,它们也是利用视觉暂留原理制成的。在隧道的一段墙壁上有一排长长的水平方向等距 1 米多、垂直安装的 LED 灯带,每条 LED 灯带相当于一列像素,上面分布著几百个发光点,如果列车静止下来,我们能看到每根LED 灯带上的各种颜色的光点。当列车快速运动起来,速度较为稳定的时候,我们就可以欣赏到动态画面了。如果列车的速度稍有变化,我们就会觉得画面的位置在动,向前移动或者向后移动

鸡尾酒会效应(cocktail party effect)

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鸡尾酒会效应(cocktail party effect,也称为 Selective attention 或 Selective hearing),由英国认知科学家科林·切瑞于1953年首次提出。。鸡尾酒会效应是指人在嘈杂环境中能够选择性地集中注意力在特定声音或对话上,同时忽略其他背景噪音。。也就是说,人类听觉有选择性注意的能力,我们会把认知资源放在与自身有关的来源或想关注的对象上,并忽略其他同时存在的干扰因子。此外,柴瑞也指出,人们可以从未注意的信号中过滤,并侦测出对自己而言重要的讯息。

柴瑞举例:“和朋友在鸡尾酒会交谈时,就算周围很吵,我们还是可以听到朋友在说什么。另一个例子是,若突然有人在我们与朋友交谈的过程中呼叫我们的名字时,我们会马上注意到。即使周围的交谈语言不是我们的母语,我们仍能注意到远处以母语说出的话语。这种情况下,母语的声音在我们听来会显得更为突出。”

  • 实例:柴瑞的研究
柴瑞在进行研究时,是以一项称为跟读的实验来进行测试[34]。在跟读实验中,受试者会载上耳机,但他们的左右耳会听到完全不同的句子,且听到的当下必须马上复诵其中一耳所听到的内容。实验结果发现,多数的受试者都能忽略某一耳的讯息并正确跟读另一耳所听到的句子。这显示人们可以将注意力选择性地投入某个事物上。
  • 实例:驾驶时通话的研究
研究人在驾驶时使用手机造成的音频刺激影响,目的在测试驾驶时的对话刺激与视觉刺激相结合时,是否会影响受试者的视觉注意力(如:将视觉由眼前的道路转移到他处)。此研究应用到前述跟读的实验技术,最后得出的结论是,视听刺激的结合确实有损驾驶员对空间和时间的判断,其中包括驾驶员对速度的判断、与平行车辆的距离以及对前方驾驶员突然刹车的延迟反应。
跟读技术也被用来模拟人们在开车时进行手机通话时,是否会因为手机放置的位置不同而造成注意力受影响程度的不同。研究指出,若声源来自于驾驶员前方,比起来自驾驶侧边,驾驶会有更短的反应延迟,也可以更准确地的跟读内容。这项研究得出的结论是,人们对视觉刺激的注意力能将听觉系统的注意力吸引到同一方向,使发出对话的手机放置在驾驶前方时,较不易让驾驶员分心,因为它最接近驾驶员所关注的前方道路(视觉刺激位置)。
  • 应用:语音辨识与军事侦察
这个效应在近几年被 Google AI 部门运用在音讯辨识技术上[35]。过去的辨识科技无法透过单一输入的方式分离多个音讯流,然而现在利用视觉结合音讯的理论训练 AI,成功地突破了音讯辨识技术的现有瓶颈。此技术被称为“LOOKING TO LISTEN”,主要是引用鸡尾酒会效应的原理来建立模型及训练。
一开始先利用现有影音资源,分离其音讯跟视源,再仿造鸡尾酒会场合,组合多个影像音讯形成多声源背景,并让人工智慧以深度学习判断视源中的嘴型与音讯的关联。受过训练的模型将可用于辨识独立的人声,因此这项技术在未来将有助于影片的后制,例如自动字幕生成器、会议影音处理等。另外,此效应亦可应用于军事方面。首先,军事侦察的目的是从复杂的电磁环境中,发现并跟踪有意义的信号,如敌方电台的电磁信号。军事侦察想实现的目的与人的双耳听觉系统相似,即从复杂的背景环境中提取有用的信号,且军事侦察同样需要确定目标的方位、内容、特征。
  • 应用:让机器人也具有鸡尾酒会效应
华盛顿大学的研究团队写出一套演算法,利用仿生人工神经网路,让机器学习辨认人声对话与环境背景音的差异,使其模拟人类大脑的鸡尾酒效应。研究成果显示,他们的演算法除了可以过滤掉那些背景环境的杂音外,在极度嘈杂的环境下,他们甚至能更进一步地精准定位人声的声音来源。也就是说,若是在两个人同时讲话的场合,这个演算法可以分辨出不同的声音来源,精准到 3.7 角度以内的位置差异,此机器亦可在八个人同时讲话的场合,分辨并定位不同人声来源。
  • 应用:让听觉受损的人也具有鸡尾酒会效应[36]
伯恩大学的研究团队为听力受损的人设计一套演算法,将其加入他们的助听设备里,并透过额外的麦克风收音,提升语音的识别能力。研究结果发现,最佳的麦克风放置位置是在额头前方,但此条件不切实际且难以实现。因此,研究团队开发出另一种模拟演算法,借由头后方的麦克风进行反算,进而推估原本额头前方的讯号,经过 20 多名受试者的问卷调查结果发现,这样的演算法与模拟方式会显著地提升收听品质,尤其是在吵杂的鸡尾酒会场合中,语音的分辨度将大幅提升。
  • 研究:鸡尾酒会效应对于长短期记忆的影响[37]
有两组实验,第一组是测验短期记忆的影响:他们首先给予受试者一份问卷与文章,在他们阅读的同时播放收音机,并请他们马上填写关于问卷与文章内容的问题;另一组则是测验长期记忆的影响:受试者一样获得同样的问卷与文章,阅读的同时也播放收音机,接著先请他们做几个无关的批判思考问题,最后请他们回答与问卷和文章相关的问题。透过最后的问题可以推算受试者的回忆精准度,借此判断鸡尾酒会效应对于长短期记忆的影响。研究结果预期长期记忆会因为受到干扰造成记忆的储存比较大的影响。

近期有研究(2023)[38]是关于在鸡尾酒会效应中视线的影响。在这项研究中,受试者面对五个以15度的间隔排列的扬声器,并固定住头部以并且使用眼动追踪器监控他们的眼睛位置。发现当眼睛注视目标扬声器时,表现最佳;当眼睛注视偏离目标时,表现则会受到影响,显示在没有视觉信息(如唇读)的多人交谈情境中,眼睛位置也会产生影响,当视觉与听觉的注意力在空间上一致时会有最佳表现。发现视觉空间的注意力会影响听觉空间的注意力,进而影响受试者在多人交谈的环境下辨识语言的清晰度。

  • 鸡尾酒效应的争议与例外

鸡尾酒会效应是一个复杂的现象,仍有一些争议和例外。以下是一些具体的例子:

  1. 注意力资源的分配:
    • 一些研究表明,人们在嘈杂环境中会将注意力集中在一个声音上,并忽略其他声音。例如,Cherry (1953) 的实验中,受试者能够跟读一个耳机中的句子,而忽略另一个耳机中的句子。
    • 另一些研究表明,人们可以同时注意多个声音,但会将更多的注意力分配给一个声音。例如,McCulloch et al. (2005) 的研究中,受试者能够跟读两个耳机中的句子,但对其中一个耳机的句子理解得更好。
  2. 视觉信息的影响:
    • 视觉信息可以帮助人们在嘈杂环境中选择性聆听特定声音。例如,Summerfield et al. (1999) 的研究中,受试者能够更好地理解一个说话者的声音,如果他们可以看到说话者的脸。
    • 然而,视觉信息并非总是必要的。例如,Bronkhorst and Plomp (1989) 的研究中,受试者能够在没有视觉信息的情况下跟读两个耳机中的句子。
  3. 其他因素的影响:
    • 鸡尾酒会效应会受到其他因素的影响,例如听觉能力、语言熟练程度和动机。例如,聴力受损的人可能更难在嘈杂环境中选择性聆听特定声音。
    • 此外,人们更有可能注意与他们相关或感兴趣的声音。例如,如果我们对某个话题感兴趣,我们更有可能注意与该话题相关的声音。
  • 总结

