我們?nèi)绾胃兄澜?/h1>
2005-04-29 00:44:03
大自然探索 2005年4期
編譯／方陵生
我們能夠在瞬間將熟悉的朋友認(rèn)出來(lái)，無(wú)論看到的是正面臉形，還是側(cè)面輪廓，水或僅僅只是一個(gè)背影；我們能夠區(qū)別數(shù)百萬(wàn)種不同的色彩和一萬(wàn)種不同的氣味；我們能夠感覺(jué)得到哪怕一根羽毛掠過(guò)我們的皮膚。這一切做起來(lái)似乎都不費(fèi)吹灰之力，只要我們用眼睛看，用耳朵傾聽(tīng)，就能感知世間萬(wàn)物。我們是怎么做到的呢?
所有的感覺(jué)來(lái)自大腦
我們通過(guò)各種感覺(jué)感知世界。我們所看到的、聽(tīng)到的、感覺(jué)到的、聞到的或者嘗到的所有信息通過(guò)無(wú)數(shù)的感覺(jué)細(xì)胞傳送到大腦，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的處理后反饋出來(lái)，就形成了我們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)。
通常我們認(rèn)為人的感覺(jué)有五種：視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)和味覺(jué)。它們讓我們了解到周?chē)S富多彩的世界。但是現(xiàn)在科學(xué)家認(rèn)為我們還有其他幾種感覺(jué)，比如疼痛、壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)等，也是我們對(duì)外部世界的感覺(jué)，這幾種感覺(jué)都可以歸入“觸覺(jué)”之中，主管這部分感覺(jué)的大腦叫做軀體感覺(jué)區(qū)域，這些感覺(jué)指的是除視覺(jué)、味覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和其他基本感覺(jué)器官外身體各部分的感覺(jué)。
雖然我們對(duì)各種感覺(jué)早已習(xí)以為常，不足為奇，但是每一種人體感覺(jué)都是非常珍貴、無(wú)可替代的。通常人們認(rèn)為，與其他感官殘缺比較起來(lái)，失明是最為可怕的，但是聾啞可能是更為嚴(yán)重的殘疾，特別是在生命的初期，人生之初是小孩開(kāi)始學(xué)習(xí)語(yǔ)言、學(xué)會(huì)與世界溝通的寶貴時(shí)期。
這也正是海倫·凱勒為什么那么了不起的原因，出生19個(gè)月時(shí)的一場(chǎng)大病，使她失去了視力和聽(tīng)力，幾乎剛來(lái)到人世間，面對(duì)的就是一片黑暗的無(wú)聲世界。她的老師安妮·蘇莉文將她從這種可怕的黑暗和孤獨(dú)中救了出來(lái)，她通過(guò)在小女孩的手心中擊打發(fā)出各種信號(hào)，告訴她世間萬(wàn)物都有名稱，字母可以組成字詞，人們用它們來(lái)表達(dá)愿望和想法。
海倫·凱勒后來(lái)成為一名作家，她的事跡成為殘疾人的榜樣。海倫的成就歸功于她的毅力以及老師和家庭的幫助，但同時(shí)也說(shuō)明當(dāng)人失去某一種感官時(shí)(對(duì)于海倫而言是兩種)，另一種感官(對(duì)于海倫而言是觸覺(jué))通過(guò)訓(xùn)練有可能得到強(qiáng)化，用來(lái)彌補(bǔ)失去的功能，至少可以部分地得到彌補(bǔ)。
事實(shí)上，我們?nèi)祟惖母泄俨⒉荒芨兄獠课锢硎澜绲乃刑卣鳎热缑鄯淠軌蚩匆?jiàn)紫外線光，而我們?nèi)祟惥蜔o(wú)法看到；響尾蛇能夠看見(jiàn)紅外線光，我們?nèi)祟愐矡o(wú)法看到。我們的神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)于光譜波長(zhǎng)等特征的識(shí)別是有所選擇的，這一切都受到我們的基因、過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)以及當(dāng)時(shí)的注意程度等因素的限制和影響。
對(duì)于習(xí)以為常的靜物我們可能會(huì)視而不見(jiàn)，聽(tīng)?wèi)T了的周?chē)氖煜ぢ曇舨辉僖鹱⒁?，厚運(yùn)動(dòng)衫穿上身與皮膚接觸的感覺(jué)也會(huì)很快被忽略。我們的觸覺(jué)細(xì)胞～開(kāi)始非常警覺(jué)，它似乎渴望一種新奇感，過(guò)一會(huì)兒它的反應(yīng)就會(huì)淡薄，似乎在說(shuō)：“噢，還是那樣”，于是便不再在意。正因?yàn)檫@樣我們才不會(huì)老是集中在某一件事上而影響我們正常的生活、學(xué)習(xí)和工作。
如果周?chē)h(huán)境有所變化，我們就會(huì)注意，因?yàn)檫@也許意味著危險(xiǎn)或者機(jī)會(huì)。比如一只蚊子落在你的腿上，腿上的觸覺(jué)細(xì)胞會(huì)立即將信息傳送到大腦的特定部位，大腦瞬間就作出反應(yīng)，我們會(huì)準(zhǔn)確地在蚊子停留的部位將它拍死。大腦各個(gè)區(qū)域分管著身體各部分，我們的手臂和腿腳雖然占著身體很大比例，但在大腦中所占的比例卻很??；相反，我們的臉和手卻相對(duì)敏感和復(fù)雜，在大腦中占有較大的比例，特別是我們指尖的反應(yīng)最為敏感。
我們?nèi)绾胃兄?/p>
當(dāng)一個(gè)紅色的球向我們滾過(guò)來(lái)的時(shí)候，我們立刻看到它的顏色、形狀以及它的運(yùn)動(dòng)，但是大腦處理這些信息卻是分開(kāi)來(lái)做的。如果將神經(jīng)元比做計(jì)算機(jī)的話，那么它的速度是比較慢的，從輸入到輸出需要幾毫秒的時(shí)間，但是我們卻能在瞬間看到東西，這是因?yàn)槲覀兊母泄傧到y(tǒng)對(duì)于多重信息是并行處理的。
