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大脑小知识:脑内定位系统(2)

2020年7月5日  来源:认知迭代 作者:(英)卡罗琳·威廉姆斯 提供人:heidong86......

克劳斯猜测,导航策略的差异归根到底是压后皮层(主要作用就是将脑中的地图信息与身体所处的位置信息互相转换)激活的部位差异。这是他正在进行的一项研究,虽然我一直都希望能够加入他们最新的研究,但看来似乎不太可能:我想尝试的其中一个实验还没有准备妥当;另一个实验则需要我背着一个便携大脑活动监测器(脑电波仪),在一个巨大的大厅里来回走动,但大厅目前正在翻修,至少六个月之后才可以使用。

不过,一个月之后我来到费城,终于有机会检测一下我的压后皮层和其他负责导航的大脑部位了。我又要进入大脑扫描仪了。

扫描仪位于罗素·爱普斯顿实验室的另一栋楼里,去那里的路上,我跟他聊了一些关于导航的事。我问他,他最初选择从事心理学研究,是不是也是为了解决自己的某种缺陷。“其实,我自己(导航技能)还不赖,”他答道,“我一向对地图很感兴趣。”事实上,他对于绘制大脑的地图贡献颇丰:1998年,在还是麻省理工大学博士研究员的时候,他就证明了大脑中存在一个叫作“海马旁回位置区”(parahippocampal place area,简称PPA)的区域,专门负责处理场景信息而非物体信息。他发现,海马旁回位置区能够留意到眼睛看到的三维结构或形状,以处理场景信息。比如,如果你看到了某个房间的照片,海马旁回位置区就会认为这是一个“地方”,但如果你把照片上的家具剪下来贴在一张白纸上,海马旁回位置区就不再像之前那样活跃。

这一次我除了检查自己的海马旁回位置区,还会检查一些其他部位,比如海马体(看它是否跟我想象的一样干瘪)和枕叶位置区,后者是最近才被研究发现并当作导航回路中的一部分。

先进行的是结构扫描,他们会测量我的海马体大小,将其与之前所测量的女性海马体进行对比(没有必要与男性大脑进行比较,因为女性的大脑相对较小,不过并不比男性缺什么……)。在这部分的扫描过程中,我只需要静静地躺着,只要不睡着就好。接下来是功能扫描,他们会让我注意屏幕上闪现的不同内容,并观察我大脑的哪部分处于活跃状态。在这个过程中,他们分别展示了面孔、物体、场景和混乱的图像,每个图像出现的时间只有几秒。后来我得知,这是为了找到我对地点信息最为敏感的区域,因为相对于物品或面孔而言,枕叶位置区、海马旁回位置区和压后皮层都能对场景做出更为强烈的反应。

这种功能扫描比结构扫描更吵,它会发出一种类似于风钻和消防警笛的刺耳声。幸运的是,我要做任务,这样就可以分散一下我的注意力:我需要专注于屏幕上出现的图像,如果看到同一个图像第二次出现,就需要按下按钮。扫描完成之后,他们坦白地说,这么做其实只是为了骗我保持专注。其实他们不必费此周章,因为注意力对我来说已经不是问题了,我的“蝴蝶”已经或多或少地在自己的掌控之中,这或许是因为我所做的冥想练习,也可能是因为我其实很享受这个过程。

我刚开始享受这一切,就被告知接下来还有一项测试——后来我发现,这项测试的目的是看我的三个脑区能否对于类似地标的较大事物产生反应,同时忽略掉一些不重要的小事。他们很残忍地告诉我,在这之后还有一个记忆力测试,所以我需要尽可能多地记住自己看到的物体。我是一个听话的好孩子,所以竭尽全力地记下自己所看到的一切,但之后发现并没有什么所谓的记忆力测试。也就是说,我没有任何原因地在我的记忆里储存了一大堆订书机、衣柜和复印机的图像。

第二天,我迎来了真相揭晓的时刻。

令我惊讶的是,研究小组不仅只用了一晚上时间就分析出了大量数据,还做出了像模像样的幻灯片来进行演示。正如我所怀疑的那样,所有的测试结果都表明,我倾向于使用“自我中心”的策略:计算行动路线的主要依据是根据事物与我的关系,而不是各种类型的脑内地图。

数据表明,我几乎无法在大脑内形成地图并将其牢记。例如,在网格测试中,我可以完美地复现自己所看到的视角,但却不能在面对其他方向时将物体还原。对我来说,在我恰好需要使用某些信息时,它们就从我的脑海中消失了,就如我在阅读手机上的文字时,屏幕一不小心转了向,再恢复时我就需要花很长时间才能找到刚才读到的地方。这让我感到迷惑,也感到心烦意乱。