鸡尾酒会效应是人类听觉系统的一项重要功能,它使我们能够在嘈杂环境中进行有效的沟通。然而,鸡尾酒会效应并非总是完美的,它会受到多种因素的影响。研究人员正在探索鸡尾酒会效应的原理、应用和意义,以期开发出新的技术,改善人们在嘈杂环境中的听觉体验。

遮蔽效应

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遮蔽效应是来自一种刺激被另一种刺激遮掩或减弱的现象,但是原来的刺激并没有因此消失,而是因为大脑将其馀的声音给屏蔽掉。与鸡尾酒效应不同的是,其不限于听觉,在日常生活中,常常也会遇到嗅觉、味觉等感觉上的遮蔽效应。 以下举出一些各种感觉上遮蔽效应的例子:

  • 有些人会在流汗之前,先抹上体香剂以减弱可能会散发出的体味,减少他人嗅觉闻到臭味的可能。
  • 料理海鲜时,人们常以姜、葱、蒜等辛香料来掩盖原有的腥味,让人类的味觉感受不到本身食材的腥臭味。
  • 日本的厕所会装上消音装置,以流水声掩饰人们排泄所会发出的声音,以用来做刺激遮掩。
  • 咖啡厅与餐厅会拨放一些音乐,来掩盖其他桌所产生的说话声。
  • 下雨的时候,固定的雨声会遮蔽其他不规则频率的声音,是听觉上的遮蔽效应。

其中在听觉方面,遮蔽效应依时间的发生次序不同又可以分为频域遮蔽以及时域遮蔽:

  1. 频域遮蔽:又称为“同时遮蔽”,是因为一种声音被另一同时发出的声音所掩盖,也就是(能量)大的声音会盖过(能量)小的声音。例如:在 1kHz 频率上发出的声强较大的声音,可能会将在 1.1kHz 频率上声强较小的声音掩盖。科学上来说,就是一个声音的“听阈值”因另外一个或多个声音的存在而提高的现象,这影响了所要接收的主要讯息源,从而需要更大的能量去提升声音的音压之外,人在此恶性循环之下,长年累月,也确实会令听力有所损伤。
  2. 时域遮蔽:时域掩蔽的产生原因为人类的大脑在处理讯息时需要花费一定的时间,因此主要发生在时间上相邻的声音之间。而时域遮蔽又可区分为两小类:
    • 超前掩蔽:也就是噪音发生在想要听到的声音之前,且其持续的时间较短,大约只有 5~50ms。
    • 滞后掩蔽:噪音发生在想要听到的声音之后,持续时间较长,大约能够持续 50~200ms。
假设一个很响的声音后面紧跟著一个很弱的声音,而时间差在 200ms 之内,弱音就很难听到。
相反在弱音后紧跟著一个很强的音,而时间在 50ms 之内,弱音也是很难听到。当然这个对强弱音的音压差距也会产生不同的遮蔽程度。

日常生活上,人们基于遮蔽效应现象去提出不同的应用,最常用的就是可以帮助失眠人士入睡的“白噪音”或“粉红噪音”。

  • 白噪音:是一种功率谱密度为常数的随机讯号,在各个频段上的功率一致的,像是电风扇、空调、吹风机、电风扇等,发出来的嘶嘶声,声音平稳一致也是舒服的白噪音。
  • 粉红噪音:比白噪音更柔和,低频功率较强,由低频到高频递减,可谓一种“温和且令人舒适的噪音”。粉红噪音的声音更像是来自大自然的声音,如流水声、风吹过树叶的沙沙声或下雨的声音。

很多人睡不好,惊醒后又难以入睡,并非因为声音太吵或者生理上的因素,而是因为大脑察觉到环境有变化,产生警觉而睡不著,尤其是在浅眠的时候,这些影响会更加明显。 白噪音和粉红噪音,在频谱中,也是有著 20 至 20kHz 的频率内容,而且也是平均分配。所以对大部分突然而来的细微噪音提供了很好的遮蔽作用,从而令人不受干扰而不被惊醒,较易入睡。 有些新兴公司、安静的医疗场所,也会装有遮蔽系统(masking system)去防止对话声音过于明显和抑制可被听见的程度,系统主要都是发出全频的白噪音、粉红噪音等,用以遮蔽多数的声音讯号,发出的遮蔽音压愈大,所遮蔽的声音便愈多。当然过大的音量,可能又会造成噪音污染,所以一般达到可遮蔽的程度便足够。

幻听现象

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幻听在医学上被称为 Paracusia,意思为“听觉的不服从”,患者认为他们听到一个或是多个声音,但其实声音并不存在。而幻听可分为显性和隐性:

  • 显性幻听患者可以清楚地说明,声音是透过他的耳朵听来的,且来自外界,离他一定的距离出现。
  • 隐性幻听患者感觉声音不是来自外界,而是存在于他的脑子或肚子,但这种案例比较少见。

此外,幻听主要分成三种形式:

  1. 病人听到声音在说出他的想法。
  2. 病人听到很多的声音在争吵。
  3. 病人听见一些声音在叙述自己的行为。

除了这三种形式,还有其他类型的幻听,包括在脑内听到音乐在播放,一般是个人熟悉的歌曲。其成因可能是脑部曾经受损,或由听觉障碍、癫痫所引起,也有些幻听状况是脑中的声音在与自己对话或讨论。

幻听是最常见的幻觉障碍,是指以往听觉映像痕迹不自主的重现,它是大脑感觉区皮质的一种兴奋现象。另外先天的聋子,在患精神疾病时并不出现幻听。因为他们从来没有过听觉,所以脑中从来没有产生过感知映像,就不能产生表象而形成幻觉。

目前最主要治疗幻听的方式是使用能影响多巴胺代谢的抗精神病药物,如果幻听的成因是情绪障碍,则使用抗抑郁药或情绪稳定剂等其它药物,通常也会连同抗精神病药一起使用。这些治疗可能会短暂停止幻听的发生,同时心理治疗已被证实有助于降低幻听的强度和发生频率,但终究不能完全治愈,因为还是没有解决幻听问题的根源。

历史上最著名的幻听患者是作曲家罗伯特·舒曼(Robert Alexander Schumann),在其生命的最后阶段经历了幻听。舒曼的日记指出,他想像的 A5 音阶长期在耳朵里响著。音乐幻觉后来也变得越来越复杂,一天晚上,他声称作曲家舒伯特的鬼魂拜访他,并写下了他所听到的音乐。此后甚至说明自己听到天使合唱团为他歌唱,但随著病情续渐恶化,天使般的声音成为了魔鬼的声音。

导因
幻听的原因可能为强烈情绪、感觉器官疾患、感觉剥夺或中枢神经系统疾患。分别详述如下:

幻听原因 说明
情绪 伴有罪恶妄想的严重忧郁病人,可能会听到责骂自己的人声。这些人声倾向于片断地说零星字或短旬,如“无赖” 、“自杀算了”等负面词。
精神疾病 精神疾病患者可能出现幻听的症状,包括忧郁症患者以及双极性人格疾患(又称躁郁症,bipolar disorder)患者,其中又以思觉失调症(Schizophrenia)患者比例占大多数。
遭霸凌或虐待 儿时如有创伤性经验,可能导致之后出现施暴者的声音。
脑伤 发生重大意外如车祸等,导致创伤性脑部损伤(Traumatic Brain Injury, TBI)创伤性脑部损伤(Traumatic Brain Injury, TBI)可能会导致幻听的发生。
物质滥用 喝酒、吸毒过量导致脑部变异可能造成幻听。
营养不良 饥饿导致大脑营缺乏养分可能造成幻听。
周边感觉器官疾病 人声幻觉可发生于耳病,但通常中枢神经系统应该也存在一些病变。
感觉剥夺 若正常人所有进入刺激被减至最小程度,数小时之后他将开始幻觉。
大脑病变 大脑颞叶集额叶萎缩,导致听觉皮质出现功能异常,无法抑制原本不该存在的听觉电讯号而产生幻听症状,此症状通常发生于中老年人。
中枢神经系统疾患 中脑及大脑皮质之伤害能产生幻觉,通常为视幻觉,也可以是听幻觉(Mckay, Headlam, & Copolov,2000; Levitan, Ward, & Catts, 1999) ,另外也须特别注意听觉路径的神经系统生理学(Olsson & Nielzen, 1999) 。