視桿細(xì)胞是視網(wǎng)膜上的光感受細(xì)胞，它讓我們即使在朦朧的夜晚也能看見(jiàn)暗淡的星光。很多人不明白為什么我們?cè)谕砩峡床磺逦矬w的顏色，這是因?yàn)槟茏屛覀冊(cè)诎档墓饩€下視物的視桿細(xì)胞雖然能讓我們看清物體的形狀，卻無(wú)法分辨顏色。
人的視網(wǎng)膜上還有另一種感光細(xì)胞，叫做視錐細(xì)胞，它能讓我們?cè)趶?qiáng)光下看清東西，而且能夠分辨顏色。視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的分布并不均勻，視桿細(xì)胞比視錐細(xì)胞多得多，其比例為10:1，視錐細(xì)胞主要集中在視網(wǎng)膜的中央凹處，雖然視網(wǎng)膜的中央凹處對(duì)視力好壞起著決定性的作用，但是它對(duì)光的敏感性卻不如視網(wǎng)膜的邊緣區(qū)域。
我們?nèi)绾慰匆?jiàn)物體移動(dòng)
正常的人都能看見(jiàn)物體移動(dòng)的過(guò)程，除非是得了一種叫做運(yùn)動(dòng)盲的眼病。一位有這種視力缺陷的病人在將咖啡往杯子里倒的時(shí)候遇到了麻煩，她對(duì)醫(yī)生說(shuō)，她可以清楚地看見(jiàn)杯子的顏色和形狀，它擺放在桌子上的位置，但她就是無(wú)法將咖啡順利倒入杯子里，在倒的時(shí)候，流動(dòng)的咖啡在她眼里就像凍住了的瀑布，她看不見(jiàn)它在運(yùn)動(dòng)，咖啡就會(huì)從杯口溢出來(lái)。
如果她要出門(mén)就更麻煩了，例如，她無(wú)法過(guò)馬路，因?yàn)樗床灰?jiàn)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)，車(chē)子會(huì)突然出現(xiàn)在她的面前。即使在屋子里走動(dòng)的人也會(huì)給她帶來(lái)困惑，因?yàn)樗案緵](méi)有看見(jiàn)他們移動(dòng)，人就突然出現(xiàn)在面前了”。
這位女子患的是一種罕見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)盲，這是她在一次中風(fēng)后留下的后遺癥。她大腦中的某一部分受到了損傷，她失去了看見(jiàn)物體空間移動(dòng)的視覺(jué)能力。對(duì)于許多動(dòng)物來(lái)說(shuō)，這種能力是生存所不可缺少的，無(wú)論是食肉動(dòng)物還是它們的獵物，都需要具有這種迅速判斷物體移動(dòng)的能力。
事實(shí)上，有的動(dòng)物比如青蛙等簡(jiǎn)單的脊椎動(dòng)物只有當(dāng)物體移動(dòng)時(shí)它們才能看見(jiàn)。一只青蛙面對(duì)一只吊在繩子上一動(dòng)不動(dòng)的死蒼蠅，即使它非常饑餓，也會(huì)無(wú)動(dòng)于衷，視而不見(jiàn)。它的視網(wǎng)膜上專門(mén)用來(lái)“發(fā)現(xiàn)昆蟲(chóng)”的視覺(jué)細(xì)胞生來(lái)只能對(duì)運(yùn)動(dòng)中的物體作出反應(yīng)。這只青蛙也許會(huì)餓死，卻絲毫不知救命的食物就在它眼前。
青蛙的視網(wǎng)膜能夠直接觀察物體的運(yùn)動(dòng)，而人類和其他一些靈長(zhǎng)類動(dòng)物的視網(wǎng)膜卻沒(méi)有這樣的能力。研究人員說(shuō)，“越是低等的動(dòng)物，其視網(wǎng)膜越是聰明?！彪m然人類的視網(wǎng)膜并非完美，但是人類無(wú)所不能的大腦完全可以彌補(bǔ)這一缺陷，感官系統(tǒng)與高度專門(mén)化的神經(jīng)系統(tǒng)保持著聯(lián)系，對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析和判斷。前面所說(shuō)的那位女病人正是因?yàn)檫@樣的通道被損壞，才導(dǎo)致了運(yùn)動(dòng)盲。
我們?cè)陔娪霸嚎措娪皶r(shí)，放映機(jī)每秒鐘放24幀照片，投影在幕布上的實(shí)際上都是一張張靜止的圖片，我們眼睛所看到的運(yùn)動(dòng)著的圖像，從根本上來(lái)說(shuō)是不動(dòng)的。我們之所以會(huì)產(chǎn)生圖像在動(dòng)的幻覺(jué)是因?yàn)槲覀兇竽X的處理系統(tǒng)將快速變換的圖片混合起來(lái)了，看上去就像在連續(xù)運(yùn)動(dòng)。但是，對(duì)于那位女病人來(lái)說(shuō)，她的大腦受損后就不再具有這一功能，無(wú)論是在日常生活中，還是在電影院里，她所能看到的只是一系列靜止的影像或者畫(huà)面。
顫動(dòng)的毛細(xì)胞讓我們擁有聽(tīng)力
在美國(guó)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里曾上演過(guò)一場(chǎng)別開(kāi)生面的“舞蹈表演”，“明星表演家”不是人，而是在高倍顯微鏡下
被放大許多倍的一個(gè)毛細(xì)胞，是從一只牛蛙耳朵里取出來(lái)的，細(xì)胞的頂部有一簇明顯的細(xì)細(xì)的纖毛。
研究人員給這位不同尋常的“舞蹈演員”配樂(lè)，從貝多芬的第五交響曲到斯特勞斯的曲子再到披頭士合唱隊(duì)的音樂(lè)。
