10個阿拉伯數字,這名男子只能看見0和1

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10個阿拉伯數字,這名男子只能看見0和1

左邊是展示給病患的數字「8」,右側是病患根據「8」畫出的圖形

最近,《美國科學院院刊》公布了一例奇特的病例:一位患者完全看不到2~9這幾個數字。不僅數字本身在他眼裡是亂碼,數字還能「屏蔽」周圍的其他東西。他可能是目前已知的唯一一個看不見數字的人。


視覺假象

「眼見為實」這幾個字告訴我們,只有看到的才是真實的,但實際上我們判斷外界的信息並不只是依靠眼睛就能完成的。眼睛本身只是接受了物體反饋而來的光源,但具體要怎麼解讀還是要靠大腦來完成。而在解讀過程中,大腦有時會產生一些感知和意識上的錯覺,對原本的視覺信息有了錯誤判斷,最終導致「眼見也不一定為實」。

暫且不說文章要介紹的這位神奇病患,就連正常人在生活中也會出現視覺錯誤,比較常見的就是「視覺假象」,例如當眼睛看到雲朵時,大腦會自動對視覺信息進行解讀和補充,因此我們可能會覺得雲朵像人頭、大象或者飛機,但實際上雲朵是沒有反饋這些視覺信息的。

還有一類比較經典的錯覺圖片能夠清晰地展現出視覺和感知間的差距,例如赫爾曼柵格錯覺,黑色背景上布滿灰色的柵格,這時線條交叉的白點看起來也會變灰,甚至閃爍起來。不過,當你集中注意力看一個點時,又能清楚地看到點是白色的。

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對於這一錯覺的解釋有很多,一開始有科學家提出了側抑制假說,認為激活較弱的光感受細胞信號被旁邊的強激活細胞的信號所覆蓋,因此不集中注意力,一些白色光源信號會被灰色的所覆蓋。而隨著研究深入,科學家還發現了一類特殊的神經元——S1簡單細胞,這種細胞專門負責「亮和暗」信號,並且具有方向選擇性(水平和垂直最多),因此方正的格子產生的視覺假象會更明顯。而圓點遮擋住垂直和水平的柵格條時,S1簡單細胞激活程度降低,因此感知產生了偏差。

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非垂直的柵格產生的錯覺就要弱很多

僅僅只是簡單的柵格就能欺騙大腦,更不用說更複雜的視覺欺騙圖了。而對於「視覺假象」,無論哪種解釋更合理,可以肯定的是我們「看見」的東西有時候並不是物體本身的模樣,而很大程度會依賴大腦的信息處理過程,也就是常說的感知。一些感知過程出現疾病的人,很容易就看不到眼前的東西。

最新發表在《美國科學院院刊》上的研究就展示了一位非常特殊的病患,代號RSF的病人由於神經疾病出現了感知扭曲(perceptual distortion),而結果就是他可能會感知不到2至9的數字,這些數字在他看來都是亂碼。


奇特的病人

其實RFS也並不是生來就是如此,他原本是能看見數字的,但從2010年開始,RFS就總是會感覺到頭疼,並且開始出現表達能力下降、暫時性失明的癥狀,而在之後連走路都有點困難。RFS就診後,被醫生診斷為皮質基底節綜合征,這是一種神經退行性疾病,一般會導致行動和語言功能障礙。

但RFS的另一種病症也讓醫生感到驚訝,他表現出了其他病人沒有的癥狀——看不到數字。約翰·霍普金斯的研究團隊指出,這是他們已知的唯一一個看不見數字的人。在RFS眼中,2~9這些數字並沒有固定的形狀,而是一些雜亂無章的線條。

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而更神奇的是,除了2~9這幾個數字,RFS感知其他的符號能力並沒有問題,包括英文字母、圖形他都能清晰地分辨。哪怕是一些外觀像數字的符號,他也能看見,比如RFS能看見字母「B」,但是看不見數字「8」。

而隨後的測試結果還顯示,這些數字無論單個出現、成串出現或者和字母搭配出現,RFS都無法識別,例如8、476、A7這些字元串在他眼裡都是無意義的黑色線條。而更複雜的「#」、「$」、「+」他卻都能正確識別。研究人員為了排除其他條件可能造成的影響,改變了數字的顏色、大小、展示時間甚至是數字圖的對比度,都無法改變這一事實,RFS的確是看不到2~9這幾個數字。

但是,1和0這兩個數字成為了例外,RFS不僅能看到,而且還能正確地說出和摹寫展示圖上的1和0。研究人員認為,1和0這兩個數字可能在數學中的地位和其他數字不一樣,並且演算法運算中1和0的使用要更獨特;又或者是0與字母O,1與小寫字母l很相似,讓它們辨別起來要相對簡單。論文認為,「最有可能的是,1和0的視覺處理過程與其他數字並不一樣。」

一開始,研究者還只是以為RFS僅僅只是看不到數字,讓他們沒料到的是,數字竟然能成為一塊巨大的「馬賽克」,如果把一個字母畫成線條框的形式,RFS不僅能看出字母是什麼,往線條框里添加的東西也能看懂。但是,當這個線條框是數字形式時,無論線條框里是什麼,RFS就很難判斷出來了。放置在線條框里的一些字母和簡單符號他還能偶爾判斷正確,而複雜的圖形放進去後判斷準確率就是0%。

10個阿拉伯數字,這名男子只能看見0和1


10個阿拉伯數字,這名男子只能看見0和1

原本能分辨的符號或圖形,一旦放置在數字中,患者也會分辨不清。


視覺意識丟失

為了判斷RFS到底哪一步出現了問題,研究測試了他觀測不同圖形時的腦電波。測試使用的圖,同樣是條框型的數字或者字母,這次放置在框中的是一張人臉。腦電圖顯示,RFS在看見人臉時,會有明顯的腦電模式。而人臉無論放置在字母還是數字中,都會出現相似的腦電波。這說明,RFS的大腦是正確地接收並對人臉做出了反應的,但為什麼數字中的臉,RFS就看不見了呢?

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人臉放置在字母或者數字中,病患都會出現類似的腦電波。

研究者認為這是他的視覺意識這一步出了問題,「這代表著RFS的大腦的確處理了視覺信息,但是他沒有意識到大腦已經解讀過信息了。」 論文作者David Rothlein表示,而RFS看數字時也是如此,他眼睛看見8了,大腦接收並處理了8的視覺信息,但在最後一步,供給視覺意識的神經出現了問題,因此他無法感覺到這些處理好的信息。

目前,研究者們還沒有參透看不見數字這一奇特現象的具體機制。有一種推測是,RFS的語義記憶出現了問題,這種記憶通常和常識相關,尤其會影響字元聲形的認知。「也不排除RFS這一塊針對2~9的語義記憶出現了差錯,」Rothlein說,總之,要找到具體的疾病根源還需要很長一段時間。

不過,大家也不用擔心在這期間RFS怎麼閱讀數字了,貼心的研究人員為他專門設計了一套新的數字形狀系統,專門指代2~9,只不過這個數字表,似乎還要動點腦筋才能學會。

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圖片來自論文或研究團隊


撰文:楊心舟

原始論文:

Lack of awareness despite complex visual processing: Evidence from event-related potentials in a case of selective metamorphopsia

https://www.pnas.org/content/early/2020/06/17/2000424117