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记忆的要素（第2页）

尽管视锥细胞和杆状细胞有着不同的功能，但它们对光线的反应是相似的。当它们吸收光线时，两者所含的吸收光线的分子都发生变化。比如，杆状细胞含有微光感受器——视紫红质，这是一种非常敏感的化学物质，单个的光子都可以打散它的一个分子。当视紫红质被打散后，它就会引发一种神经信号。如果杆状细胞要继续对光线做出反应，视紫红质的各组成部分就要重新结合。正因为这种重新组合需要在黑暗中进行，所以杆状细胞才不能在白天很好地发挥作用。

视紫红质的微光感受器的再生很大程度上依靠维生素a和某些特定的蛋白质。橙色的食物比如胡萝卜和杏都富含维生素a。所以说吃胡萝卜可以获得很好的夜视能力是对的。在那些缺少富含维生素a的食物的地区，夜盲症比较普遍。

有关色彩视觉的理论

如果我们把彩虹中的7种色彩混合在一起，那么结果是白光。如果我们仅选其中3种色彩——蓝、绿、红，结果仍旧是白光。如果我们仅选取上述3种色彩中的两种，我们就有可能得到我们所看得见的所有颜色。

最后一种情况是三色视觉理论的基本出发点。这个理论首先由生理学家托马斯·杨（1773～1829年）提出并最终获得承认。生理学家赫尔曼·赫尔姆霍茨对三色视觉理论进行扩充。根据杨—赫尔姆霍茨理论，将红、绿、蓝这3种不同波长的颜色混合，我们可以得到所有的色彩。因此眼睛只需要3种感色细胞。一种主要对红色做出反应，另一种对绿色，还有一种对蓝色。这些感色细胞体系的不同活动水平可以使我们感知不同的色彩。对色盲人群的研究显示出杨和赫尔姆霍茨是对的，但这一过程用了100多年的时间。最后，科学证实人类的视网膜上含有3种类型的视锥细胞：一种主要对长波（红光）有反应，另一种主要对中波（绿光）有反应，第三种对短波（蓝光）有反应。

色盲

如果这3种类型视锥细胞的活动是帮助我们分辨颜色，那么一种或几种视锥细胞体系的缺陷所产生的结果是可以预料的。例如，视锥细胞体系不发挥作用的人群，他们眼中的世界就只有黑色、白色，一切都灰蒙蒙的。他们要么视力很差，要么白天什么也看不见。事实上的确存在这种情况，尽管比较稀少。仅有一种视锥细胞发挥作用的人群，在白天和夜晚都有正常的视力，但是他们无法区分颜色，因为他们仅能看见一种色彩密度。这种情况也比较少，但确实存在。有两种视锥细胞发挥功能的人能够看见很多色彩，但是会把某些特定的色彩弄混，而其他人则不会。实际上，有10%的人存在这种情况，他们当中90%是男人。经常被混淆的颜色是红色与绿色，最不常见的是蓝绿色盲。在许多情况下他们不是完全混淆，很明亮的色彩仍能被分辨出。这一方面是因为色彩明亮，另一方面是因为色彩是一个主观的反应，许多患有色盲的人都意识不到这一点。

三色视觉理论没有解释色彩视觉的所有方面。在赫尔姆霍茨进一步发展杨的理论50年后，神经学家尤恩·海瑞（1834～1918年）指出，我们似乎没有从纯色彩方面考虑问题，这有可能也是这个理论的基础。相反，如果我们让人们说出纯色彩的名字，他们会说出4种主要颜色：红、绿、蓝、黄。这4种颜色代表着两对互补色或相反色：红色与绿色相对，蓝色与黄色相对。我们无法设想带绿的红色或者带蓝的黄色，这就像没有带黑的白色一样。因此，海瑞的对立过程学说能够更好地解释色彩视觉。这个体系包含3个独立的通道，对应着3对互补色：红—绿，蓝—黄和黑—白。

眼睛与大脑

眼睛对光波做出反应，并把它们翻译成神经信号传递给大脑。正是大脑解释信息，感知颜色、形状、质地和运动。把眼睛与大脑连接起来的是视觉神经。眼睛右半部分接收的信号传递给大脑左半球。眼睛左半部分接收的信号传递给大脑右半球。视觉信号的主要目的地是大脑的最后部——视觉皮质，也叫枕叶。视网膜上的影像是倒置的，并且比实际的物体小。视觉皮质将影像正过来并进行诠释，以便使其看起来像实际的物体。

——眼睛的结构——

眼睛是一个圆形的器官，被包裹在坚硬的且有弹性的巩膜中，巩膜从前方看是白色的（见下图）。每个眼球都位于骨头突出的眼窝中并受到复杂的肌肉组织的控制。这些肌肉可以转动眼睛并改变它们的方向。这些肌肉也可以让眼睛保持连续的运动。即使你看一些绝对静止的物体，你的眼睛也在做微小的急速运动。这种运动让形成的图像不会消散。