各種音樂(lè)聲此起彼伏，電子放大器將音樂(lè)聲轉(zhuǎn)換成一根細(xì)小的玻璃探針的震動(dòng)，用來(lái)刺激這個(gè)毛細(xì)胞，模仿耳朵受到的正常聲音刺激。毛細(xì)胞頂部的纖毛或者在高音調(diào)的小提琴聲中輕輕顫動(dòng)，或者在震耳的鑼鈸鼓聲中向一邊歪倒，或者在搖漆樂(lè)的聲浪中彎腰萎縮，像一株遭遇颶風(fēng)的小樹(shù)。
毛細(xì)胞上纖毛的“舞蹈表演”告訴我們，聽(tīng)力細(xì)胞上的纖毛在聽(tīng)覺(jué)中起著關(guān)鍵性的作用。研究人員發(fā)現(xiàn)纖毛會(huì)隨著聲波的機(jī)械振動(dòng)而顫動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的聲波以不同的頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間表示出不同的聲音信息，聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)將這些信息傳送到大腦皮層的聽(tīng)力區(qū)域，大腦在瞬時(shí)之間對(duì)各種聲音信息進(jìn)行加工處理，無(wú)論是音樂(lè)聲、水龍頭的滴水聲、人類的聲音，還是我們周?chē)澜绺鞣N各樣的聲音。
毛細(xì)胞所起的作用很像是一種小型天線，過(guò)去人們一直猜測(cè)這種細(xì)胞在聽(tīng)力中起到非常重要的作用，這一理論在醫(yī)學(xué)臨床診斷中已經(jīng)得到了證明，許多人的聽(tīng)力受損都與毛細(xì)胞損傷有關(guān)。
人類耳蝸中只有16000個(gè)毛細(xì)胞，相比之下，眼睛視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞達(dá)到1億個(gè)，所以聽(tīng)力細(xì)胞是非常珍貴的。噪聲環(huán)境對(duì)聽(tīng)力細(xì)胞的損害非常大，如手提電鉆的重?fù)袈?，?chē)輛的尖嘯聲，以及重金屬搖滾樂(lè)聲等都對(duì)聽(tīng)力細(xì)胞有極大的殺傷力。無(wú)論是什么原因引起的聽(tīng)力損傷，長(zhǎng)期置身于噪聲環(huán)境中，疾病，遺傳因素，年老(人到了65歲以后一般都會(huì)喪失40％的聽(tīng)力)等，聽(tīng)力細(xì)胞一旦受損是無(wú)法再生的。
研究人員多年來(lái)在顯微鏡下仔細(xì)觀察聽(tīng)力毛細(xì)胞的活動(dòng)情況，他們發(fā)現(xiàn)聽(tīng)力毛細(xì)胞有著兩種與眾不同的特性，即極度的敏感性和極快的速度。
經(jīng)過(guò)數(shù)千次的實(shí)驗(yàn)，研究人員已得出結(jié)論，聽(tīng)力毛細(xì)胞極其敏感。將聽(tīng)力毛細(xì)胞頂端的纖毛移動(dòng)一個(gè)原子的位置，細(xì)胞就會(huì)有所反應(yīng)。這種極短距離的移動(dòng)，只能由極低的、幾乎聽(tīng)不見(jiàn)的聲音引起，這種移動(dòng)就好比將巴黎艾菲爾鐵塔的頂端移動(dòng)2.5厘米那樣微不足道。
研究人員同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，聽(tīng)力毛細(xì)胞的反應(yīng)速度極快。聽(tīng)力毛細(xì)胞每秒鐘能夠“開(kāi)”“關(guān)”2萬(wàn)次，有些動(dòng)物的聽(tīng)力細(xì)胞甚至更為驚人，如蝙蝠和鯨，它們每秒鐘分辨各種聲音的次數(shù)可達(dá)20萬(wàn)次。
相比之下，眼睛中的感光細(xì)胞就要慢得多了，比如，當(dāng)你在看電影時(shí)，屏幕上圖像每秒鐘雖然只換24次，但你的眼睛會(huì)認(rèn)為它們是連續(xù)發(fā)生的，每秒鐘處理2萬(wàn)次的聽(tīng)力系統(tǒng)與我們的視覺(jué)處理能力相比要快1000倍。
奇妙的嗅覺(jué)世界
一天晚上，22歲的醫(yī)科學(xué)生斯蒂芬在服用了某種影響大腦活動(dòng)的藥物后，夢(mèng)見(jiàn)自己變成了一只狗，在他的周?chē)錆M了各種各樣的氣味，醒來(lái)之后這個(gè)奇怪的夢(mèng)似乎還在繼續(xù)著，他的世界突然之間充滿了各種各樣強(qiáng)烈的氣味。
那天早晨他走進(jìn)醫(yī)院對(duì)醫(yī)生說(shuō)，“我像一只狗一樣地嗅聞氣味，在我還沒(méi)走進(jìn)候診室之前，憑著我所聞到的氣味我就知道里面坐了20位病人?！?/p>
他說(shuō)，“每個(gè)人都有一張氣味之‘臉，就像眼睛看到的臉一樣生動(dòng)明確?！睉{著氣味他能識(shí)別出當(dāng)?shù)氐母鳁l街道和各個(gè)商店，有的氣味讓他愉悅，有的氣味讓他厭惡，但是所有的氣味都是那么強(qiáng)烈，他甚至無(wú)法去想別的事情。
幾個(gè)星期后，這種奇怪的癥狀消失了，斯蒂芬如釋重負(fù)，終于他又能變回一個(gè)正常的人了，但他又覺(jué)得這是一個(gè)“巨大的損失”。幾年后，斯蒂芬成為一個(gè)優(yōu)秀的內(nèi)科醫(yī)生，但是他仍然記得那個(gè)“奇妙的嗅覺(jué)世界”。他說(shuō)，“如此生動(dòng)，如此真實(shí)!就像到了另外一個(gè)世界。我終于明白，文明的進(jìn)程和成為人類讓我們失去了什么?！?/p>
人類走向文明，成為真正的人，這意味著我們不再需要依賴氣味來(lái)生存。多數(shù)動(dòng)物的社交行為都離不了各種氣味和化學(xué)信號(hào)。狗和老鼠依靠氣味尋找和發(fā)現(xiàn)食物，辨明蹤跡和活動(dòng)領(lǐng)域，識(shí)別有親緣關(guān)系的同類，尋找能夠接受它們的伴侶。