常见影响
情况轻微的可能遭到别人轻视、排斥,情况严重的则会扰乱自己和他人正常生活秩序,久了以后,造成病人自尊心低落,社交功能退化,开始远离人群。

行为控制
所谓行为控制指的是借由特定的行为方法来减少发生幻觉的次数、强度及持续时间,即是以非药物的行为疗法达到有效地控制幻觉症状(Bill & James, 1995)。例如:可以请病人离开当时造成幻听的情境,找一些能让病人产生现实感的活动,利用参与活动转移注意力,增加或减少活动来改变病人感官感受或请病人变换姿势皆可减少幻听。

控制幻听的方法
幻听的控制方法有很多种,包括药物、团体分亭、行为控制等,而药物虽然对于控制幻听有部份效果,但却不一定能够完全控制幻听。例如 Carr 的实验中,有 54%的人在药物治疗后仍有幻听(Baker, 1995)。另外从研究中发现,接受药物治疗的病人,大约只有 30%可使幻听之声音消失,且须持续性服药;30%的病人表示即使服药,除了有焦虑、思考混乱的相关经验外,幻听之声音甚至有被加强的现象; 30%则表示药物没有任何影响(Buccheri, et al., 1996)。由此显示,有 2/3 受听幻觉影响的人无法自药物单方面获得有效的控制,因此药物的效果还是有限的。

根据 Buccheri , Tyrgstad, Kanas & Dowling(1997)的研究归纳出幻听的控制方法如下:

控制方法 说明
自我监控 由家属记录幻听发生之前兆,主要在注意使幻听发生变好或变坏之原因,使个案尽量避开导因,并进一步控制症状。
大声阅读 此为最有效之方法,可降低幻听程度及清晰度。
与人谈天 有研究认为假设幻听受注意力支配,则可利用口语以减少幻听。
看电视 借由视觉转移注意力,有助于减少幻听。
大喊停止、走阔 阻断幻觉输入或停止思考的技巧,可有效降低幻听,借此增加病人感官知觉感受以超越错觉。
以耳机听音乐 音乐透过耳机播放,为减轻幻听频率及程度最有效的行为控制策略,可转移病人注意力及灭轻焦虑。
药物控制 规律且持续地服用药物,帮助患者控制受幻听影响的程度
避免喝酒和吸毒 这些活动都会令到幻听干扰更加严重,应尽量避免
寻求专业协助 到医院或心理卫生中心求助,与专业人员会谈、寻求家人支持。如果有机会可以和别人或在团体治疗过程中,分享您幻听的干扰情形和处理心得。

如何对待患者

  • 鼓励病人尝试前述的控制方法。
  • 不要批评或责骂病人。
  • 评估病人幻听内容是否会造成病人或他人伤害,若因幻听以致出现暴力或自残的倾向时,需尽速送医诊治。
  • 减少不必要的环境刺激。
  • 告诉病人现在正发生什么事、他正在做什么事等,以增加其对现实感受,并在病人谈论真实的事物时给予称赞、鼓励。
  • 鼓励病人描述与幻听相关的想法、感受及行为,并且在与病人谈论幻听内容时,尽量用“声音”代替“他们”。
  • 引导病人察觉幻听所反映的真正需求,当症状发生时,主动关怀病人需求,并借由讨论与满足需求,减少幻听出现的频率。
  • 协助病人察觉幻听如何影响其日常生活与其活动能力,当病人察觉受影响时,可增加学习阻断幻听的动机。

错觉

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错觉又叫错误知觉,错觉是在特定条件下产生的对客观事物的歪曲知觉。在心理学研究中,错觉是指“假性幻觉”所呈现的状态,成因是大脑对于刺激的错误分析。当一个人将畏惧或焦虑的感受投射在外在物体与经验上,或是因为想像、虚构或错误的联想而产生畏惧或焦虑的感觉,就会产生“假性幻觉”。

然而,错觉与幻觉是截然不同的现象,前者是大脑对于刺激讯息的错误分析,后者则是在完全没有刺激的情况下,大脑仍感受到刺激。举例而言,当某甲在听见有人在呼叫他,但其实并没有人在叫他,这属于幻觉;若某甲误以为听见水流的声音,实际上是其他相似的声音,而非真正的水流声,才属于错觉。

错觉的种类常见的有两种:

1.视错觉(Optical illusion)

是指利用几何排列、视觉成像规律等方式,做出“视觉欺骗”的图示,并让人类产生视觉上的错觉。现代生活中,有许多艺术家利用视错觉进行创造,建筑师、室内设计师等可以利用视错觉的现象,设计出让物体看起来比实品更大或更小的效果。例如 莫里兹.柯尼利斯.艾雪(Mauritanian Cornelius Escher)则为透过错视创作的大家,其《不可能的瀑布》(1961)及《天与水 Sky and Water》(1938)即分别为几何学及图地反转错视的应用;而欧普艺术则为使用生理错觉及几何错视创造特殊光学效果之创作形式。
一般而言,视错觉可分为以下几种:

A. 几何学错觉

此类错觉能使视觉上所感受的大小、长度、面积、方向、角度等几何性质,与实际上测得的数字有明显的差距。最早的研究是 Oppel 在 1855 年发表的分割距离错觉[39],研究结果显示,未经分割的物品,看起来较经过分割者的面积小。例如:加斯特罗图形缪莱二氏错觉艾宾浩斯错觉赫林错觉波根多夫错觉等。


加斯特罗图形 缪莱二氏错觉 艾宾浩斯错觉 赫林错觉 波根多夫错觉
         
在此图中的两个图形是相同的,不过下面的看起来要大一些\ 在两条等长平行线段中,两端箭头向外的线段比两端箭头向内的线段看起来更长。 将两个大小相同的圆放置在一张图上,并让其中一个围绕较大的圆,另一个围绕较小的圆;围绕大圆的圆看起来比围绕小圆的圆小。 两条平行线受到斜线的影响,呈现弯曲状。 当一条直线被部分遮盖,分隔出的两条直线看起来不在一条直线上。

B. 生理错觉

成因是人类天生的视觉适应现象,意指在接受过久的刺激后,人类的感官会钝化,进而造成补色、视觉暂留。其中,补色是当视网膜上的细胞受到一定时间的光刺激后,对该色产生疲劳,因此在视线离开后,疲劳的细胞暂时无法作用,而未受刺激的细胞开始活动,产生另一种视觉感受,即是补色的残像;而视觉暂留是指一个物体在快速运动后,从视线中消失,但视线中仍继续保留其影像,故人仍能看见此物体,此错觉也被应用在动画以及电影上。相关的研究有:赫曼方格错觉马赫带(明度对比现象,为一种主观的边缘效应,当观察两块亮度不同的区域时,边界处亮度对比加强,使轮廓表现得相对明显)。

C. 认知错觉

 
鸭兔错觉

认知错觉的主要成因为知觉恒常性、上下文影响、对比效应、深度线索和透视、运动和时间等。认知错觉的产生通常是由多种因素共同作用的结果,理解这些错觉需要综合考虑生理和心理多方面的因素。

认知错觉的例子有鸭兔错觉图地反转

其中,鸭兔错觉的成因与多稳定知觉有关,指当一个模棱两可或双重影像可以被视为两种不同的物体时,我们的大脑会在这两种解释之间来回切换。而提示某个特定的部分(例如嘴巴或耳朵),或是提供额外的提示或改变背景(例如复活节)可以影响观察者看到鸭子或兔子的可能性,是由于上下文影响对认知错觉的影响。此外,观察者的过去经验和当下的心理状态会影响他们对图像的解释。曾经看过类似双重图像的人可能更容易在不同解释之间切换,则是由于经验的影响,具有更高认知灵活性的人通常也比其他人更容易在多种解释之间切换。

