刺激大脑，可让虚拟画面更真实？科学家揭示大脑如何区分想象与现实

SF中文
2023-06-22 13:44

想象一下，通过转动设备上的旋钮，来影响我们大脑内的神经活动，就可以使得虚拟出的现实变得更加真实。这并不完全是科幻作品里的情节，研究人员在最近搞清楚了大脑如何区分想象与现实，而这个发现将有助于虚拟现实技术变得更加真实。

文 | 陈强

你有没有幻想过你和你的暗恋对象一起出去游玩，尽管对方在现实中很少注意到你？幻想与现实总是有所差距，不过，多项大脑扫描研究已经证实，大脑在想象某个事物时与实际看到某个事物时，所发出的神经信号非常相似。然而，对大多数人来说，两者产生的主观体验却截然不同。所以这就引出了一个基本问题：你的大脑如何区分想象与现实的？

最近，由英国伦敦大学学院的博士后研究员娜丁・迪杰斯特拉（Nadine Dijkstra）主导的一项新研究发表在《自然通讯》（Nature Communications）期刊上。该研究对这个问题给出了一个相当有趣的答案：大脑会将正在处理的视觉信号与“现实阈值”进行比较，如果信号超过阈值，大脑认为它是真实的；如果没有超过阈值，大脑就会认为它是想象的。

你真的看见水果了吗？

迪杰斯特拉开始这项研究时，她首先注意到的是美国心理学家玛丽・切夫斯・韦斯特・珀基（Mary Cheves West Perky）在 1910 年所做的实验。该实验中，珀基让实验参与者盯着白墙并在脑海中想象出水果的图像，与此同时，她还悄悄地将那些水果的微弱图像投射到白墙上，然后询问他们是否看见到任何东西。结果所有实验参与者都认为自己什么也没看见，尽管他们认为自己想象出的水果图像格外清醒。

珀基的结果显示，当感知外界事物与进行内心想象出现相互干扰时，我们就会误认为感知也是想象出来的。这个现象在心理学界被称为“珀基效应”。

在那之后，许多研究人员尝试再现珀基的研究结果，有的成功了，但也有很多失败了。其中最大的问题是，实验参与者一旦知道测试的内容时，他们就会倾向于给出他们所认为的正确答案。

因此，在伦敦大学学院的元认知学专家史蒂夫・弗莱明（Steve Fleming）的指导下，迪杰斯特拉设计了一种能够避免这种问题的实验。

你真的看见对角线了吗？

研究人员在网上招募了 400 名参与者，被指示查看一系列充随机噪点的照片（类似电视无信号时产生的图像），并在照片上想象出几条向右或向左倾斜的对角线。他们还被要求以 1 到 5 的等级来评估想象出的对角线的生动程度。

实验参与者没有意识到的是，在最后的一轮测试中，研究人员稍稍修改了图像，使其呈现出几条模糊的对角线，其方向可能与实验参与者所想象的相同或相反。他们接下来询问实验参与者所看到的对角线是真实的还是想象的。

迪杰斯特拉原本认为该实验会再现珀基效应 —— 当想象的图像与实际的图像相匹配时，参与者会把实际的图像误认为是他们想象的结果。但结果却与预期相反，实验参与者更倾向于相信图像中的对角线是真实存在的。

尽管如此，他们的结果在某种程度上仍印证了珀基效应：与相信这一切都是想象的实验参与者相比，相信真实存在的实验者所看到的图像更加生动。

在第二轮实验中，迪杰斯特拉和她的同事在最后的一轮测试中，提供的照片上并没有任何模糊的对角线。然而，结果是一样的：那些评估所看到的对角线更生动的人，同样更有可能将其认为是真实存在的。

某种阈值决定想象还是现实

迪杰斯特拉等人认为，脑海中的想象与现实中感知产生的视觉信号，是十分类似的。当信号足够强烈和生动时，我们就会认为它源自于现实。大脑将视觉信号视为现实还是想象，很可能存在某种阈值。但她同时也提出，这种区分也可能是一个更加连续渐进的过程。

他们的研究意味着，大脑必须能够精准地调节心理图像的强度，来避免把想象与现实混淆起来。

他们还发现，这种信号强度可以在额叶皮层中读取或调整，而这个大脑区域被认为是脑部的命令和控制中心。

然而，目前尚不清楚哪些因素会影响心理图像的生动程度，以及信号强度与现实阈值之间的差距。影响因素可能是神经递质，神经连接的变化，或者完全不相关的东西。甚至可能存在一组尚未发现的神经元子集，它们负责设定现实阈值，并决定信号应该被当成想象的还是真实的。

迪杰斯特拉等人的研究与珀基的研究存在差异，有可能是由于实验设计的不同。然而，结果的差异也暗示着另外一种可能性：我们可能与过去的人在感知世界的方式上有所差异。

在当代，人们对电脑图像、视频和其他的现实表现方式已经司空见惯，所以人们常常更期待看到额外的东西。也就是说，今天人们的现实阈值可能比过去更低，想象中的图像足够生动的话，就会超过现实阈值，让大脑误以为它们是真实的。

让想象变得更加真实

这种机制也许可以应用到其他情况。例如，迪杰斯特拉认为，当人们开始昏昏欲睡，现实与梦境开始交融时，他们的现实阈限可能在降低。该机制还可以解释那些患有精神分裂症、高幻觉症、创伤后应激障碍等疾病的人为何会产生幻觉：一种情况是他们的想象过于生动，以至于能超过现实阈值；另一种情况是，他们的现实阈值被设定得过低。

所以说，对现实阈限的深入研究，可能对治疗某些心理疾病或神经疾病带来新的研究思路。

迪杰斯特拉最终希望弄清楚，他们是否可以操纵这个系统来使想象变得更加真实。如果可以做到这一点的话，那么就可以把它应用到虚拟现实技术，或以医疗为目的的神经植入技术（比如帮助失明人恢复视力的植入物）中。也许在未来，根据自己的需求，通过转动设备上的旋钮，你就可以使得虚拟出的现实变得更加真实或更不真实。

参考文献：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-37322-1

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