而人類主要通過(guò)眼睛和耳朵來(lái)感知世界，我們對(duì)氣味信息往往會(huì)忽略，即使我們的鼻子告訴我們某些信息，我們也會(huì)在不知不覺(jué)中壓抑這些信息，我們所受的教育以及在我們的潛意識(shí)中，嗅來(lái)嗅去似乎是一種不太體面的行為。
但是母親能夠通過(guò)氣味認(rèn)出自己的孩子，新生兒也是通過(guò)這種方式來(lái)辨認(rèn)自己母親的。無(wú)論我們是否意識(shí)到，我們周?chē)h(huán)境中的各種氣味對(duì)我們的生活都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。
氣味具有改變心情的奇異力量，比如，煙斗中裊裊升起的煙霧，一種特別的香水，或者一種早已忘卻的氣味，都會(huì)讓我們立即想起過(guò)去的某一情景或者某一思緒。
人類一般能夠識(shí)別1萬(wàn)種不同的氣味。我們周?chē)沫h(huán)境，如花草樹(shù)木，泥土巖石，動(dòng)物昆蟲(chóng)，食品食物，工業(yè)活動(dòng)，細(xì)菌分解，以及他人等，都會(huì)散發(fā)出各種帶氣味的分子，但是當(dāng)我們?cè)噲D描述這些數(shù)不清的氣味時(shí)，我們只能用一些粗略的比喻來(lái)表達(dá)，比如像玫瑰花香，汗味，氨水味等。
人類文化對(duì)嗅覺(jué)的不重視從人類語(yǔ)言中也可略見(jiàn)一斑，對(duì)于各種氣味我們甚至沒(méi)有適當(dāng)?shù)脑~匯來(lái)表達(dá)它們。曾有人指出，對(duì)于各種深淺不同的色調(diào)我們都有專門(mén)的詞匯來(lái)表達(dá)它們，但對(duì)于各種程度不同的氣味卻找不到適當(dāng)?shù)脑~匯來(lái)表達(dá)它們?？茖W(xué)家有辦法測(cè)量光的波長(zhǎng)或者聲音的頻率，但是卻無(wú)法用類似的線性標(biāo)度來(lái)測(cè)量氣味。
如果一種氣味可以與一種波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，那該多好!但是，氣味沒(méi)有這樣的測(cè)量尺度，因?yàn)楦鞣N氣味分子的化學(xué)組成和三維形態(tài)之間差別太大，根本無(wú)法類比。
新技術(shù)揭示感覺(jué)與大腦之奧秘
幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家們一直夢(mèng)想著有一天能夠深入人類大腦中一看究竟，了解大腦是如何支配人的各種行為的，比如一個(gè)人是如何視物，如何聽(tīng)聲，如何嗅聞氣味，如何品嘗味道，以及如何通過(guò)觸摸來(lái)感知事物。
現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展讓人類的這個(gè)愿望漸漸得以實(shí)現(xiàn)，好幾種成像技術(shù)，如PET(正電子發(fā)射斷層照相術(shù))，更新更先進(jìn)的fMRI(功能磁共振成像技術(shù))等，使得人類觀察大腦活動(dòng)不再是夢(mèng)。
PET掃描顯示，當(dāng)接受實(shí)驗(yàn)的志愿者在閱讀屏幕上的詞語(yǔ)時(shí)，大腦左側(cè)兩個(gè)與視覺(jué)有關(guān)的區(qū)域特別活躍，而當(dāng)受試者通過(guò)耳機(jī)傾聽(tīng)單詞時(shí)，大腦右側(cè)的某個(gè)區(qū)域活躍起來(lái)。
從各種感官傳送到大腦的信息極其迅速，PET和fMRI等腦掃描設(shè)備的速度無(wú)法跟得上感官和大腦之間傳送信息的速度。如今科學(xué)家們使用更先進(jìn)更快速的掃描技術(shù)，如MEG(腦磁描記法)和EEG(腦電描記法)。
這類技術(shù)可以瞬時(shí)記錄下腦細(xì)胞的活動(dòng)情況，將MRI(核磁共振成像)技術(shù)與MEG(腦磁描記法)結(jié)合使用可產(chǎn)生大腦各區(qū)域在感官受到刺激情況下的立體圖像。最早進(jìn)行這一實(shí)驗(yàn)的例子是對(duì)五個(gè)手指觸摸時(shí)大腦作出反應(yīng)的圖像。研究人員發(fā)現(xiàn)，一位出生時(shí)兩個(gè)手指呈蹼狀畸形的病人，觸摸他的這兩個(gè)手指，產(chǎn)生反應(yīng)的那部分大腦圖像是扭曲的，然而，兩個(gè)星期后，他的畸形手指經(jīng)手術(shù)分離后，這部分大腦立即識(shí)別出來(lái)了，大腦圖像基本上恢復(fù)正常。
綜合各種現(xiàn)代化的腦檢測(cè)手段，科學(xué)家們能夠更多地探索有關(guān)人類各種感官所感知到的外部世界是如何與大腦進(jìn)行交流的，這將幫助科學(xué)家探索研究大腦各部分是如何對(duì)各種信息進(jìn)行協(xié)同處理的，更令人振奮的是，將來(lái)終有一天，科學(xué)家會(huì)發(fā)現(xiàn)各種感官信息是如何最終轉(zhuǎn)變成我們的意識(shí)和思維的。
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編譯／方陵生
我們能夠在瞬間將熟悉的朋友認(rèn)出來(lái)，無(wú)論看到的是正面臉形，還是側(cè)面輪廓，水或僅僅只是一個(gè)背影；我們能夠區(qū)別數(shù)百萬(wàn)種不同的色彩和一萬(wàn)種不同的氣味；我們能夠感覺(jué)得到哪怕一根羽毛掠過(guò)我們的皮膚。這一切做起來(lái)似乎都不費(fèi)吹灰之力，只要我們用眼睛看，用耳朵傾聽(tīng)，就能感知世間萬(wàn)物。我們是怎么做到的呢?