图地反转是指我们无法同时理解多个视觉对象时,当下会优先选择最好理解的对象,优先理解的对象称为“图 Figure”,其馀的对象称为“地 Ground”。此错觉是由于视觉系统无法同时将某个区域既看作图又看作地,因此会在这两者之间来回切换。这种倾向也与多稳定知觉相关。同样地,此错觉也会受到视觉提示和上下文的影响,促使大脑切换到某一种知觉解释。而当边缘讯息不足或模棱两可时,大脑就会在不同的知觉解释之间切换。

由上述例子可以发现,许多认知错觉是由我们眼睛和视觉神经的生理限制以及大脑的复杂处理过程共同造成的。这包括视觉讯息的初步感知以及大脑对这些讯息进行解释和整合的过程。

以上观点也有部分研究者持反对意见,根据William A. Haseltine在《心理学今日》网站上的文章《光学错觉的工作原理》,这些错觉主要是由于眼睛和视觉神经系统的限制,而不是更复杂的心理过程。[40]


2.错听

错听是指听觉上的错觉,让听者的耳朵、大脑察觉到客观上不存在、或不可能出现的声音。与错视一样,错听不必然是听者本身有生心理上的疾病,也可能是因某些相似的音高混淆了听觉系统,导致错听的产生,如:幽灵铃声、Deutsch 音阶错觉、双声道拍频等。而“Laurel 或 Yanny 争论”,亦是错听的著名例子。

2018年在网路上流传的一段由歌剧演唱家杰·奥伯利·强斯(Jay Aubrey Jones)于vocabulary.com所录制并发表的20万个单字参考发音之一的录音。网路上主要的争论点,在该段录音所发出的单字究竟是“Laurel”(/ˈlɔːrəl/ 或 /ˈlɒrəl/)抑或“Yanny”(/ˈjæni/),而根据Twitter网路调查显示,听取该段录音的逾50万名网友,当中有53%的人回答听见“Laurel”,剩下47%的人则表示听见“Yanny”的单字发音,其原因和声音的频率以及接收者年纪及平时所接触到的经验、语言或方言相关。明尼苏达大学听力科学教授班杰明·门生(Benjamin Munson)称,“Yanny”可于较高频率之下被听到,而“Laurel”则在较低频率之下被听到。高龄层由于罹患老年性耳聋,能听到较高频率的能力可能降低,所以通常会听到“Laurel”。

3.特殊错觉症状:假性地震症候群

假性地震症候群,又被称幻震、地震幻觉、心因性震颤、心理震颤,另有研究以“地震后头晕症候群”(post-earthquake dizziness syndrome)称之,系由日本地震学专家野村康之、地科专家户井辉,针对遭遇熊本大地震的居民进行研究后提出。此现象指人们在没有地震发生时,却感受到仿佛地震的晃动错觉和晕眩感,部分民众经历强震后,常见的身心压力反应之一,据统计有三分之一的人在地震后出现头晕、平衡困难、耳鸣、注意力不集中等症状。

有精神科医生认为,这可能是因本体感觉的幻觉、前庭平衡系统失衡,或是情绪紧绷加上身体的自律神经失调,造成大脑错觉产生,心理上产生类似“创伤”的反应。也有可能是平衡系统及周边的感觉受器被地震影响,才会出现瞬间失衡状况。另外,研究也显示大脑的皮质功能,在大地震之后会产生改变,引发地震后的晕眩和突发性震颤情况,特别容易好发在女性、高龄及高楼层住户。

空想性错视(Pareidolia)

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空想性错视,又称空想性错觉、幻想性错觉,是一种心理现象,意指大脑对外界的随机刺激(如:一个画面或一段声音)赋予其一个想像的实际意义,但其实此刺激并无任何意义。举例而言,人们常会将云朵看成动物、人脸、物品,而台湾野柳的女王头、鬼影人等也都算是一种空想性错视。

空想性错视通常在视觉感知中出现。在1982年由Anne Treisman和Stephen Schmidt进行的"Treisman and Schmidt's (1982) Feature Integration Theory"这个实验中,研究人员向受试者展示了一系列的字母和颜色,并要求他们尽可能快地报告他们所看到的。这些刺激可能是单独的字母,也可能是组合了字母和颜色的物体。例如:一个刺激可能是一个红色的 "T" 或一个绿色的 "O"。

实验设计中的关键是,有时这些字母和颜色会分开呈现,例如:受试者先看到一个红色的 "T",然后再看到一个绿色的 "O"。在这种情况下,受试者通常能够准确报告每个刺激的字母和颜色。然而当字母和颜色混合在一起呈现时,例如,一个绿色的 "T" 或一个红色的 "O",受试者可能会错误地报告了看到的物体的特征。这就是实验中观察到的视觉感知空想性错视现象。

在 2009 年的一项研究发现,那些被错视为人脸的物品在大脑的梭状回面孔区(FFA)产生了较早活化,和大脑看见人脸时所产生的反应相似,但人们看见其他常见物时,却没有这类的反应。该研究人员认为,由类似人脸的物品引发的人脸识别,属于大脑相对早期的处理过程,而非稍后的认知理解现象。2011 年的一项功能性磁共振成像研究揭示了类似的现象,反复展示那些“有意义的”形状会降低在看到正常物体时核磁共振的强度。以上研究结果都显示出人们在处理模糊的外界刺激时,会试图将其理解成已知的、熟悉的物品。

总而言之,与人脸相似的物品能活化大脑的认知过程,提醒观察者注意对方的情绪和一致性,而在大脑开始处理讯息前,甚至是在还未接收到讯息前,此过程或许就已经开始。这类研究也刚好说明了为什么人类能在瞬间将几个圆形、几条线条组成的几何图案,看作是人脸,而除了人类以外,野生动物身上也有类似功能。

相关现象

  • 有些人声称将音乐倒放时会产生不同的“隐藏讯息”,且在正放时无法听出来
  • 人们有时候会将一团黑影看成人形(或其他生物),称之为“鬼影人现象 (shadow person)”
  • 有时会有一些宗教信徒声称他们见到了宗教人物的脸,如:耶稣、菩萨等等
  • 人们将某些自然景物联想成某些特殊事物,如:台湾野柳的女王头、布切吉山脉的罗马尼亚狮身人面像…等等

麦格克效应(McGurk effect)

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麦格克效应(McGurk effect)首次刊载于1976 年Harry McGurk和John MacDonald在Nature杂志上发表,题为“Hearing Lips and Seeing Voices”的论文。研究内容提及,当“ga”与“ba”同时呈现与视觉及听觉时,多数受访者听到的是两者混和的“da”。

此为大脑在处理语音资讯时整合视觉与听觉的现象。当眼睛看到的声音与耳朵听到的另一声音互相冲突时,由枕叶处理的视觉讯息与颞叶处理的听觉讯息会在大脑中进行整合,成为大脑认为的讯息,而非将其中一方的讯息直接省略。这种作用机制可以帮助人在谈话时更快速且有效的接收他人的讯息,例如在吵杂的地点,人们还是能够大致理解谈话中的讯息

如看著一个人念“fa”的影片时,若实际播放的声音是“ba”,人们可能会误以为自己听到“fa”。感官整合能力较强者较容易受到此效应的影响。

参考BBC针对McGurk effect制作的影片[41]可以发现,即使播放音档相同,视觉影像也能影响受试者对于/b/或是/f/的语音感知。此外,触觉上也会发生类似的现象,例如:人们在辨识 p/b 时,会透过触觉感知气流是否突然经过,进而判断是哪个音。了解这种语言接收方式,便可解释讲电话时接收讯息的时候比较吃力的原因,乃是因为类似的感觉整合也可以帮助语言理解,甚至只是对肢体轻微吹气也可以影响ㄅ和ㄆ(双唇清塞音,送气与不送气)的辨知。

以下为近年来对于麦格克效应的相关研究:

内在因素

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  • 脑部伤害
两个大脑半球携手合作,能够整合来自视觉和听觉所接收的语言信息。麦格克效应更有可能发生在右脑观测人脸、左脑观察文字的右利手人们身上。
当人们的左侧大脑发生病变,视觉特征对于理解语言以及在言语(speech)和语言治疗(language therapy)上有很大帮助。左侧大脑半球病变的人们比正常的对照组表现出更明显的麦格克效应,视觉信息强烈的影响着这类人的语言感知。如果左脑半球出现损伤会导致语言感知的视觉节断性缺少,缺少对麦格科错觉的易感性。
右脑半球有所损伤的人,虽然他们任然有能力整合产生麦格克效应的信息,但是在只有视觉(visual-only)和视听(audio-visual)的集成任务上便显出有所减值。当听觉信号较弱,隐约能够听见时,视觉刺激的出现可以用来提高理解的水平。因此,右脑半球出现病变的人们比正常的对照组出现的麦格克效应较弱。
  • 疾病
具有以下病症者产生的麦格克效应较一般人弱:
  • 阅读困难:阅读障碍者在辅音串的感知与产生上较易遇到困难,这可能是他们产生麦格克效应较弱的原因。
  • 特殊语言障碍:特殊语言障碍者表现较弱麦格克效应,因为他们在语音感知中使用的视觉讯息较少,或较少去注意发音手势。
  • 自闭症谱系障碍:由于识别语音时的听觉和视觉方面有所缺陷,自闭症患者表现的麦格克效应较弱。
  • 阿兹海默症:阿兹海默症患者受到视觉刺激的影响较少,因此麦格克效应的表现较弱。
  • 精神分裂症:精神分裂症减慢了患者的视听整合,因此在语音感知中,精神分裂症患者比起视觉讯息更可能依赖听觉讯息。
  • 失语症:失语症患者在所有实验情况下(仅听觉、仅视觉、听觉与视觉),都显现对语音感知的受损,因此表现较弱的麦格克效应。

外在因素

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  • 视觉分心:若是在谈话中没有将注意力集中在视觉讯息(如中国人不会在交谈时凝视对方),麦格克效应造成的影响辨相对较少
  • 音节结构:“fa”、“ba”、“ga”等音节类似,麦格克效应较强
  • 语言的熟悉程度:若接收到的讯息并非熟悉的语言,则大脑无法做出有意义的解读,使麦格克效应减弱
  • 期望程度:当呈现的是听觉讯息与预期相同,麦格克效应会增强,反之,则会减弱甚至消失
  • 时间同步:当是觉讯息与听觉讯息不同步时,麦格克效应减弱

另外交错配音、个体差异、物理任务分流等也可能会对麦格克效应产生影响

其他因素

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  • 语言损伤影响听觉
早期的研究发现特殊语言损伤(SLI)患者在言语辨识理解方面较有困难。言语辨识同样包括听觉和视觉信息的整合,实验中对五十六名学前儿童进行研究,以检测其听、视觉整合能力,受试者一半有特殊语言损伤,一半没有。实验流程如下:
  1. 让儿童“看与听”一名女性念“bi”和“gi”的影片
  2. 让儿童“听”同一名女性念“bi”、“di”和“gi”的音档。
  3. 从儿童“看”同一名女性念“bi”的影片,但“听”该女性念“gi”的音档,来测试视觉输入对言语感知的影响(即麦格克效应)。
研究结果显示,两组儿童在纯听觉状态,以及一致的听、视觉状态下,识别言语标志的表现最好;相反地,在不一致的听、视觉条件下,语言能力正常组比 SLI 组表现出更强的麦格克效应。
  • 视力不好影响听力
视力不好的人一旦摘下眼镜,往往感觉眼前一片模糊,而令一般人感到惊讶的是,听力也可能因此受到影响。美国加州大学心理学教授劳伦斯·罗森布鲁姆表示,虽然学界中对此现象的研究不多,但事实的确如此。他解释,人体各种感官是相互交叉使用的,虽然直觉地认为在使用听力的过程中不会使用视力,但事实上是会的。在交流过程中,特别是面对面交流时,人们会一直关注对方嘴唇的活动,并同步观察其牙齿和舌头活动所传递的信息。因此,如果摘下眼镜看不清东西,聆听声音的确可能更费劲。
此一现象也可用上述的“麦格克效应”解释。假如看到萤幕上出现的嘴型是“ba、ba、ba”,但是耳朵听到的是“ga、ga、ga”时,大脑会整合两种互相冲突的讯息,并找出一个合理的解释。因此,经过大脑整合两种感官接受的资讯后,便会判别声音为“da、da、da”。早期研究认为,人们的各种感官区会先各自接收信息,经过大脑神经皮质综合处理后形成新的理解,但后来的研究表明,其实感知和理解过程是同时交错进行的。
  • 声音诱发闪光幻觉
当一个闪光伴随着两声哔哔声时,人们有时候也会看到两个虚幻的连续闪光。之前的试验显示当涉及到人们对于这种幻觉的倾向度时个体之间存在强烈的不同。英国伦敦大学的一位神经系统科学家本杰明-德-哈斯说道:有的人几乎每次遇到伴随有两声哔哔声的闪光时都会出现幻觉,其他人几乎从来都不会看到第二次闪光。这些差异提醒德-哈斯和他的同事们或许看到幻觉和看不到幻觉的那些人的大脑结构存在差异。为了查明此事,研究人员通过磁共振成像分析了29个志愿者的大脑而且用闪光和哔哔声对他们进行了测试。这些志愿者平均有62%的机会能够看到幻觉,一些人只有2%的机会看到幻觉,而其它人则100%能看到。他们发现一个人大脑中与视觉有关的视觉皮层越小,就越有可能体验到这种幻觉。

幻肢痛及疗法

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早在 16 世纪,法国的外科医生巴雷(Ambroise Pare)已经注意到幻肢的存在,关于幻肢的民间传说也不胜枚举。“幻肢”这个名词则是费城著名的神经科医生维米奇尔在 1872 年开始使用。他观察美国南北战争后在士兵身上广泛发生的幻肢现象,并用假名在当时流行的通俗杂志《Lippincott's Journal》发表幻肢的第一篇文章。

幻肢痛(phantom limb pain)

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幻肢痛是一种神秘而令人烦恼的现象,通常发生在截肢、瘫痪或天生肢体缺陷的人身上。患者会在不存在的肢体区域感受到无法忍受的疼痛。值得注意的是,若在截肢前肢体已经长期处于不适的状态,会增加幻肢痛发生的机率。幻肢痛最常见于因外伤导致截肢的病患。
幻肢痛的严重程度可能会受多种因素影响,例如压力、焦虑和天气变化等。在一些情况下,忙碌或进行按摩残肢可能有助于减轻痛楚。此外,幻肢病患还可能感受到其他异常的感觉,如热、冷、痒、挤压或炙热等。
过去对幻肢痛的解释包括肢体截肢后神经会形成神经瘤(neuroma)的理论,这些神经瘤易发炎且容易受刺激,导致纷乱的信息传递至大脑,使其误以为肢体仍然存在。现代更常见的观点是,截肢导致原本肢体的感觉输入消失,同时压觉、触觉等输入也将消失。大脑接收区失去了这些输入后,周边神经会将讯息传输到原本接收不到讯息的感觉区,造成从其他部位传入的讯号被解释为遗失的肢体的输入。
拉玛钱德朗(V. S. Ramachandran)的研究提出了幻肢感知的新模型,他发现当截肢者的某些身体部位(如脸部)受到刺激时,由于大脑皮质中相关感觉区的重组,此刺激会被错误地解释为来自截肢部位的感觉。例如,手部神经在大脑皮质的投射区域与脸部和躯干区相邻。当手部被截去时,手部传入大脑的神经失去了作用,而脸部或躯干区的神经纤维则会向旁延伸至手部区域,从而使从脸部传出的讯息也能到达手部区域,这就解释了为何患者会在脸被碰到时,感受手被触碰的感觉。

