失明43年後科技讓他重獲光明,結果他卻看到了普通人看不到的東西
2021年04月22日09:44

  重獲光明是什麼感覺?300年前這個問題引起了哲學家們的興趣。借助現代科技,一些盲人重獲光明。可是,他們看到的世界和普通人有很大不同。怎麼說呢,大部分重獲視力的人懼怕這個世界,因為他們看到的世界和常人太不一樣了。

圖片來源:pixabay
圖片來源:pixabay

  在人的發展過程中,存在各個認知和身體機能的發育關鍵期。在人生頭幾年,嬰幼兒通過五官體驗和感知世界,學習語言,逐漸變成“人”。如果錯過這個關鍵期,人的發展就會受到嚴重阻礙。

  在300年前,因為技術手段的限製,這隻是一個哲學問題。1694年,英國哲學家約翰·洛克曾經和同為哲學家的友人威廉·莫里紐克斯(William Molyneux)討論過體驗和感知之間的關係。莫里紐克斯問洛克,一個從小失明的人重獲光明後,能否通過視覺,而不是他熟知的觸覺判斷球體和立方體的差別呢?莫里紐克斯認為是做不到的。

  在20世紀60年代前,文獻中有記載的複明的例子只有50來例。不過在這些例子中,大部分患者需要數月的時間才能重新“看見”。因此在後來的很長一段時間里,研究者們認為視覺完全依靠後天經驗。

  可是21世紀的研究發現,嬰兒在出生幾小時後就能模仿母親的表情,這說明人類的視覺並非完全依靠後天,出生前視覺系統就應該加載了一些基本的功能。

圖片來源:Ali Moradmand/flickr
圖片來源:Ali Moradmand/flickr

  這些相互矛盾的現象讓複明的人究竟能看見什麼這個問題變得更加撲朔迷離了。2000年時,一個獨特的病例出現,而借助現代科技,研究者們發現,複明的人看到的東西是常人無法想像的。

  Michael May 是一個命途多舛的奇人。在3歲半的時候,因為化學品爆炸他失去了1個眼睛,另一個眼睛的角膜受損,他完全失明。後來他曾做過幾次眼角膜移植手術,但都失敗了。

Michael May (左5)和美國前總統奧巴馬等人的合影。圖片來源:senderogroup
Michael May (左5)和美國前總統奧巴馬等人的合影。圖片來源:senderogroup

  但是他卻並沒有因此消沉。實際上在年輕時 May 是相當有成就的運動員,他曾3次獲得殘奧會金牌,打破並保持著盲人高山滑雪的記錄,還曾為美國中情局工作。退役後,他創辦了一家為盲人提供移動 GPS 服務的公司,並且結婚生子。

  機緣巧合下,在他46歲的時候,舊金山的聖瑪麗醫療中心為他進行了一場史無前例的手術。這是史上第一例用幹細胞修復眼球表面的醫學試驗。第一次手術後,醫生們為他移植了眼角膜。兩次手術都很成功,從生理結構上講,他的眼球在術後已和常人無異。

 May 和兒子。圖片來源:Florence Low
 May 和兒子。圖片來源:Florence Low

  2000年3月,醫生為他摘掉了繃帶。事先得到情報的電視台工作人員用鏡頭密切監視著這一幕。拿掉繃帶的 May 確實看到了光,但並沒有看到我們看到的世界。實際上在手術後的頭幾個月裡,May 的表現印證了莫里紐克斯的猜想:他看不出球體和立方體的差別。

  術後,他只能看到老婆 Jennifer 的面部基本線條,但是看不見面部細節,也認不出她是誰。

術後剛摘下繃帶時,May 第一次“看到”妻子Jennifer 。圖片來源:Florence Low
術後剛摘下繃帶時,May 第一次“看到”妻子Jennifer 。圖片來源:Florence Low

  手術3年後,斯坦福大學和加州大學聖迭戈分校的研究者利用功能性磁振造影(fMRI)和視網膜電圖(Electroretinogram)等技術研究了他的大腦和視覺系統與常人的差異。這項研究發表在 Nature Neuroscience 上。