所有的感覺(jué)來(lái)自大腦
我們通過(guò)各種感覺(jué)感知世界。我們所看到的、聽(tīng)到的、感覺(jué)到的、聞到的或者嘗到的所有信息通過(guò)無(wú)數(shù)的感覺(jué)細(xì)胞傳送到大腦，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的處理后反饋出來(lái)，就形成了我們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)。
通常我們認(rèn)為人的感覺(jué)有五種：視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)和味覺(jué)。它們讓我們了解到周?chē)S富多彩的世界。但是現(xiàn)在科學(xué)家認(rèn)為我們還有其他幾種感覺(jué)，比如疼痛、壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)等，也是我們對(duì)外部世界的感覺(jué)，這幾種感覺(jué)都可以歸入“觸覺(jué)”之中，主管這部分感覺(jué)的大腦叫做軀體感覺(jué)區(qū)域，這些感覺(jué)指的是除視覺(jué)、味覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和其他基本感覺(jué)器官外身體各部分的感覺(jué)。
雖然我們對(duì)各種感覺(jué)早已習(xí)以為常，不足為奇，但是每一種人體感覺(jué)都是非常珍貴、無(wú)可替代的。通常人們認(rèn)為，與其他感官殘缺比較起來(lái)，失明是最為可怕的，但是聾啞可能是更為嚴(yán)重的殘疾，特別是在生命的初期，人生之初是小孩開(kāi)始學(xué)習(xí)語(yǔ)言、學(xué)會(huì)與世界溝通的寶貴時(shí)期。
這也正是海倫·凱勒為什么那么了不起的原因，出生19個(gè)月時(shí)的一場(chǎng)大病，使她失去了視力和聽(tīng)力，幾乎剛來(lái)到人世間，面對(duì)的就是一片黑暗的無(wú)聲世界。她的老師安妮·蘇莉文將她從這種可怕的黑暗和孤獨(dú)中救了出來(lái)，她通過(guò)在小女孩的手心中擊打發(fā)出各種信號(hào)，告訴她世間萬(wàn)物都有名稱，字母可以組成字詞，人們用它們來(lái)表達(dá)愿望和想法。
海倫·凱勒后來(lái)成為一名作家，她的事跡成為殘疾人的榜樣。海倫的成就歸功于她的毅力以及老師和家庭的幫助，但同時(shí)也說(shuō)明當(dāng)人失去某一種感官時(shí)(對(duì)于海倫而言是兩種)，另一種感官(對(duì)于海倫而言是觸覺(jué))通過(guò)訓(xùn)練有可能得到強(qiáng)化，用來(lái)彌補(bǔ)失去的功能，至少可以部分地得到彌補(bǔ)。
事實(shí)上，我們?nèi)祟惖母泄俨⒉荒芨兄獠课锢硎澜绲乃刑卣鳎热缑鄯淠軌蚩匆?jiàn)紫外線光，而我們?nèi)祟惥蜔o(wú)法看到；響尾蛇能夠看見(jiàn)紅外線光，我們?nèi)祟愐矡o(wú)法看到。我們的神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)于光譜波長(zhǎng)等特征的識(shí)別是有所選擇的，這一切都受到我們的基因、過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)以及當(dāng)時(shí)的注意程度等因素的限制和影響。
對(duì)于習(xí)以為常的靜物我們可能會(huì)視而不見(jiàn)，聽(tīng)?wèi)T了的周?chē)氖煜ぢ曇舨辉僖鹱⒁?，厚運(yùn)動(dòng)衫穿上身與皮膚接觸的感覺(jué)也會(huì)很快被忽略。我們的觸覺(jué)細(xì)胞～開(kāi)始非常警覺(jué)，它似乎渴望一種新奇感，過(guò)一會(huì)兒它的反應(yīng)就會(huì)淡薄，似乎在說(shuō)：“噢，還是那樣”，于是便不再在意。正因?yàn)檫@樣我們才不會(huì)老是集中在某一件事上而影響我們正常的生活、學(xué)習(xí)和工作。
如果周?chē)h(huán)境有所變化，我們就會(huì)注意，因?yàn)檫@也許意味著危險(xiǎn)或者機(jī)會(huì)。比如一只蚊子落在你的腿上，腿上的觸覺(jué)細(xì)胞會(huì)立即將信息傳送到大腦的特定部位，大腦瞬間就作出反應(yīng)，我們會(huì)準(zhǔn)確地在蚊子停留的部位將它拍死。大腦各個(gè)區(qū)域分管著身體各部分，我們的手臂和腿腳雖然占著身體很大比例，但在大腦中所占的比例卻很??；相反，我們的臉和手卻相對(duì)敏感和復(fù)雜，在大腦中占有較大的比例，特別是我們指尖的反應(yīng)最為敏感。
我們?nèi)绾胃兄?/p>
當(dāng)一個(gè)紅色的球向我們滾過(guò)來(lái)的時(shí)候，我們立刻看到它的顏色、形狀以及它的運(yùn)動(dòng)，但是大腦處理這些信息卻是分開(kāi)來(lái)做的。如果將神經(jīng)元比做計(jì)算機(jī)的話，那么它的速度是比較慢的，從輸入到輸出需要幾毫秒的時(shí)間，但是我們卻能在瞬間看到東西，這是因?yàn)槲覀兊母泄傧到y(tǒng)對(duì)于多重信息是并行處理的。