巩膜在眼睛的最前端，并形成为角膜，它像一扇透明的窗户。角膜没有血液，所以角膜移植很少有排斥反应。

角膜后面是虹膜。它是一个有色的圆状物，在其中心有一个小孔。虹膜赋予眼睛色彩。它中心的小孔称为瞳孔，光线通过瞳孔进入眼睛。瞳孔的大小由虹膜控制，并决定着进入眼睛的光线量。站在屋子的镜子前，你就可以非常容易地证实此点，因为在此处你可以控制光线的密度。当有微弱的光线时，瞳孔就放大；当光线强烈时，瞳孔就缩小。瞳孔的后面是晶状体，它由睫状肌肉包裹着。睫状肌肉控制着晶状体的形状。晶状体的主要功能是聚光，以便在眼睛后部的感光细胞能清楚地成像。晶状体变圆时，你就可以看清近处的物体；当睫状肌肉把晶状体拉长时，你就可以看清更远的物体。

在眼球的后部，是一组感光细胞和辅助神经细胞，称之为视网膜。视网膜有3层，第一层离眼睛前端最远，由杆状细胞和视锥细胞组成。这些细胞感受器把它们接收的信息通过其他细胞层间接地传递给大脑。紧挨着杆状细胞和视锥细胞的是两级细胞层，它有两个主要的分支。一个分支同杆状细胞和视锥细胞相连并受感受器细胞的刺激。另一个分支同直接连接视觉神经的细胞层相连，而连接眼睛与大脑的神经主要是视觉神经。

为了检验大脑在视觉感知中的作用，调查人员在刚出生的小猩猩的眼睛上放了一个透明的护目镜。护目镜使光线可以通过，但是小猩猩无法看清物体的形状和样式。即使将护目镜摘掉或小猩猩能指引自己的空间运动以后，小猩猩也需要几个月的时间才能够辨清物体，而且大部分的小猩猩在护目镜摘除后，无法获得正常的视觉。同样，一出生就呆在黑暗中或带有眼罩的小猫在打开灯光或摘除眼罩后也无法获得正常的视觉。在幼年时期失明或无法接触光线的人类也有类似的经历。这种对光线的剥夺使大脑与视觉建立联系的早期发展阶段受到损害。通过对动物的实验及某些人的个案研究，似乎可以证明早期的视觉刺激对于正常视觉感知的形成具有极其重要的作用。

——视觉失认症——

假如有一缸泡菜，有些人尽管没有忘记“泡菜”这个词，但是他们无法叫出泡菜的名称。虽然他们无法说出泡菜的名称，却可以准确地描述泡菜的形状和颜色。如果允许触摸或品尝这些泡菜，他们会立刻说出泡菜的名称。这种人就是患上了失认症（依靠一种或几种感官无法辨别事物）。失认症是因为大脑损伤或疾病引起的。有一种非常特殊的失认症叫脸部失认症。患有此症的病人能叫出任意他看到的事物的名字，但是，即便他们能认出一张脸，却无法轻易地认出这是谁的脸或那些是否是相似的脸孔。比如一位52岁的患有典型脸部失认症的男子可以清楚分辨并说出除了脸部他所看到的一切物体，他也知道脸是什么，但他甚至无法辨识自己妻子或孩子的脸孔。可当他所认识的人说话时，他立刻认出他们，并能轻易地叫出他们的名字。

当你第一眼看到上图时，你看见一行是3个字母，另一行是3个数字。你可能没有注意到b不是真正的b，或者说它与13相同。我们所看到的部分是我们所期望的。

对于失认症病人的研究告诉了我们一些有关大脑参与分辨和命名部分的知识。失认症提供的证据表明，分辨并命名物体或脸部，涉及到负责不同感知体系的大脑的不同部分。视觉失认症只限于脸部，表明大脑中一个特定的区域参与通过视觉确认脸孔。这对动物和人类的社会进程具有一些进化学意义。利用特征检测器，我们经常能在物体与脸孔特征的基础上确认他们。感知不仅仅是把检测的特征如角度、线条放在一起的机械过程。例如，上图两行字母与数字，看起来非常简单a、b、c、14、13、15。现在仔细观察一下。注意第一行的b与第二行的13是一样的。毫无疑问，这个过程不仅只包括你的特征检测能力。否则，你看到的要么是b，要么是13。

在一项试验中，用一种可以同时向两只眼睛出示不同场景的幻灯机向来自美国和墨西哥的受试者展示几对图片。每对图片由一幅典型的美国风景和一幅典型的墨西哥风景组成。在这种情况下，受试者仅能看见一幅幻灯片。受试者能看见哪幅图片呢？来自美国的受试者只看见美国的风景，来自墨西哥的受试者只看见墨西哥的风景。这个试验再次证明了经历与期望影响着我们的感知。

