Monday, September 29, 2014

壓力越大,旋轉越快?


這張圖叫做旋轉蛇,在網路上流傳很久了,謠言說是壓力越大,旋轉越快。

上述的「壓力說」,目前沒有任何證據支持。

畢竟,無憂無慮的貓咪都看得到旋轉蛇了,顯然不會是壓力吧:



當然了,這個貓咪影片不是什麼嚴謹的實驗(而且我家的貓也對旋轉蛇毫無反應),但是,由於這個現象在學術界曾經引發一陣研究熱潮,因此有不少相關的研究。

這種邊緣飄移錯覺(peripheral drift illusion),是在 Fraser & Wilcox (1979) 的論文中最先提出,後來被日本立命館大學心理學教授北岡明佳發揚光大。目前比較有可能的解釋是:由於大腦對於不同亮度和顏色的處理速度不同,因而讓大腦誤以為這些資訊在移動。但是,確切的詳細機制仍不清楚。

我之前也發現過一個類似的錯覺:


大家只要凝視上圖中間的黑點,當圖案消失時,就會看到上排往左側移動、下排往右側移動。但是,這其實是錯覺,該圖樣實際上是瞬間同時消失的。動態的視錯覺只是大腦的產物。

這個現象的原因也仍不明。我自己的解釋是,該圖樣所造成的後像(afterimage)在消退時的速度不一致,導致大腦誤以為是在移動。

(所謂的後像,就是凝視事物許久後在視網膜與神經系統中形成的殘像,例如盯著太陽看後,即使接下來數秒鐘不再盯著太陽看,也會持續看到殘留的影像。)

另外,下面這個旋轉舞者究竟看起來是順時針或逆時針旋轉,也和觀看者的壓力、智商或慣用左腦或右腦無關:



之所以有時會看到順時針旋轉、有時會看到逆時針旋轉,是因為當真實世界中真的有個舞者在旋轉時,無論該舞者是順時針轉或逆時針轉,其身體旋轉的投影都會如上圖。也就是說,光看投影,大腦並沒有足夠的訊息可以分辨這個投影在外在世界中的真實身體究竟是順時針轉或逆時針轉,因此,有時候就會看成順時針轉、有時則會看成逆時針轉。

圖解:之前台大心理系的陳建中教授有一篇文章圖解過這個現象,但現在網路上找不到了。所以我幫大家再畫一張:





在上圖中,外在世界中紅色線條的兩種旋轉方法,都會在視網膜上造成相同的投影,因此,大腦無法光從投影就判斷出外在物體的原貌。這是視覺的一個根本問題,也就是所謂的「光學的逆源問題」(inverse optic problem)。

最後,再來一張「無限漂移」錯覺:



如果想看更多的旋轉蛇,可以參考日本立命館大學的心理學教授北岡明佳(Akiyoshi Kitaoka)的網頁

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Fraser, A., Wilcox, K.J. (1979). Perception of illusory movement. Nature, 281, 565–566. (PDF)

Sunday, September 21, 2014

思想實驗:哲學殭屍



心靈的本質是什麼?是物質的、還是非物質的?是大腦的產物、還是可以獨立於大腦運作、有如靈魂一般的東西?

如果你沒想過這個問題,但又想知道自己內心對這個問題的直覺反應,你可以來做一下這個哲學思想實驗:「哲學殭屍可不可能存在?」。

如果你認為「哲學殭屍」可能存在,心靈對你來說就是非物質的、就不是大腦的產物,反之,如果你認為「哲學殭屍」不可能存在,心靈對你來說就是大腦(物質)的產物。


什麼是「哲學殭屍」的思想實驗?

哲學殭屍(philosophical zombie),是哲學上的一種假設性的存在物。哲學家希望透過思想實驗,要大家去想像一種可能性:「有沒有可能存在一種人,他的所有分子組成、生理機制、與行為反應都和你一樣,但卻沒意識?

