眼睛也能“聽”

林賽君　曾東萍

“突如其來的冷空氣使得交通陷于癱瘓，情緒低落的旅客擠滿了火車站。車站擴(kuò)音器不斷播報(bào)交通最新狀況的聲音與人群的嘈雜聲混雜，幾乎令人窒息——盡管吵鬧的聲音在火車站大廳內(nèi)回響繚繞，然而我依然獲得了到達(dá)目的地所需要的準(zhǔn)確信息，甚至同時(shí)可以順利地和一群同路人聊天?！?/p>

很多人都有過與上述類似的場景體驗(yàn)。但絕大多數(shù)人都不會意識到我們大腦在這一過程中的出色表現(xiàn)——它通過怎樣的一種方式接收和處理傳送到我們耳朵的、未經(jīng)過濾的龐大聲音信息?大腦怎樣做到將我們所聽到的和看到的或者感覺到的聯(lián)系起來?又如何把我們的感官刺激和周圍環(huán)境結(jié)合起來?

馬克斯·普朗克學(xué)會認(rèn)知過程生理學(xué)研究院院長尼克斯說：“當(dāng)我們對這些問題開始感興趣的時(shí)候，我非常驚訝，對于大腦如何處理聲學(xué)信號，我們竟然知之甚少?！迸c聽力不同的是，大腦在視覺方面的表現(xiàn)是科學(xué)家最初開始感興趣的研究，并已經(jīng)取得非常好的成績。尼克斯對此作出的解釋是：“大部分人聽力出現(xiàn)問題都是因?yàn)槎伿軗p，而不是大腦的問題?！彼砸恢币詠?，研究大腦對于聲音信號的內(nèi)部作用總是處于次要的地位。

視覺影響聽覺

尼克斯將聽覺的探察任務(wù)交到一位年輕的同事凱瑟手上。凱瑟和他的美國同事佩特科采取的第一步是為位于顳葉的聽覺皮層繪制出一幅非常精確的地圖。解剖學(xué)研究顯示聽覺中樞與我們之前所認(rèn)識的視覺中樞一樣也被分成多個(gè)區(qū)域。為了更精確地證明這個(gè)觀點(diǎn)，凱瑟和佩特科采用核磁共振成像技術(shù)研究獼猴的大腦。

佩特科解釋說：“獼猴等動物非常適合用來做分析。因?yàn)樗麄兊拇竽X結(jié)構(gòu)與人類非常相似，而在人類身上直接檢測大腦的神經(jīng)活動是不可能的?！睘槔L制出聽覺皮層的地圖，研究人員給實(shí)驗(yàn)室的動物播放不同頻率的音調(diào)。同時(shí)運(yùn)用核磁共振成像技術(shù)觀察動物大腦工作時(shí)的狀態(tài)。如此做，他們識別到11個(gè)耳聽區(qū)，而所有的這些耳聽區(qū)都展現(xiàn)了完整的聲譜。

馬普學(xué)會的科學(xué)家繪制的聽覺中樞地圖現(xiàn)在被用作基礎(chǔ)工具，來探求單個(gè)耳聽區(qū)所扮演的角色、不同耳聽區(qū)相互之間的作用、以及它們可能受到的其他感官刺激的影響。

研究人員為用于實(shí)驗(yàn)的猴子播放它們曾經(jīng)生活的自然環(huán)境中產(chǎn)生的聲音，如樹葉的沙沙聲。正如所預(yù)測的一樣，核磁共振成像技術(shù)通過大腦活動的增加顯示出聽覺皮層對所給的刺激產(chǎn)生了反應(yīng)。如果研究人員同時(shí)給猴子播放一段動物在矮樹叢中奔跑的影片，猴子的聽覺中樞會更加活躍。

但接下來的情況遠(yuǎn)不止于此：當(dāng)影片只有畫面而沒有背景聲音時(shí)，聽覺中樞居然仍然出現(xiàn)微微的活動信號!而當(dāng)影片只顯示顏色和一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而不顯示自然物體時(shí)，猴子大腦的聽覺區(qū)域并沒有出現(xiàn)活動的信號。