特征检测

为什么出生后被剥夺了一段时间的正常视觉刺激后的动物和人类会有视觉问题呢？1981年，因共同发现大脑在视觉中作用而获得诺贝尔奖的神经生物学家戴维·休伯尔和托斯登·威塞尔为我们提供了答案。他们记录了被剥夺视觉刺激的动物们的大脑活动水平，发现视觉皮质的很多细胞似乎不再发挥作用。而且，大脑视觉皮质的神经细胞之间的联系也更少。在一项研究中，研究者将猫的一只眼缝合，另一只眼保持睁开。当研究者拆除缝合以便使两只眼都发挥功用时，视觉皮质也只对没有缝合的眼睛做出反应。休伯尔和威塞尔在一些研究试验中记录了单个视觉皮质的活动，这使他们可以测量特定刺激对视网膜的效果。他们发现视觉皮质的某些细胞能够被一些明确的刺激激活。比如，一些细胞仅对特定的宽度做出反应，另一些细胞则只对特定的角度或轨迹清晰的运动有反应。一些细胞对垂直线做出反应，另一些则对水平线做出反应。如果那些做特征检测的细胞在生命早期未被激活的话，那么它们将永远不会发生作用了。我们的感知体系依赖特征检测来认识我们周围的一切，从有皮毛的猫到声音，以及人类的脸庞。

识别脸庞和物体

粗略估计一下，我们可以识别大约3万种不同的物体，其中一些物体有几十亿种不同形式。人脸就是一个很好的例子。作为个体，我们仅看到这个星球上的60亿副脸孔中很小的一部分。但是拿出60亿副脸孔做例子，我们都会毫无困难地辨认出来。不仅如此，我们还可以马上识别出我们所认识的几百副脸孔。可是，那些脸孔的差别有时非常微小，以至于我们无法用语言来形容它们的差别。如果从几十副相似的照片中挑出一副脸，你会发现你很难用语言描述它，除非这副脸孔有明显的标记，比如最近摔坏的鼻子。

那么我们是怎样识别脸孔的呢？这不是一个简单的问题。脸孔识别是非常复杂的过程，甚至精密的计算机做这件事都有困难。编程人员发现很难制订出一定的规则以便计算机能够检测出重要的特点，分辨出相似的组合。我们的感知体系好像有某种特征侦测器，它可以为视觉感知分辨出几十种重要的特征，比听觉感知分辨出的声音更多。

格式塔法则

识别像脸孔一样的复杂形式，或更复杂的脸部表情似乎需要一定水平的抽象能力和决策能力——这不容易解释。根据格式塔心理学家马克斯·魏特海墨（1880～1943年）、考夫卡（1886～1941年）、苛勒（1887～1967年）的理论，我们不是感知个别的特征，而是整体特征。

格式塔理论的基础是整体大于局部的简单相加，曲调比单个的音符更重要。是各个部分组成的结构而不是线条、角度和组成部分的简单相加决定了图形是梯形、三角形、正方形还是汽车。我们的大脑似乎会对感官接收的信息做出最好的诠释，而且这些诠释经常反映出其他格式塔原则，如封闭性、连续性、相近性、相似性。

感知运动

当一个物体穿过我们的视野时，会在我们的视网膜上产生一系列的图像。但是如果我们在把头从左转向右的同时睁着双眼，你只能得到一系列视网膜图像，却不会看见物体运动，这是因为你的大脑抵消你的运动。同样，如果一个物体通过你，你的头部也同时随着物体运动，这可能无法在你的视网膜上产生图像，但是你的大脑再次抵消你的运动却使你知道物体在运动。旅行病是由于大脑从眼睛和内耳接收到令人疑惑的信息引起的。

视觉错觉

我们所知道的和期望的事有时会对我们产生误导。以下是3个常见的视觉错觉，每一个都建立在观察的基础上。线条与角度会产生几何假像。在礼帽错觉（右）中，弯曲的线条暗示着距离，因此好像当帽沿宽时更高。波根多夫错觉（中）中，向一起汇聚的线条似乎高度各不同。距离向一起汇聚的线条外端最近的垂直线条似乎更长。穆勒-赖尔错觉箭头（左）似乎是右边的线条比左边的长。

这些错觉都是利用大脑中的观测知识来诱使你误认为物体比它实际的样子要近或远。

期望的感官刺激与大脑感知的刺激之间的冲突导致大脑向身体器官发出有冲突的信息。并不是所有运动都是真正发生的运动。比如，一系列静止的图片快速展示，就会出现运动的图像。有光的氖信号快速开关也会有相同的效果。还有很多假象，例如大脑对感知的解释所产生的图像。

⊙听觉

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