綜合視覺感知的節奏性腦活動，視錯覺和大腦活動有什麼關聯？

作者：文/虞子期

眾所周知，我們的一切行為都由大腦進行支配，但是，你可知視錯覺和大腦活動的規律波動之間存在怎樣的關係，以及這些視覺特徵又是如何在大腦的整合下成為了可能？平日里那些看到或看不到的、曾在我們眼前閃現的複雜圖像，都是通過大腦活動的節奏波實現的。當這些圖像在我們眼前閃爍的時候，並且已經同時成為了腦波的低點閃爍，這個圖像於我們而言幾乎是不可見的狀態。但我們可以選擇合適的時候按下按鈕，通過簡單的自願動作重置腦波節奏。

綜合視覺感知的節奏性腦活動

在著名的東京大學，有相關研究人員進行了視覺感知測試實驗，準備了四張有意思的圖像，而這些圖像中的任何兩個，都會在屏幕上短暫閃爍，觀眾必須識別光強度（白色或黑色）和圖像的方向（左或右對角線）。但是，就在志願者按下按鈕開始測試之後，圖像便出現一些讓測試者不曾預測到的感受。

新的研究結果來自通過視錯覺來理解人類視覺的科學專家們，其實，人類的視力涉及到的不止眼睛，還有大腦中的活動。我們可以通過自己複雜的視覺系統，通過技巧將任何部分都形成視錯覺。Isamu Motoyoshi是東京大學的副教授，也是研究人員之一，他表示：這是第一個記錄，首次實現了綜合視覺感知的節奏性大腦活動。

大腦背景掃描如何幫助集中注意力

當我們對某個事物集中注意的時候，實際上是因為我們的視覺和腦電路執行了常規背景掃描，從而使得神經元可用並專註。正是這樣的定期視覺掃描為大腦提供了一個基線，而後轉化成了必要的運動、又或是運動行為。簡而言之，這種掃描功能可以解釋：為何在開車時我們能夠具有突然做出反應的心理能力。因為這種背景掃描活動可以釋放認知功能，一旦有人走在車前的情況發生，我們神經元就會專註於新的行動。

就大腦的功能而言，節奏是其中很重要的一個方面。為了更好地理解和這種注意力掃描相關的大腦節律，科學家們對被訓練猴子的視覺關聯皮層中的許多腦細胞活動進行了記錄，更由此發現：猴子的反應時間是按照θ（3-6 Hz）的節奏來檢測目標，這與人類在這些任務中所顯示的相同。科學家表示，相信激發和抑制的這種平衡意味著，如果大腦需要對環境的變化做出反應，那麼就有神經元存在。當神經元在一起交替進行工作，當其中一個神經元變得興奮時，它的鄰居就不會那麼活躍了。

與θ節律相似的Gabor模式錯覺

Motoyoshi和他的同事們，近期一直在研究Gabor模式錯覺的相關內容，經過一段時間的觀察，他們發現其中有一個平滑移動的圓圈，似乎會跳過屏幕。早在之前的研究中，科學家們就發現注意力每秒的波動區間是在6到8次（即6到8赫茲），並將其稱為θ節律。簡而言之，不管幻覺的實際速度是多少，觀眾都以相對恆定的節奏看到跳躍，而視錯覺中的跳躍的節奏，正好跟注意力相關的腦電波的θ節律具有很高的相似性情況。

在這些測試中，參與者的theta節律腦電波通過EEG測量（概念性地用橙色線表示），同時在他們的眼睛之前閃現圖像，他們看到的圖像則更有可能被正確地報告（黑線）。如果圖像在他們的注意力腦波的高點同時閃爍，在相似的時間發生腦波的高點和正確的答案，這是科學家們想要更詳細地研究注意力和視覺感知的節奏。

在整個實驗過程中，參與者被要求在自己準備好了之後，再按下開始按鈕。當在一個難以預測的等待時間之後，會有兩個圖像在計算機屏幕上一個接一個的快速閃爍，然後參與者將自己看到的圖像彙報出來。參與者需要同時識別出圖像左邊或右邊對角線的方向，還需要識別白色或黑色的光強度。科學家表示，這看似簡單的一個小測試，同時也是一項高認知負荷任務。

視覺系統如何保持對相關物體的注意

人們經常關注視覺場景中的一些重要物體，即使在進行眼睛運動以監視周圍環境時也是如此。就像移動相機顯示器內物體的位置一樣，每個眼球運動都會移動視網膜上的視覺場景（眼睛的受體表面）。光線進入眼睛並落在視網膜上。在那裡，它被轉換成神經活動，由大腦解釋以提供視覺感受。同時，他們也對場景的重要部分保持關注。

為了測量單個神經元的活動，科學家們將比人類頭髮更薄的電極插入猴子的大腦中，並記錄下了神經元的電活動。對動物來說，這種電極的插入是無痛的。通過從被稱為MT的猴子大腦區域中的單個神經元進行記錄，科學家們能夠證明，注意力增強確實以快速和掃視同步的方式，從第一組神經元切換到第二組神經元。研究結果也表明，即使在經常進行眼球運動的情況下，靈長類大腦也能夠在理想情況下繼續關注相關物體。它支持視覺注意系統和眼球運動系統，以同步、協調的方式操作的想法。

視覺感知和意識複雜性之間的關係

在相關測試中，志願者們進行的個人實驗累積超過了2000次，在按鈕被按下和圖像閃爍之間的等待時常大約在50到800毫秒之間，僅僅是在這段時間裡，theta節奏腦波的波動就達到了4到7次之多。參與者在不同情況下給出的答案可以是正確的，也可以是錯誤的。當他們的圖像在閃爍的同時，並且處於注意力腦波高點的時候，所看到的圖像更有可能是正確的。

相反，當注意力腦波的低點和圖像同時出現的時候，參與測試的人員給出的答案錯誤的可能性便很高。雖然在某些條件下，需要注意力實現統一感知。但是，總有一個特定的大腦區域，並沒有把注意力看得很重要。相反，研究人員認為新的故事是視覺感知和注意力，都需要大腦活動的周期性節奏波。就理論而言，當圖像隨著theta節奏注意腦電波的低點閃現時，就會從功能上變得不可見。科學家們希望正在進行的視覺感知研究，可以繼續揭示意識的複雜性。

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