看到的，聽到的和摸到的

凱瑟解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果的意義時(shí)說：“實(shí)驗(yàn)顯示，不同種感官的刺激很明顯是結(jié)合起來的，且在信息到達(dá)大腦后立即發(fā)生結(jié)合?！彼麄冊讷J猴身上發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象與其他科學(xué)家在人類身上觀察到的情況異常相像。

比如，牛津大學(xué)的一個(gè)工作組2001年研究發(fā)現(xiàn)，聲音和光學(xué)信號在言語知覺中會相互增強(qiáng)。說話者的嘴唇上下張合足以使參與實(shí)驗(yàn)的志愿者的聽覺皮層處于警惕狀態(tài)——即使說話者只是為了發(fā)出聲音而胡言亂語。然而，如果說話者的臉部表現(xiàn)出一副無知覺的樣子，志愿者的聽覺皮層就會顯然處于完全不活躍的狀態(tài)。

但并不是聽覺中樞所有的區(qū)域都會對所見到的產(chǎn)生反應(yīng)。研究人員發(fā)現(xiàn)，只有聽覺中樞的末端(后部區(qū)域)才會對光學(xué)信號產(chǎn)生反應(yīng)。凱瑟說：“大腦也同樣實(shí)行勞動力分工。”

聽覺中樞的后部區(qū)域不僅僅對光學(xué)刺激產(chǎn)生反應(yīng)，對觸覺信息也同樣能做出反應(yīng)。這是馬普學(xué)會的科學(xué)家在一項(xiàng)深入實(shí)驗(yàn)中得出的發(fā)現(xiàn)：在給猴子播放一種噪音的同時(shí)用電刷(類似于刷洗瓶子用的刷子)刺激猴子的手和腳。結(jié)果，附加的刺激確實(shí)加強(qiáng)了聽覺皮層后部的運(yùn)動。

所以，視覺、聽覺和觸覺這一系列感知的共同合作使得我們對周圍環(huán)境的認(rèn)識盡可能趨向于現(xiàn)實(shí)和完整。

那么，在聯(lián)系感官刺激的時(shí)候，聽覺皮層是否會扮演一個(gè)特殊的角色呢?或許未必。凱瑟稱：“我們可以大膽地假定大腦中存在專門的系統(tǒng)用來聯(lián)結(jié)所有感官中樞的感知。”對于人類和猿，這種特殊的系統(tǒng)有可能是視覺系統(tǒng)，因?yàn)橐曈X刺激對其他感官系統(tǒng)的影響是最大的。

倫敦大學(xué)的一個(gè)研究組早在2000年就已經(jīng)觀察到觸覺和視覺之間存在聯(lián)系。在他們的測試項(xiàng)目中，視覺皮層活動的加強(qiáng)并不只是因?yàn)闇y試參與者看到光從自己手的附近閃過，還由于他們的手指同時(shí)感覺到附近的振動。

感知為什么要聯(lián)結(jié)

我們?nèi)匀徊磺宄鈱W(xué)和觸覺信號加強(qiáng)聽覺的活動能帶來什么好處。這真的能幫助我們聽得更好嗎?還是能讓我們更快速地了解自己所處的環(huán)境情形?凱瑟認(rèn)為：“我們現(xiàn)在還不能很肯定地回答這個(gè)問題。因?yàn)椋懿恍?，我們所測量的信號并不能告訴我們它的任何功能?！彼Ｍ麑淼膶?shí)驗(yàn)?zāi)軌蚪沂境鲐灤┯诼犛X、視覺和觸覺背后的這條線的實(shí)際意義。

科學(xué)家對感官綜合作用的效果顯然已經(jīng)有足夠的了解。不僅聲音的空間位置能通過光學(xué)和聲音之間的相互作用得到更好的確認(rèn)，對話語的理解也能因此受益。參加過喧鬧的晚會的人都知道，跟一個(gè)離自己比較遠(yuǎn)的人對話，如果我們能看到對方的嘴唇如何運(yùn)動的情形，那么就能更好地理解對方的講話。尼克斯解釋說：“這是因?yàn)槲覀兊拇竽X將聲音和講話的視覺刺激結(jié)合起來，而且顯然這種結(jié)合是在聽覺皮層發(fā)生?！?/p>