疗法

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  • 目前并没有药物能够完全治疗幻肢痛,只能“缓解”疼痛的症状,如下列 4 种:
    • 三环抗忧郁剂(Tricyclic antidepressants)
    • 抗癫痫药物(anticonvulsant)
    • 类鸦片药物(Opioids)
    • 阿斯匹灵(Aspirin、 acetylsalicylic acid)的止痛药物
  • 非药物治疗方式,则有以下六种:
    • 经皮神经电刺激(TENS):这种方式常用于缓解肌肉酸痛,其概念为透过仪器释放的微小电流刺激非痛觉、低阈值的输入神经元,使本该传导至大脑的痛觉讯号被抑制。生活中,揉著碰撞位置附近的头皮也是该疗法的简易版。
    • 脊髓刺激疗法(Spinal cord stimulation):概念大致与前者相同,但需要将电极植入皮下,并在脊髓旁放置另一个电极。脊髓的神经传导会被电极电流刺激。这个刺激干扰传向大脑的神经冲动,减低幻肢的疼痛。
    • 针灸(Acupuncture):来自于中医,常被用来治疗慢性疼痛,医师会将消毒过的细针,插入身体的特定部位(穴位),产生得气的感觉,来达到缓解疼痛的效果。此外,美国国家生物技术资讯中心(National Center for Biotechnology Information)的研究也指出,针灸对于幻肢痛治疗有正面效果
  • 镜像疗法(Mirror box therapy):将镜子放在完好及被截肢的肢体中间,病人会在被截肢的地方看到另一边完好的手或是脚的镜像。此时病人可以伸展或使用健侧的肢体,借由视觉对脑的影响力比本体觉、触觉还要大的原理,欺骗大脑失去的肢体还在,使得邻近感觉区的神经信号较不会侵入,缓解大脑产生的幻肢痛。大多数的人在短时间之后会产生一种很怪异的感受,觉得镜子中的手就是他们身体的一部份。镜像疗法也可以帮助中风、神经损伤后手臂或腿部瘫痪的病患,借由健侧与患侧同时做一样的事(如翻书),来活化运动神经元,增进功能。镜像治疗使中风偏瘫者手功能进步的疗效显著,效果甚至可持续 6 个月以上,并且无副作用及侵入性。
  • AR模拟肢体:瑞典查尔姆斯理工大学的研究者卡塔尔发表的一项实验中,试图透过扩增实境技术(AR)模拟肢体,帮助病人重新设定大脑,缓和幻肢疼痛。研究人员运用 Myo 手势操作臂环来侦测残馀肢体上的动作电位,并句此判断病人想运用失去的肢体做什么动作。接著在萤幕中病人的影像上,以扩增实境合成出虚拟的肢体。虚拟肢体会代替病人的断肢做出想做的动作,病人看著萤幕中的虚拟动作,类似镜像疗法,只是扩增实境合成的影像还保留有自己失去的肢体,而且还能随心所欲的动作,这比起只是单纯的照镜子更多了真实感。研究团队将此一技术运用在 14 名慢性幻肢疼痛最严重、难治的病人身上,这些患者均已受平均长达10年的幻肢疼痛折磨,其中4名病人有固定服用药物,其馀则因为过去的治疗完全无法减轻疼痛,所以没有接受任何治疗。这项 AR 疗程总计 6 周,进行超过 12 次。结果令研究团队十分振奋,因为最后一次疗程时,病人反应疼痛减轻率高达5成,平日疼痛复发的频率也减少了一半,有 2 名病人更因此而大幅减药,一名减量 33%,一名减量 81%。
  • 冷冻疗法(cryoablation therapy):2016年,美国艾莫瑞大学医学院(Emory UniversitySchool of Medicine)研究团队在介入放射学学会(Society of Interventional Radiology)于加拿大温哥华举行的2016年年度科学大会上,发表最新研究报告指出,介入放射科医师采用冷冻疗法,透过最低侵入性的方式实施冷冻治疗,能够有效改善截肢患者的幻肢痛问题。艾莫瑞大学医学院介入放射学部副教授普罗勒欧葛(David Prologo)表示,有了冷冻疗法,幻肢痛患者终于可以有解决截肢后遗症的有效方式。在这项研究当中,共有20名患有幻肢痛的截肢病人接受研究人员施以冷冻疗法。在以10分为满分的疼痛指数表当中,接受冷冻疗法之前,患者幻肢疼痛指数平均为6.4分。等到完成冷冻疗法之后的45天,患者回报幻肢疼痛的指数,平均仅为2.4分。
  • 虚拟现实疗法(Virtual Reality Therapy, VRT):虚拟现实疗法在幻肢痛治疗中的应用起源于对镜像疗法(Mirror Therapy, MT)的改进。镜像疗法由 V. S. Ramachandran 在 1990 年代提出,利用镜子反射健肢的动作来模拟缺失肢体的存在,从而减轻疼痛。随著虚拟现实技术的发展,研究者开始探索其在幻肢痛治疗中的潜力。虚拟现实疗法利用沉浸式虚拟环境来模拟肢体的存在和动作。患者佩戴虚拟现实头盔,可以看到并控制虚拟的肢体,进行各种动作。这些动作通过反馈机制刺激大脑,使其重新组织感觉和运动区域,从而减轻幻肢痛。虚拟现实疗法的进一步发展包括多感官虚拟现实技术的应用,如加入触觉反馈和音效,增强沉浸感和治疗效果。例如,Murray et al. (2020) 在《Pain Medicine》上的研究强调,通过触觉反馈和视觉同步,患者能够更加真实地感受到虚拟肢体的存在,从而更有效地减轻疼痛。虚拟现实疗法已经在多个临床试验中显示出其有效性和安全性,成为治疗幻肢痛的有力工具。然而,仍有一些挑战需要克服,包括技术的普及性和成本问题,以及不同患者间的个体差异。

具争议性的治疗方式: 在幻肢痛的相关资料中,常见的正规治疗幻肢痛的方式只有上述,以下三种治疗方式在资料中并未被提及,且无相关实验证实其治疗成效,无法查证其真实性。

  • 催眠:用催眠的方法使求治者的意识范围变得极度狭窄,借助暗示性语言,以消除病理心理和躯体障碍的一种心理治疗方法。通过催眠方法,将人诱导进入一种特殊的意识状态,将医生的言语或动作整合入患者的思维和情感,从而产生治疗效果。
  • 生物回馈疗法(Biofeedback):利用现代生理科学仪器,通过人体内生理或病理信息的自身反馈,使患者经过特殊训练后,进行有意识的“意念”控制和心理训练,通过内脏学习达到随意调节自身躯体机能,从而消除病理过程、恢复身心健康。
  • 麻醉:截肢时除了全身麻醉之外也对患部使用局部麻醉,可有效预防幻肢、幻肢痛的产生。

幻肢实验-橡胶手错觉

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受试者要将自己戴了橡胶手套的手臂从视线中移除(例如用一块布遮住手臂和身体连接的地方),而另一只橡胶手套则塞填充物并放在 受试者看的到的地方。然后,他们戴了手套的真手和橡胶手同时被抚摸,在受试者只能看到橡胶手的情况下,持续抚摸橡胶手和真手。3分钟后,他们会有种橡胶手就是自己的手的错觉。

接著,当橡胶手被锤子猛击、或者被针扎的时候,受试者都会做出“自身手臂受到刺激”的反应,例如缩一下脖子。此实验除了增加心理学家对于感觉与知觉的了解外,更让疼痛等相关症状出现了新的层面之治疗方式。

Autonomous Sensory Meridian Response (ASMR) ,又称为“自主性感官经络反应”或“自发性知觉神经反应”,是一种对于视觉、听觉、触觉、嗅觉等其他知觉从颅内、头皮、后背以及四肢等周边部位受到刺激而产生一种轻柔、愉悦的感觉,也会产生例如头颈皮肤骚痒、引起鸡皮疙瘩等反应。

ASMR通常在听到某些声音或体验特定触感时会引起,常由特定的视觉或听觉刺激所触发,由自主意志触发的情况则较少见。也因此,网路上出现了许多旨在触发 ASMR 的影片或音乐档案,其中有超过 1,300 万个在 YouTube 上发布。

虽然许多人报告认为ASMR能带来放松和愉悦的感觉,但科学界尚未对其机制进行充分研究,因此无法确定其是否真正存在或对人体有何影响。ASMR现象的本质和分类仍存在著很大争议,目前也仍然缺乏科学解释或研究数据以支持相关说法。