換言之,有沒有可能存在一種「哲學殭屍」,你捏他、他會喊痛,你問他有無意識、他會說有,你把他大腦剖開、也會看到跟一般人一樣的腦細胞和連結,但是,他卻沒有意識。這種假設性的存在物(人),我們就稱之為哲學殭屍。

這個假設性的存在物,可以逼出我們的直覺來進行哲學論戰。而且,它也有如一面照妖鏡( ),因為有些關於心靈的理論和「哲學殭屍」無法共存。


哪些心靈的理論和「哲學殭屍」無法共存?

例如,如果哲學殭屍是邏輯上可能的,那麼「功能論」(functionalism)就非錯不可。因為「功能論」主張「若功能相同、則心靈狀態也相同」。當哲學殭屍是邏輯上可能時,它就是一種在功能上和一般人相同,但心靈(意識)狀態卻不同的人。因此,哲學殭屍就是功能論的一個反例,因此功能論錯。

另外,如果哲學殭屍是邏輯上可能的,那麼「物理論」(physicalism)也非錯不可。因為「物理論」主張「若物理狀態相同、則心靈狀態也相同」。同上理,哲學殭屍是一種在物理狀態上和一般人相同,但心靈(意識)狀態卻不同的人,因此是物理論的一個反例,因此物理論錯。

因為這關係到「功能論」和「物理論」的生死存亡,眾哲學家當然都想來戰一下。(小聲說,其實光一個思想實驗,是打不死任何哲學立場的,但是,對哲學家來說。能戰就是爽啊!


哲學家怎麼戰?

正方:擁護哲學殭屍的反功能論者或反物理論者會這樣說:哲學殭屍是「可設想」的,因此就是「邏輯上可能」的,所以,功能論錯。

這個說法,可以化成三段論證:

1. 哲學殭屍是「可以設想的」(conceivable)
2. 可以設想的,都是「邏輯上可能的」(logically possible)
3. 因此,哲學殭屍是邏輯上可能。

反方:化成三段論證後,要反駁此說的人就容易了,反駁方的基本戰法,就是挑戰前兩個假設。例如,你可以主張哲學殭屍根本是無法設想的(反對前題一)。或者,你可以主張「可設想的不代表就是邏輯上可能的」(反對前題二)。

光是上面這兩個前提的攻防,心靈哲學家就忙得不可開交了,而「盲視」(blindsight)的真實案例,除了增加論戰的複雜度,也讓原本抽象的哲學討論增添了不少人味與樂趣。


盲視到底算不算是一種真實的哲學殭屍?

上一篇文章中,提到了盲視現象(不是李嗣涔教授的手指識字喔!):就是在視覺腦區(初始視覺皮質)壞死後,完全失去視覺意識,儘管眼前一片漆黑,但病人卻仍然能夠猜對眼前的事物、甚至可以自己穿越走道上的障礙物。(影片和科學解釋請見前文

有些人認為,盲視現象就是「哲學殭屍」的一種真實例子。

我的簡單看法是,盲視病人雖然可以猜對物體的移動方向、可以走廊上穿梭行走,但是這些功能仍然比正常人要緩慢、微弱許多。由於盲視病人的諸多功能都明顯已經受損,因此意識狀態當然也不再會和正常人一樣。所以,盲視現象不但不能用來反駁功能論和物理論,甚至還支持了功能論和物理論。

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延伸閱讀: 哲學殭屍與盲視盲視、虛構、與擇盲 《幻覺與大腦
英文介紹:Stanford Encyclopedia of Philosophy (Zombies)

Wednesday, September 17, 2014

哲學殭屍與盲視


你相信下面影片中的人完全看不見嗎?

這就是曾經引發許多哲學論戰的「盲視」(blindsight)現象!



1974 年,牛津大學的心理學家懷斯克朗(Laurance Weiskrantz)發表了第一篇關於盲視病人的實驗成果 [1]。這位病人眼睛完好,但因腫瘤而切除了枕葉(負責處理視覺訊息的腦區),他也因此看不見任何東西(沒有任何視覺感質)。不過,當科學家強迫他猜測眼 前的事物特徵(例如位置或顏色時),他的猜對機率竟然遠高於隨機值!