  研究顯示,May 能認出簡單的圖形(比如圓形和三角形)和色彩,他的空間對比敏感度(spatial contrast sensitivity function),即眼睛的解像度也和普通人無異,但是他卻沒有立體感知能力,也就是說他看不出景深。

  雖然無法判斷景深,但他能分辨物體的運動,他也可以用物體運動時的變化推測它們的形狀。

May 和不少從小失明的人即使在複明後也看不到景深。圖片來源:fshoq
May 和不少從小失明的人即使在複明後也看不到景深。圖片來源:fshoq

  他也會被一些視錯覺欺騙,比如三色柱視錯覺(barber pole illusion)。但有有趣的是,靜止的奈克方塊(Necker cube)在他眼中並不是立體的,而是複雜的平面形狀。他也不會被 Kanizsa 三角欺騙。

奈克方塊在普通人眼中是立方體,在 May 眼中是二維的
奈克方塊在普通人眼中是立方體,在 May 眼中是二維的

  另外,May 的人臉識別也有問題。對他大腦的功能性核磁共振顯示,看到人臉時他大腦相應的腦區沒什麼反應。不過,在看運動的物體時,他的大腦倒是有正常的反應。

Kanizsa 三角:在常人眼中,3個黑色的圓被一個白色的三角形覆蓋。但是May 看不出來
Kanizsa 三角:在常人眼中,3個黑色的圓被一個白色的三角形覆蓋。但是May 看不出來

  這項研究的第一作者、加州大學聖迭戈分校的認知科學家 Ione Fine 表示,他的問題不是出在眼球里,而是出在大腦里,他的大腦40多年沒有接受視覺信息,所以就不再運作了。

三色柱視錯覺:普通人認為三色柱在左右移動,實際上它們只是上下移動。May 有三色柱視錯覺
三色柱視錯覺:普通人認為三色柱在左右移動,實際上它們只是上下移動。May 有三色柱視錯覺

  他的奇特視覺直接影響了他的生活。

  日常物品中,他只能識別出25%。判斷男女性別時,他的正確率也只有70%。他也認不出人的表情和個性,只能靠眉毛的形狀啊、頭髮的長度啊、穿的衣服啊還有步態來判斷誰是誰。

  術後3年,May 說:“我使用的主要視覺線索是顏色和背景。比如在籃球場上如果我看到橙色的東西,我想它應該是圓的。但是我其實看不出它是不是圓形。”

  重獲的視力也沒能讓他理解普通人的娛樂。根據 May 的自述,術後19個月,看電影對他來說就是聽說書。不過,對普通人來說平常的事物卻讓他震驚不已,“我以前不知道灰塵在空氣里是這樣飄的,它們就像無數的小星星圍繞著你。”

  因為沒有景深的概念,他無法看到透視,在他眼中的馬路也是奇怪的構造。比如在我們眼中,高速路上的護欄在遠方彙聚成了一個點,但是在 May 的腦海中它們卻始終是平行的。也因為看不出景深,在馬路上走的時候,他只能靠地標判斷路徑。他說,“我得一幀一幀地學。”

參加殘奧會高山滑雪的運動員會有一個嚮導員。May是殘疾人高山滑雪的紀錄保持者
參加殘奧會高山滑雪的運動員會有一個嚮導員。May是殘疾人高山滑雪的紀錄保持者

  你可能會想,不論如何,有了新的感官就像有了新的工具,日常生活總會方便一點吧。事實並非如此。手術後,他在滑雪時,因為無法解析看到的畫面,會選擇閉上眼睛,重新啟用失明時的“軟件”。

  到了2010年,May 的視力依舊沒有進步到和常人一樣的水平,他還是只能看到一些模糊的形狀和動作,在日常生活中需要導盲犬和枴杖的幫助。

  在接受美國全國公共廣播電台採訪時 May 表示:“我在不同的情況下會調用失明模式、視覺模式或者混合模式。人們問我,‘你的眼睛怎麼樣了?’我想,這隻是另一個工具,就和我的狗、我的 GPS 一樣。”

 Michael May和導盲犬。 圖片來源:Alyson Aliano
 Michael May和導盲犬。 圖片來源:Alyson Aliano

  不過,3歲前May是看得見的,而在這個關鍵期里大腦的發育難道被完全抹除了嗎?