ASMR 是在网路论坛上由用户珍妮佛艾伦(Jennifer Allen)提出,他表示选择这些单词来诠释此现象较为客观及舒适,能够避免争议性的含意,进而做科学化、临床化的讨论。以下是他假设它们具有这些含意:

意思 解释
Autonomous(A,自主性) 自发的、自治的、有或没有控制
Sensory(S,感官) 跟感官或感觉有关
Meridian(M,经络) 表示高峰、高潮或最高点发展
Response(R,反应) 意指由外部或内部事物触发的体验

虽然上述用词看似具备科学专业的背书,但无论是此现象和命名都没有经过严谨的研究来加以证实。因此,ASMR的命名可说仅仅是网路流行文化下的一种特殊新兴用语及影片分类,并不具有科学的背书或验证。

值得一提的是,根据近年研究显示,受试者在 MRI 扫描仪中透过屏幕和耳机观看了几段 ASMR 片段,研究发现受试者在提出自己有颤抖感时,与他们未提出颤抖感的时段相比,不同时段内的大脑活动具有显著的差异。颤抖时大脑区域最活跃的是伏隔核(Nucleus accumbens)、前额叶皮质(Prefrontal cortex)、岛叶(Insula)及次要体感皮层(Sensory cortex)。研究员认为这些与先前在社交交往和音乐性的抖颤等体验中,观察到的脑区活跃情形类似[42]

ASMR 的当代历史始于 2007 年的一个与健康主题相关的讨论论坛网站上,该网站名为“稳定健康”。一名 21 岁的注册用户以化名“okaywhatever”提交了一个帖子,描述其从小就经历一种特殊的感觉,那相当于在皮肤上追踪手指所刺激的效果,但通常是由看似随意和不相关的触觉交流事件所触发的,例如“观看木偶戏”或“正在读故事”。

许多其他人回复此帖子表示都曾经历过“okaywhatever”所描述的感觉,也就是对目睹世俗事件的回应。这个交汇处促成许多基于网络位置的形成,这些位置旨在促进对大量轶事证据的进一步讨论和现象的分析,但没有一致同意的名称,也没有任何科学数据或解释。

触发

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ASMR 通常由突然的刺激引起,称为“触发因素”。ASMR 最常见的是由特定的听觉或视觉刺激所触发,像是日常生活中人际关系互动中的听觉和视觉,也会被特定的音讯和影片触发。2017 年一个对 130 位调查受访者的研究发现,音调偏低、声音复杂、节奏缓慢以及注重细节的影片片段对触发非常有效[43]。ASMR 的特点是“结合了正面的感觉,与皮肤上有一种独特类似静电状的刺痛感”(tingle)。

值得注意的是,许多ASMR听众在长期聆听ASMR音档后,会渐渐失去该刺痛感和愉悦感,在听众间普遍将该现象称为“免疫”。然而,这此现象同样也未经严谨的科学研究证实。

相关触发因素:

  • 耳语(Whisper)
  • 环境噪声
  • 白噪音(white noise)与粉红噪音(pink noise)
  • 个人关注角色扮演
  • 临床角色扮演
  • 触感 (Touch)
  • 清理耳朵


耳语最能引发ASMR
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有关ASMR医疗作用的研究并不多,迄今主要是调查研究,归纳经历者的体会。今年3月发表于期刊《Multisensory Research》的研究,由新加坡詹姆斯‧库克大学及英国伦敦大学金匠学院的心理学学者负责,向两组分别报称曾经历及从未经历ASMR人士作问卷调查,了解对其个性、同理心的影响。

综合而言,曾经历者拥有较坦诚开放的个性,但责任感则较逊,相较没有经历者,他们勇于尝试新事物,却不甘于萧规曹随的行事方式。同理心方面,他们爱幻想,乐于关顾别人,具有一份感性,易投入小说、电影,懂体谅、关注别人的困境。 研究更从曾经历组别归纳出一些现象,包括:

  • 观看引发ASMR片段的动机,主要希望得到松弛、有助入睡、减轻焦虑
  • 首3项能引起身体刺痛感的ASMR触发源,依次为耳语、脆裂声、个人专注。
  • 首3项引起ASMR的触发源,分别为耳语、模拟温泉体验、擦头发。当中85%受访者表示耳语能引起ASMR,54%更达致强烈的程度。

应用

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1.美国歌手 Billie Eilish 的歌曲<<Bad Guy>>
编曲中包含了歌曲开头吃面的吸面声,以及歌手自身特殊的低沉嗓音,形成有如泡沫被成群戳破的效果,给听者一种颅骨震动的舒服听觉。
2. IKEA (“Oddly IKEA”: IKEA ASMR)
IKEA曾经发布了长达25分钟的ASMR广告, 放大了手与家具触碰的声音来刺激观众的感官,给人一种耳目一新的质感。
3. 肯德基(KFChill - Finger Lickin’ Good Vibes
肯德基也曾经发过类似的影片, 大自然的声音与炸鸡声融为一体,无限挑动著观众的食欲。
4. 全家便利商店
全家便利商店于 2019 年也跟上 ASMR 的潮流,推出了相关影片。影片当中有熟悉的开门声、结帐声、咖啡机…等等不同种类的声音,参杂其中,主要都是店内常常听见的声音。听久了之后,其实我们会渐渐忽略掉这些声音,把他们当作环境的背景音乐,类似于白噪音的效果。
5. Apple
美国苹果公司 Apple,在 2019 年的时候,推出了四支 ASMR 的影片。

书籍影音

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书籍

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1. 《假如给我三天光明》(The Story of My Life: Three Day to See)

  • 原文作者:海伦 ‧ 凯勒(Helen Adams Keller)
  • 译者:郭庭瑄,叶懿慧
  • 出版者:爱米粒
  • 简介:本书讲述又聋又盲的作者的个人成长故事,尤其她在导师安·苏利文的帮助下如何克服身心障碍,学会运用每一种知觉,尽情体会这个世界的快乐和美丽,掌握了与世界交流能力。

2. 《芒果猫》(A Mango-Shaped Space)

  • 作者:温蒂 ‧ 梅斯(Wendy Mass)
  • 译者:林劭贞
  • 出版者:小鲁文化
  • 简介:本书透过一个能从数字、声音、字母中看到各种颜色的“共感觉”女孩,带领读者跟随主角感受她的心理困扰与成长。

3. 《打开认识世界的窗口︰知觉与错觉》

  • 作者:张明
  • 出版者:科学出版社
  • 简介:本书介绍了各种感知觉现象,内容包括感觉和脑的功能、知觉的形成及其特征、空间的知觉和错觉、几何图形错觉、运动错觉、颜色错觉和各种不可思议的感知觉现象。

4. 《气味之谜:主宰人类现在与未来生存的神秘感官》

  • 作者:瑞秋.赫兹(Rachel Herz)
  • 译者:李晓筠
  • 出版者:方言文化
  • 简介:本书作者是声名远播的全球嗅觉领导专家,融合了科学研究结果、接触过的个案、令人莞尔的趣闻、鲜少人知的真相,以及丰富的学养和动人的笔触,娓娓道出这个对人类有极大影响却一直受到轻忽的感官,是如何地丰富与主宰我们的人生。

5. 《脑袋装了2000出歌剧的人》(MUSICOPHILIA: Tales of Music and the Brain)

  • 作者:奥立佛.萨克斯(Oliver Sacks)
  • 译者:廖月娟
  • 出版者:天下文化
  • 简介:本书作者是神经内科医师,他发现音乐比语言占用更多脑细胞。身兼业馀音乐家的萨克斯,用感性的笔调,带领我们一窥当大脑遇上音乐是怎样的情景,把神经科学幻化成一则则奇异的故事。

6. 《感官攻略:世界顶尖实验心理学家教你如何用五感打造更愉快健康的生活》(Sensehacking)

  • 作者:查尔斯.史宾斯(Charles Spence)
  • 译者:陈锦慧
  • 出版者:商周出版
  • 简介:本书透过尖端感官科学,告诉我们各种感官在大自然中、家里、工作场所,以及各式情境中如何互动,并影响我们的心智与行动。