2004 年,瑞士一名男子因為視覺腦區中風而失去視覺,他的眼睛沒有受損,但由於視覺腦區無法再正常運作,因此他的眼前一片漆黑、沒有任何視覺經驗。不過,科學家對他進行了一系列測試之後,也有類似的驚人發現!

首先,科學家在他眼前呈現快樂或生氣的臉孔,要求他盲猜,結果他的正確率竟然高達近70% [2]!在另一個實驗中,科學家讓他獨自走過一道堆了許多雜物的長廊,並要求他盡量閃開障礙物,結果他竟然成功地完成任務 [3]!上面那部影片,就是此病人在全盲狀態下成功閃避障礙物的過程。



這類的案例顯示,雖然病人在枕葉(初始視覺皮質)受損後喪失視覺意識,卻仍然可以利用其他沒有受損的腦區來處理眼前的訊息。例如,視覺訊息可能可以繞過初始視覺皮質而直接傳入較高階的腦區進行處理。

由此我們也可看出,有許多訊息的處理雖然是無意識的,卻仍然可以影響我們的行為。

有些哲學家認為,盲視就是一種真實的「哲學僵屍」(philosophical zombie)、也就是一種「沒有意識、但卻在其他功能上和有意識的人完全相同的人」,因此,主張「若功能相同則心靈狀態也相同」的「功能論」明顯不對。 不過,也有些哲學家則不以為然。我的簡單回應是,盲視病人在功能上和有意識的人並不完全相同,因此不算是哲學僵屍,因此不能拿來反駁功能論。

想看更深入的哲學討論嗎,那就只能招喚各方的哲學魔人囉 XD

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[1] Weiskrantz, L., Warrington, E.K., Sanders, M.D., and Marshall, J. (1974). Visual capacity in the hemianopic field following a restricted occipital ablation. Brain, 97, 709-728.

[2] Pegna, A. J., Khateb, A., Lazeyras, F., & Seghier, M. L. (2005). Discriminating emotional faces without primary visual cortices involves the right amygdala. Nature Neuroscience, 8, 24-25.

[3] de Gelder, B., Tamietto, M., van Boxtel, G., Goebel, R., Sahraie, A., Van den Stock, J., Stienen, B. M. C., Weiskrantz, L., & Pegna, A. (2008). Intact navigation skills after bilateral loss of striate cortex.Current Biology, 18(24), R1128-R1129

延伸閱讀:

1. 盲視、虛構、與擇盲(以及安通氏症候群)
2. 思想實驗:哲學殭屍
3. 幻覺與大腦

Sunday, September 14, 2014

植物人還有意識?


這是我幫科學人翻譯的一篇文章,原作者是英國的神經科學家歐文博士(Adrian Owen)。2006 年,他在科學上發表了一篇論文,發現有些植物人在接受到指令後(例如:「請想像自己在打網球」),可以用 fMRI 觀察到他們腦中的運動相關腦區出現反應,而且反應的程度和模式幾乎和有意識的正常人完全一樣。

這顯示出有些在傳統醫學定義下的植物人,可能其實仍有意識。而這篇文章就是歐文針對這項實驗及其後續研究所寫的故事。

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植物人還有意識嗎?


透過腦造影工具,科學家終於找到偵測植物人是否有意識以及與其溝通的方法,對這個如迷霧般的腦科學議題,如今我們的了解又更進一步。

撰文/歐文(Adrian M. Owen)
翻譯/謝伯讓

我從事無行為反應病人的意識狀態研究,可以追溯到1997年第一次見到凱特的那一刻。她是來自英國劍橋的年輕教師,在一次類似感冒的症狀後陷入昏迷。在幾個星期內,她的醫生就宣佈她是植物人,更精確地說,她仍有睡眠週期,不過卻沒有知覺意識。她的眼睛會閉闔,而且她也似乎會短暫快速地張望醫院病房的四周,但是,她卻沒有顯示出一點心理思考的跡象,對於家人和醫師的刺激及鼓勵,她也沒有任何反應......