史蒂夫·马切特非常贴心,在向我展示了我与其他志愿者的数据对比图后,为了照顾我的情绪,他说:“你仍然处于正态分布(曲线)上,只不过处于尾部……”罗素打断了他并纠正道:“她基本上是垫底了……”他说的没错,种种证据都表明,我非常不擅长在大脑中转换视角。

三项虚拟现实测试结果表明,只要我能在沿途看到熟悉的地标,就不会迷路。在迷宫测试中,我从来都不会冒险去寻找捷径,而是完全遵循之前所学到的路线。比如:从交通护栏处右转再右转,就是垃圾箱的位置,从那里左转再左转则是椅子的所在之处。如果要去找椅子,我一般不会直接从护栏出发走到椅子那里,而是选择绕远路,先找到垃圾箱,再去找椅子。

在开阔场景的游戏里,没有既定的路线可以学习,只有四周绵延的山和内部一个小小的“地标”(一个球)。然而,我还是会根据地标来选择路线,从而忽略周围的崇山峻岭。我在测试时也很清楚,以山脉为依据显然更合理,但我就是记不住它们之间的相互关系,每次尝试这么做时我都会晕头转向。

罗素告诉我,使用大型场景而非小型地标的信息是一种海马体策略,显然,我很不擅长这种策略。我不禁想知道自己的海马体究竟是如何运作的——或者更有可能的是,它是不是根本没发挥作用。

没过多久,我便得到了答案。下一张幻灯片展示了我的大脑扫描结果,其中海马体被标上了红色。史蒂夫告诉我,海马体形状正常,我无须担心。但在这之后,还有更多细节等着我:如果仔细观察海马体根据功能划分的不同区域,结果看起来就比较有趣了。事实上,我的大脑几乎跟埃莉诺所研究的伦敦出租车司机的大脑完全相反。

在2000年的一项研究中,埃莉诺·马奎尔发现,随着出租车司机从事工作的时间越来越长,他们海马体的后部区域会越来越大,而前部区域则会变小4 。我的海马体却截然相反:与他们测量的其他女性相比,我的海马体后部区域大小排在倒数10%,而前部区域则比平均水平稍大一些。后来,罗素告诉我,右脑海马体后部较大的人,通常能够更好地形成认知地图,而我的海马体后部较小,也许就是我不善于在脑海中形成地图的原因。

有趣的是,海马体后部主要与空间记忆相关,而前部在处理焦虑方面可以起到一定的作用5 ,神经质特质通常与海马体较小有关。卡尔加里大学朱塞佩·亚里亚(Giuseppe Iaria)所主导的研究表明,一个人的焦虑特质越高,其在空间认知测试中的表现就会越差6 。过去那个神经质的我,也许就是因为负责处理情绪的海马体比平均水平大,所以才始终都不擅长导航。鉴于此,我仍然在坚持冥想和点击笑脸练习,自己也能感知到在不断地进步。一切都在慢慢变好,希望一切都能得到平衡。

后来我把这些结果发给了克劳斯·格拉曼,他的海马体偏小,但尾状核较大,因此他非常好奇地想知道我作为一个更善于使用地标导航的人,情况是否跟他一样。我问史蒂夫能不能在我的扫描图像上测量尾状核的尺寸,他很友善地答应了。遗憾的是,我大脑中的这个部分也不尽如人意,尤其是大脑右侧的部分。跟右侧的海马体一样,我右侧的尾状核也小于平均水平。

这意味着什么?我问克劳斯。他在邮件中回复说:“我不知道这究竟意味着什么,但你绝不应该因此而低估自己的定位能力……这也是我不看自己大脑扫描图的原因。”

接下来,我从功能性核磁共振扫描中得到了一些证据,证明自己的导航系统劣于平均水平。这项扫描不测量尺寸,更多的是监测我关键导航区域的活动。好消息是,在大脑的三个专门负责处理场景信息的区域中,海马旁回位置区(罗素最喜欢的部分)和压后皮层都十分正常,但枕叶位置区就不太正常了。史蒂夫稍带歉意地说:“我们检测出你的枕叶位置区比较弱。”

我听到这个消息后反而很开心——终于有证据证明我的大脑并不是在正常运转。但这意味着什么?我缺少的又是什么呢?“枕叶位置区的功能并非人尽皆知,不过乔许(Josh)对它略知一二……”史蒂夫对我说。

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