視桿細(xì)胞是視網(wǎng)膜上的光感受細(xì)胞，它讓我們即使在朦朧的夜晚也能看見(jiàn)暗淡的星光。很多人不明白為什么我們?cè)谕砩峡床磺逦矬w的顏色，這是因?yàn)槟茏屛覀冊(cè)诎档墓饩€下視物的視桿細(xì)胞雖然能讓我們看清物體的形狀，卻無(wú)法分辨顏色。
人的視網(wǎng)膜上還有另一種感光細(xì)胞，叫做視錐細(xì)胞，它能讓我們?cè)趶?qiáng)光下看清東西，而且能夠分辨顏色。視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的分布并不均勻，視桿細(xì)胞比視錐細(xì)胞多得多，其比例為10:1，視錐細(xì)胞主要集中在視網(wǎng)膜的中央凹處，雖然視網(wǎng)膜的中央凹處對(duì)視力好壞起著決定性的作用，但是它對(duì)光的敏感性卻不如視網(wǎng)膜的邊緣區(qū)域。
我們?nèi)绾慰匆?jiàn)物體移動(dòng)
正常的人都能看見(jiàn)物體移動(dòng)的過(guò)程，除非是得了一種叫做運(yùn)動(dòng)盲的眼病。一位有這種視力缺陷的病人在將咖啡往杯子里倒的時(shí)候遇到了麻煩，她對(duì)醫(yī)生說(shuō)，她可以清楚地看見(jiàn)杯子的顏色和形狀，它擺放在桌子上的位置，但她就是無(wú)法將咖啡順利倒入杯子里，在倒的時(shí)候，流動(dòng)的咖啡在她眼里就像凍住了的瀑布，她看不見(jiàn)它在運(yùn)動(dòng)，咖啡就會(huì)從杯口溢出來(lái)。
如果她要出門(mén)就更麻煩了，例如，她無(wú)法過(guò)馬路，因?yàn)樗床灰?jiàn)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)，車(chē)子會(huì)突然出現(xiàn)在她的面前。即使在屋子里走動(dòng)的人也會(huì)給她帶來(lái)困惑，因?yàn)樗案緵](méi)有看見(jiàn)他們移動(dòng)，人就突然出現(xiàn)在面前了”。
這位女子患的是一種罕見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)盲，這是她在一次中風(fēng)后留下的后遺癥。她大腦中的某一部分受到了損傷，她失去了看見(jiàn)物體空間移動(dòng)的視覺(jué)能力。對(duì)于許多動(dòng)物來(lái)說(shuō)，這種能力是生存所不可缺少的，無(wú)論是食肉動(dòng)物還是它們的獵物，都需要具有這種迅速判斷物體移動(dòng)的能力。
事實(shí)上，有的動(dòng)物比如青蛙等簡(jiǎn)單的脊椎動(dòng)物只有當(dāng)物體移動(dòng)時(shí)它們才能看見(jiàn)。一只青蛙面對(duì)一只吊在繩子上一動(dòng)不動(dòng)的死蒼蠅，即使它非常饑餓，也會(huì)無(wú)動(dòng)于衷，視而不見(jiàn)。它的視網(wǎng)膜上專門(mén)用來(lái)“發(fā)現(xiàn)昆蟲(chóng)”的視覺(jué)細(xì)胞生來(lái)只能對(duì)運(yùn)動(dòng)中的物體作出反應(yīng)。這只青蛙也許會(huì)餓死，卻絲毫不知救命的食物就在它眼前。
青蛙的視網(wǎng)膜能夠直接觀察物體的運(yùn)動(dòng)，而人類和其他一些靈長(zhǎng)類動(dòng)物的視網(wǎng)膜卻沒(méi)有這樣的能力。研究人員說(shuō)，“越是低等的動(dòng)物，其視網(wǎng)膜越是聰明?！彪m然人類的視網(wǎng)膜并非完美，但是人類無(wú)所不能的大腦完全可以彌補(bǔ)這一缺陷，感官系統(tǒng)與高度專門(mén)化的神經(jīng)系統(tǒng)保持著聯(lián)系，對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析和判斷。前面所說(shuō)的那位女病人正是因?yàn)檫@樣的通道被損壞，才導(dǎo)致了運(yùn)動(dòng)盲。
我們?cè)陔娪霸嚎措娪皶r(shí)，放映機(jī)每秒鐘放24幀照片，投影在幕布上的實(shí)際上都是一張張靜止的圖片，我們眼睛所看到的運(yùn)動(dòng)著的圖像，從根本上來(lái)說(shuō)是不動(dòng)的。我們之所以會(huì)產(chǎn)生圖像在動(dòng)的幻覺(jué)是因?yàn)槲覀兇竽X的處理系統(tǒng)將快速變換的圖片混合起來(lái)了，看上去就像在連續(xù)運(yùn)動(dòng)。但是，對(duì)于那位女病人來(lái)說(shuō)，她的大腦受損后就不再具有這一功能，無(wú)論是在日常生活中，還是在電影院里，她所能看到的只是一系列靜止的影像或者畫(huà)面。
顫動(dòng)的毛細(xì)胞讓我們擁有聽(tīng)力
在美國(guó)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里曾上演過(guò)一場(chǎng)別開(kāi)生面的“舞蹈表演”，“明星表演家”不是人，而是在高倍顯微鏡下
被放大許多倍的一個(gè)毛細(xì)胞，是從一只牛蛙耳朵里取出來(lái)的，細(xì)胞的頂部有一簇明顯的細(xì)細(xì)的纖毛。
研究人員給這位不同尋常的“舞蹈演員”配樂(lè)，從貝多芬的第五交響曲到斯特勞斯的曲子再到披頭士合唱隊(duì)的音樂(lè)。