7. 《知觉:心理学的解释》(Perception: A Psychological Explanation)

  • 作者:Richard J. Gregory
  • 出版者:牛津大学出版社
  • 简介:书中探讨了视觉、听觉、触觉等各种感知现象的运作方式,并解释了错觉和感知的互动关系。作者通过生动的例子和实验研究,向读者展示了人类感知能力的惊人复杂性,并阐述了相关理论和观点。该书不仅适合心理学专业人士,也对一般读者了解自身感知方式和心理运作方式有所帮助。

影音

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  1. 亚尼赛斯:你的大脑如何幻想出你意识到的现实(2017)
  2. 错觉怎样欺骗你的大脑(2016)
  3. Specific Nerve Energy Doctrine
  4. Concept of Lateral Inhibition
  5. Absolute threshold of sensation
  6. BizBasics: "Weber-Fechner Law of Pricing" with Ron Wilcox
  7. Weber Fechner law and Steven Power law | Sensory physiology lectures
  8. Try The McGurk Effect! - Horizon: Is Seeing Believing? - BBC Two
  9. 【李四端的云端世界】2012/09/29 这种记忆力"恐怖"! 全球 33 人"超忆症"
  10. Do You Hear "Yanny" or "Laurel"? (SOLVED with SCIENCE)
  11. 公视人生剧展-脸盲

电影

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  1. 末日情缘(英语:Perfect Sense)
    导演:大卫·麦肯齐
    年份:2011
    简介:本电影讲述有著情感缺失的两位男女主角,在某个会让人类失去嗅觉、味觉、听觉的病毒肆虐下,两人相遇,相知,却难相爱,可在染病之下,一层层感官消失,但感情好像随者感知消失慢慢明朗......
  2. 失明(英语:Sightless)
    导演:库珀·卡尔
    年份:2020
    简介:本电影讲述女主角 Ellen 在一次意外之下失去了视力,在一间公寓生活时,不知是否是因为失去视力所以对外界十分敏感,他开始怀疑起对他展现爱意的看护工、态度诡异的员警、给予他警告的邻居.....而他怀疑的心情达到最高点时,他受不了压抑的心情,从 13 楼的公寓往下跳,没想到却毫发无伤......
  3. 暂时停止呼吸(英语:Don't Breathe)
    导演:费德·阿瓦雷兹
    年份:2016
    简介:本电影描述了洛琪、亚历克斯与钱鬼这个偷窃三人组,他们的行窃范围大多在底特律这个鬼城,有一天他们在找新目标时,发现有一个独居的退役老盲人,这位老盲人马上就成了这群饿狼的新目标,他们本以为这会是一场轻松的行窃,没想到这个夜晚才是他们恶梦的开始......老盲人有著无与伦比的听声辨位的能力,且房里有许多陷阱,渐渐的,同伙一个一个牺牲,洛琪只能暂时停止呼吸......
  4. 蒙上你的眼(英语:Bird Box)
    导演:苏珊娜·比尔
    年份:2018
    简介:本电影由乔许·梅勒曼所著同名小说改编,突然间世界出现了一灭绝性的事件,人们只知道,跟那个不知名的怪物对上眼,生命就会结束...... 梅乐莉·海耶斯带著妹妹去产检的路上,遇到了这场灾难,他的妹妹死在路上,而他回家与家人团聚、逃亡的过程中,件事了人性的冷暖,他的丈夫也死在路上,只剩下他孤身一人带者两个小孩独自前往是将上唯一的避难所......
  5. 骇客任务(英语:The Matrix)
    导演:华卓斯基姊妹
    年份:1999
    简介:《骇客任务》故事叙述电脑骇客尼欧,他不断地寻找母体的真相,虽然神秘又无法捉摸,但他相信母体正以无法想像的邪恶方式控制著他的人生,让他难以获得真正的自由,他寄望于一位名为莫斐斯的传奇人物能够告诉他答案,莫斐斯被视为当世最危险的人物,但是当尼欧透过崔妮蒂找到莫斐斯的时候,莫斐斯却告诉他:“没人能告诉你母体是什么,你必须亲眼目睹。”进入真实世界后的尼欧面临下一个问题:他是不是莫斐斯找寻了一生的“那个人”?
  6. 攻壳机动队(英语:Ghost in the Shell)
    导演:神山健治
    年份:1989
    简介:描述 21 世纪,在虚构的日本城市新滨市,经过第三次和第四次世界大战洗礼的近未来,在这个时代,科技已可将人类除大脑外的所有身体器官,用生化电子的义体代替,并将人类大脑改装成与具有网路功能的电子脑。然而新型态的科技必然会产生新型态的犯罪,骇客直接透过网路入侵大脑、窜改记忆的电子犯罪层出不穷 ,日本政府因此专门成立了首相直属的特别情报机构“公安九课”应对这种新兴的犯罪。
  7. 银翼杀手(英语:Blade Runner)
    导演:雷利史考特
    年份:1982
    简介:改编自菲利普·K·迪克 1968 年的小说《仿生人会否梦见电子羊?》,故事背景设定在 2019 年的洛杉矶,一个黑暗混乱却又立体霓红广告充斥,荒废末日感的城市。当时不少人早已移民外星球,而科技上则可以制造出和人类外观举止无法辨认的人造人(仿生人),但人造人主要的用途在于战争、外星开拓等人类不愿意从事的劳役工作。因有不少人造人背叛逃逸。洛杉矶警局(LAPD)当中有个特殊的编制,专门追捕逃逸的人造人,并强迫他们“退役”(亦即就地正法。),该种职务被称做银翼杀手 Blade Runner.
  8. 盗梦侦探(英语:パプリカ)
    导演:今敏
    年份:2006
    简介:梦境机器“DC mini”是一台能够进入人的梦境中进行精神治疗的机器,在梦境中寻找造成心理疾病的根源,并予以根治。一场偷窃事故,三台“DC mini”遭窃,随著机器落入未知的坏人手中,几位研究员相继发疯,陷入集体梦境不可自拔,精神治疗医师“千叶敦子博士”决定以梦侦探“小辣椒”的身分起手调查,一场在梦境与现实之间的追逐战也随之展开…
  9. 全面启动(英语:Inception)
    导演:克里斯多福诺兰 年份:2010
    简介:唐姆柯比是一名技术高超的神偷,不过他偷窃的目标物绝对涉及最危险、最神秘的范畴。他专门趁目标对象呈睡眠状态之际,也就是人类心智最脆弱时,深入他的潜意识偷取最宝贵的秘密。柯比的天赋异禀使他成为邪恶企业间谍活动炙手可热的当红炸子鸡,却也使他成为国际逃犯,并导致他失去他所爱的一切。 如今,柯比获得能够平反一切,让一切事情重新获得弥补的机会,最后一份工作能够使他重新回到原来的人生,他唯一的机会就是完成“造梦”的工作,也就是将梦境再造这项不可能的任务。柯比这次不只要展开他娴熟的潜意识抢案,还必须率领他的专家团队扭转乾坤,他们的使命不是偷取构想,而是植入构想,只要他们成功,这就是完美的犯罪。然而,无论这个团队的事先计划多么周详、专门技能多么充分,这个危险敌人似乎都能预测到他们的一举一动,但也唯有柯比能掌握这个敌人的行踪。
  10. 爱上变身情人(韩语:뷰티 인사이드)
    导演:白宗烈
    年份:2015
    简介:禹镇在每天睡醒时都会变成不同人的模样,不论男女,不论老少,他只有在起床的那一刻才知道今天要用什么身分生活。在邂逅了怡秀之后,他尽一切办法想维持住那天的容颜,最终却还是没办法。在发现了禹镇的秘密之后,他们之间的爱情要如何走下去?

参考资料

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期刊资料

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  21. 噪音的学问:两类听觉“遮蔽效应”
  22. 李进褔 第二章 心理学理论基础
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  24. 你知道你的情绪触发因素吗
  25. 镜像治疗
  26. 低周波治疗
  27. 脊髓神经刺激疗法
  28. 你不知道的5大针灸妙用
  29. 心灵力量能治病?
  30. 生物反馈疗法
  31. 镜面触觉联觉


注解

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