  2010年,斯坦福大學的認知科學家 Brian Wandell 和同事對May進行了進一步的研究,並把結果發表 Neuron 上。Wandell 認為,3歲的兒童雖然能看到許多東西,但是他們的視覺系統還沒有完全成型;實際上,人類出生時的空間解像度很差,到了6歲左右才達到成年人的水平,而 May 錯過了這段關鍵的發育期。

  Wandell 說,發育時,大腦里的神經元互相爭奪資源,一些神經元搶占了更多的地盤,一些失去了地盤。因為在3歲後的整整43年里沒有接受視覺刺激,他的視覺神經元的資源就被其他神經元掠奪了,眼球和大腦之間的連接通路可能在這43年里也中斷了。

  當然,May 並不是孤例,他體驗到的光的世界和以往重獲光明的案例雷同。

  1963年,英國劍橋大學的視覺研究者 Richard Gregory 和同事報告了一個化名為 SB 的患者重獲光明的例子。SB 在10個月大的時候失去了雙眼視力,接受手術時是52歲。借助新出現的眼庫(接受角膜捐贈的機構),醫生們為他置換了眼角膜。

  和 May 的情況類似,SB 術後雖然能分辨簡單的二維形狀,但沒有景深的概念,他也會把奈克方塊看成平面圖,他的大腦也無法把逐漸變小的物體理解成逐漸變遠。

在常人眼中,左邊的線段要低於右邊的線段,這被稱為波根多夫錯覺,但是SB能準確判斷出兩個線段在同一條線上。圖片來源:richardgregory.org
在常人眼中,左邊的線段要低於右邊的線段,這被稱為波根多夫錯覺,但是SB能準確判斷出兩個線段在同一條線上。圖片來源:richardgregory.org

  在日常生活中,新得的視力也變成了累贅。在過馬路時,他因為不理解自己看到的畫面是什麼,SB 會閉上眼睛,像還是個盲人時那樣過馬路。

SB 看不出兩張圖片是立體的,也無法覺察兩張圖片有多種立體解讀。圖片來源:richardgregory.org
SB 看不出兩張圖片是立體的,也無法覺察兩張圖片有多種立體解讀。圖片來源:richardgregory.org

  1968年,意大利羅馬聖喬瓦尼醫院的眼科醫生 Alberto Valvo 報導了一個叫做 Virgil 的50歲男子在手術後重獲光明的事例。Virgil 也是從小失明,手術前有白內障,視網膜也有些問題。

  術後,Virgil 雖然能認出字母和簡單圖形,也能看出顏色、角度和物體的邊界,但和上述兩個例子一樣,他也無法適應擁有新感官的生活,無法信賴自己新得的視力。對他來說,眼前的光影和運動都沒有意義,世界是一片色彩和線條的混沌。比如,一隻貓在他眼裡就是分離的爪子、尾巴和耳朵,他無法把這些元素視為一個整體。

  圖片來源:Yaniv Golan/flickr
  圖片來源:Yaniv Golan/flickr

  通過上面的描述你應該能理解,重獲光明對盲人來說並不總是一件值得慶幸的事。Gregory 表示,實際上在文獻中記載的許多重獲光明的人對看到的現實是感到失望的,許多人因此陷入了抑鬱。

  比如 SB 在複明後的一小段時間里是快樂的,但是卻因為看到了奇怪的東西而逐漸消沉。複明對他來說是一種詛咒而非賜福,他在手術後不久死去了。Virgil 在複明後因為無法理解看到的世界也感到異常憤怒和無助。

  誰也無法預料,被剝奪的在被歸還後是否還能讓人贖回幸福。

  術後0天:大不一樣。術後10天:不大一樣。術後100天:不一樣大。

  來源:把科學帶回家

關注我們Facebook專頁
    相關新聞
      更多瀏覽