各種音樂(lè)聲此起彼伏，電子放大器將音樂(lè)聲轉(zhuǎn)換成一根細(xì)小的玻璃探針的震動(dòng)，用來(lái)刺激這個(gè)毛細(xì)胞，模仿耳朵受到的正常聲音刺激。毛細(xì)胞頂部的纖毛或者在高音調(diào)的小提琴聲中輕輕顫動(dòng)，或者在震耳的鑼鈸鼓聲中向一邊歪倒，或者在搖漆樂(lè)的聲浪中彎腰萎縮，像一株遭遇颶風(fēng)的小樹(shù)。
毛細(xì)胞上纖毛的“舞蹈表演”告訴我們，聽(tīng)力細(xì)胞上的纖毛在聽(tīng)覺(jué)中起著關(guān)鍵性的作用。研究人員發(fā)現(xiàn)纖毛會(huì)隨著聲波的機(jī)械振動(dòng)而顫動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的聲波以不同的頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間表示出不同的聲音信息，聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)將這些信息傳送到大腦皮層的聽(tīng)力區(qū)域，大腦在瞬時(shí)之間對(duì)各種聲音信息進(jìn)行加工處理，無(wú)論是音樂(lè)聲、水龍頭的滴水聲、人類的聲音，還是我們周?chē)澜绺鞣N各樣的聲音。
毛細(xì)胞所起的作用很像是一種小型天線，過(guò)去人們一直猜測(cè)這種細(xì)胞在聽(tīng)力中起到非常重要的作用，這一理論在醫(yī)學(xué)臨床診斷中已經(jīng)得到了證明，許多人的聽(tīng)力受損都與毛細(xì)胞損傷有關(guān)。
人類耳蝸中只有16000個(gè)毛細(xì)胞，相比之下，眼睛視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞達(dá)到1億個(gè)，所以聽(tīng)力細(xì)胞是非常珍貴的。噪聲環(huán)境對(duì)聽(tīng)力細(xì)胞的損害非常大，如手提電鉆的重?fù)袈?，?chē)輛的尖嘯聲，以及重金屬搖滾樂(lè)聲等都對(duì)聽(tīng)力細(xì)胞有極大的殺傷力。無(wú)論是什么原因引起的聽(tīng)力損傷，長(zhǎng)期置身于噪聲環(huán)境中，疾病，遺傳因素，年老(人到了65歲以后一般都會(huì)喪失40％的聽(tīng)力)等，聽(tīng)力細(xì)胞一旦受損是無(wú)法再生的。
研究人員多年來(lái)在顯微鏡下仔細(xì)觀察聽(tīng)力毛細(xì)胞的活動(dòng)情況，他們發(fā)現(xiàn)聽(tīng)力毛細(xì)胞有著兩種與眾不同的特性，即極度的敏感性和極快的速度。
經(jīng)過(guò)數(shù)千次的實(shí)驗(yàn)，研究人員已得出結(jié)論，聽(tīng)力毛細(xì)胞極其敏感。將聽(tīng)力毛細(xì)胞頂端的纖毛移動(dòng)一個(gè)原子的位置，細(xì)胞就會(huì)有所反應(yīng)。這種極短距離的移動(dòng)，只能由極低的、幾乎聽(tīng)不見(jiàn)的聲音引起，這種移動(dòng)就好比將巴黎艾菲爾鐵塔的頂端移動(dòng)2.5厘米那樣微不足道。
研究人員同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，聽(tīng)力毛細(xì)胞的反應(yīng)速度極快。聽(tīng)力毛細(xì)胞每秒鐘能夠“開(kāi)”“關(guān)”2萬(wàn)次，有些動(dòng)物的聽(tīng)力細(xì)胞甚至更為驚人，如蝙蝠和鯨，它們每秒鐘分辨各種聲音的次數(shù)可達(dá)20萬(wàn)次。
相比之下，眼睛中的感光細(xì)胞就要慢得多了，比如，當(dāng)你在看電影時(shí)，屏幕上圖像每秒鐘雖然只換24次，但你的眼睛會(huì)認(rèn)為它們是連續(xù)發(fā)生的，每秒鐘處理2萬(wàn)次的聽(tīng)力系統(tǒng)與我們的視覺(jué)處理能力相比要快1000倍。
奇妙的嗅覺(jué)世界
一天晚上，22歲的醫(yī)科學(xué)生斯蒂芬在服用了某種影響大腦活動(dòng)的藥物后，夢(mèng)見(jiàn)自己變成了一只狗，在他的周?chē)錆M了各種各樣的氣味，醒來(lái)之后這個(gè)奇怪的夢(mèng)似乎還在繼續(xù)著，他的世界突然之間充滿了各種各樣強(qiáng)烈的氣味。
那天早晨他走進(jìn)醫(yī)院對(duì)醫(yī)生說(shuō)，“我像一只狗一樣地嗅聞氣味，在我還沒(méi)走進(jìn)候診室之前，憑著我所聞到的氣味我就知道里面坐了20位病人?！?/p>
他說(shuō)，“每個(gè)人都有一張氣味之‘臉，就像眼睛看到的臉一樣生動(dòng)明確?！睉{著氣味他能識(shí)別出當(dāng)?shù)氐母鳁l街道和各個(gè)商店，有的氣味讓他愉悅，有的氣味讓他厭惡，但是所有的氣味都是那么強(qiáng)烈，他甚至無(wú)法去想別的事情。
幾個(gè)星期后，這種奇怪的癥狀消失了，斯蒂芬如釋重負(fù)，終于他又能變回一個(gè)正常的人了，但他又覺(jué)得這是一個(gè)“巨大的損失”。幾年后，斯蒂芬成為一個(gè)優(yōu)秀的內(nèi)科醫(yī)生，但是他仍然記得那個(gè)“奇妙的嗅覺(jué)世界”。他說(shuō)，“如此生動(dòng)，如此真實(shí)!就像到了另外一個(gè)世界。我終于明白，文明的進(jìn)程和成為人類讓我們失去了什么?！?/p>
