多感觉整合:大脑如何处理多种感觉信息

作者: 东华君

来源: 脑人言

发布日期: 2019-08-30

本文探讨了多感觉整合的概念,即大脑如何整合来自不同感觉的信息,并举例说明了这种整合如何影响我们的感知和认知。文章通过实验和心理学效应,如“McGurk effect”,展示了视觉和听觉信息如何相互作用,以及这种整合如何创造新的信息。

我们人类拥有五种的感觉:视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉。这些感觉被分成不同类型,是否意味着它们之间不会相互影响?有人说自己摘下眼镜之后听力下降了,还有人说自己能够听到彩虹的颜色,这些是胡说,还是其中自有科学道理?

首先,我们来做一个有趣的实验。方法很简单,找一个小伙伴,面对面坐好,然后对他/她说句“elephant juice”——说的时候不要发出声音,只做出嘴型便可。你的小伙伴“听”到了什么?

这时,对方的答案多半很有趣。虽然你说的是“elephant juice” ,但是对方大概率会认为你说的就是“I love you” 。原因很简单,因为当我们说 “elephant juice” 和 “I love you” 的时候,嘴型的变化非常相似。由于后者对于我们而言更为常见,我们的大脑便很容易根据嘴型产生误判。

这一实验,可以很直观地向我们传递一个有趣的信息:我们接收到的某些信息不是来自单一感觉,而是多种感觉整合的结果。并且,如果我们将这些感觉信息进行分离的话,可能会对我们大脑的判断产生误导。多感觉整合能增强已获取的信息。这些现象涉及的原理被称为“多感觉整合”,是神经科学和心理学领域比较有趣的一类研究。

多感觉整合主要研究来自不同感觉方式的信息——例如视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉和自我运动——被神经系统整合的过程。

由于长期生活在包含了各种刺激信息的丰富环境,动物和人类早就进化出了一整套健全又高效的多感觉整合机制。该机制是适应行为的核心,影响着我们生活的方方面面,可以说无所不在。既然多感觉整合这么普遍,为什么我们平常感觉不到呢?最主要的原因大概是它太普遍了,我们早已习以为常。

另一个有趣的原因是,多感觉整合的强度大小与单一感觉的强弱有很紧密的关系。简单地说,当单一感觉比较强时,多感觉整合后增加的强度相对较小,不易被察觉;当每个单一感觉都比较微弱时,多感觉整合后增加的强度相对更大,甚至要大于之前两种感觉强度之和。日常生活中的单一刺激信息(视觉)通常比较强,可能会导致多感觉整合不易被察觉。

单一感觉信息强度越弱,多感觉整合越明显。

上图描述的是在大脑中参与多感觉整合的一个关键脑区——上丘中的神经细胞对视觉和听觉信息整合的反应情况。当一只狗在远处时,我们同时看到它的移动,听到它的叫声,脑中神经细胞对多感觉整合信息的反应强度要远大于只接收单一感觉信息(看到/听到)的情况。而当它趴在我们窗户上时,因为单一感觉信息都变得特别强烈了,这种多感觉整合虽然也会存在,但是增加的强度会相对降低,不易被察觉。

上面这个例子说明了多感觉整合能增强(和减弱)已获取信息的能力。这也是我们在学习新的事物时一直强调多感觉信息输入的原因之一。比如,学习语言的时候老师就一直强调:听、说、读、写一样都不能落下。我小时候就不理解为什么要这样做,背单词的时候总有一个疑问:为什么看到单词后还要读出来,在心里默念不就行了么?事实证明,单独看或者听的效果不如双管齐下。可惜的是,我在读了神经生物学博士之后才深刻地体会到这一道理。

多感觉整合能创造新的信息。一个著名的例子是心理学中被称为"McGurk effect"的经典概念。"McGurk effect"说的是语音感知过程中听觉和视觉之间存在相互作用:有时人类的听觉会过多地受到视觉的影响,从而产生错误的认知。在这个视频里,单独的看/听的话,我们会发现这位男士做出的是“ga ga ga”的口型,声音是“ba ba ba” 音节。

但是如果同时接收视觉和听觉信息,我们的大脑就会觉得听到的是“da da da”的音节。

"McGurk effect"虽然很出名,但是并不常见。大家最熟悉的例子可能是大脑产生味道(taste)的过程。事实上,我们老早就已经有所体会——小时候,妈妈会捏着鼻子给我们喂药,告诉我们这么做能让药变得不那么苦。

现在回过头来想想,不少人可能会觉得挺奇怪:鼻子里面又没有味觉感受器,怎么还可以 “闻” 出酸甜苦咸鲜?这正是多感觉信息在脑内整合的结果——关于药物的味觉、嗅觉、视觉信息经过舌头、鼻子、眼睛等感觉器官的收集之后,会在脑内整合成一种全新的、包含了多种感觉信息的味道。

虽然长大后的我们不会再有捏着鼻子吃药的体验,但闻出味道的情况仍然存在。每当我们感冒或者鼻炎发作的时候,胃口就会不好——吃菜时只能感觉到咸淡,完全体会不到饭菜的美味,甚至会产生“味同嚼蜡”的感觉。这正是由于鼻子失灵导致嗅觉信息获取受阻,进而导致我们无法感知饭菜“全方位立体化”的味道。所以说,我们对一道好菜要求色、香、味俱全,一点都没毛病~

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