人類走向文明，成為真正的人，這意味著我們不再需要依賴氣味來(lái)生存。多數(shù)動(dòng)物的社交行為都離不了各種氣味和化學(xué)信號(hào)。狗和老鼠依靠氣味尋找和發(fā)現(xiàn)食物，辨明蹤跡和活動(dòng)領(lǐng)域，識(shí)別有親緣關(guān)系的同類，尋找能夠接受它們的伴侶。
而人類主要通過(guò)眼睛和耳朵來(lái)感知世界，我們對(duì)氣味信息往往會(huì)忽略，即使我們的鼻子告訴我們某些信息，我們也會(huì)在不知不覺(jué)中壓抑這些信息，我們所受的教育以及在我們的潛意識(shí)中，嗅來(lái)嗅去似乎是一種不太體面的行為。
但是母親能夠通過(guò)氣味認(rèn)出自己的孩子，新生兒也是通過(guò)這種方式來(lái)辨認(rèn)自己母親的。無(wú)論我們是否意識(shí)到，我們周?chē)h(huán)境中的各種氣味對(duì)我們的生活都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。
氣味具有改變心情的奇異力量，比如，煙斗中裊裊升起的煙霧，一種特別的香水，或者一種早已忘卻的氣味，都會(huì)讓我們立即想起過(guò)去的某一情景或者某一思緒。
人類一般能夠識(shí)別1萬(wàn)種不同的氣味。我們周?chē)沫h(huán)境，如花草樹(shù)木，泥土巖石，動(dòng)物昆蟲(chóng)，食品食物，工業(yè)活動(dòng)，細(xì)菌分解，以及他人等，都會(huì)散發(fā)出各種帶氣味的分子，但是當(dāng)我們?cè)噲D描述這些數(shù)不清的氣味時(shí)，我們只能用一些粗略的比喻來(lái)表達(dá)，比如像玫瑰花香，汗味，氨水味等。
人類文化對(duì)嗅覺(jué)的不重視從人類語(yǔ)言中也可略見(jiàn)一斑，對(duì)于各種氣味我們甚至沒(méi)有適當(dāng)?shù)脑~匯來(lái)表達(dá)它們。曾有人指出，對(duì)于各種深淺不同的色調(diào)我們都有專門(mén)的詞匯來(lái)表達(dá)它們，但對(duì)于各種程度不同的氣味卻找不到適當(dāng)?shù)脑~匯來(lái)表達(dá)它們?？茖W(xué)家有辦法測(cè)量光的波長(zhǎng)或者聲音的頻率，但是卻無(wú)法用類似的線性標(biāo)度來(lái)測(cè)量氣味。
如果一種氣味可以與一種波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，那該多好!但是，氣味沒(méi)有這樣的測(cè)量尺度，因?yàn)楦鞣N氣味分子的化學(xué)組成和三維形態(tài)之間差別太大，根本無(wú)法類比。
新技術(shù)揭示感覺(jué)與大腦之奧秘
幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家們一直夢(mèng)想著有一天能夠深入人類大腦中一看究竟，了解大腦是如何支配人的各種行為的，比如一個(gè)人是如何視物，如何聽(tīng)聲，如何嗅聞氣味，如何品嘗味道，以及如何通過(guò)觸摸來(lái)感知事物。
現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展讓人類的這個(gè)愿望漸漸得以實(shí)現(xiàn)，好幾種成像技術(shù)，如PET(正電子發(fā)射斷層照相術(shù))，更新更先進(jìn)的fMRI(功能磁共振成像技術(shù))等，使得人類觀察大腦活動(dòng)不再是夢(mèng)。
PET掃描顯示，當(dāng)接受實(shí)驗(yàn)的志愿者在閱讀屏幕上的詞語(yǔ)時(shí)，大腦左側(cè)兩個(gè)與視覺(jué)有關(guān)的區(qū)域特別活躍，而當(dāng)受試者通過(guò)耳機(jī)傾聽(tīng)單詞時(shí)，大腦右側(cè)的某個(gè)區(qū)域活躍起來(lái)。
從各種感官傳送到大腦的信息極其迅速，PET和fMRI等腦掃描設(shè)備的速度無(wú)法跟得上感官和大腦之間傳送信息的速度。如今科學(xué)家們使用更先進(jìn)更快速的掃描技術(shù)，如MEG(腦磁描記法)和EEG(腦電描記法)。
這類技術(shù)可以瞬時(shí)記錄下腦細(xì)胞的活動(dòng)情況，將MRI(核磁共振成像)技術(shù)與MEG(腦磁描記法)結(jié)合使用可產(chǎn)生大腦各區(qū)域在感官受到刺激情況下的立體圖像。最早進(jìn)行這一實(shí)驗(yàn)的例子是對(duì)五個(gè)手指觸摸時(shí)大腦作出反應(yīng)的圖像。研究人員發(fā)現(xiàn)，一位出生時(shí)兩個(gè)手指呈蹼狀畸形的病人，觸摸他的這兩個(gè)手指，產(chǎn)生反應(yīng)的那部分大腦圖像是扭曲的，然而，兩個(gè)星期后，他的畸形手指經(jīng)手術(shù)分離后，這部分大腦立即識(shí)別出來(lái)了，大腦圖像基本上恢復(fù)正常。
綜合各種現(xiàn)代化的腦檢測(cè)手段，科學(xué)家們能夠更多地探索有關(guān)人類各種感官所感知到的外部世界是如何與大腦進(jìn)行交流的，這將幫助科學(xué)家探索研究大腦各部分是如何對(duì)各種信息進(jìn)行協(xié)同處理的，更令人振奮的是，將來(lái)終有一天，科學(xué)家會(huì)發(fā)現(xiàn)各種感官信息是如何最終轉(zhuǎn)變成我們的意識(shí)和思維的。
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