“预言是一件困难的事情,特别是如果它涉及未来的话。”
到此为止我很少谈及可能解决捆绑问题的方法。一个物体(或事件)的不同特征在脑中对应于不同的神经元发放。捆绑问题即如何将这些神经元捆绑在一起。如果在一个感知时刻察觉到不止一个物体,这个问题就显得尤为突出。捆绑的重要性在于它可能至少对某些类型的觉知是必需的。在第十四章曾提到捆绑可能通过有关的神经元的相关发放来实现。一种非常简单的相关发放形式是所有牵涉到的神经元同时以一种节律形式发放(虽然节律对相关而言并非本质)。图57是一个理想化的例子,它显示了神经元每100毫秒有一簇发放,频率约为10赫兹。频率在此附近的节律称为“α节律”。在从头皮记录到的脑波(即脑电波图,eeg)是相当杂乱无章的信号,从中可以探测到这种节律以及其他节律。是否有实验证据表明由神经元组成的群体中存在相关发放呢?
一段时期以来人们已经知道,嗅觉系统中出现了具有振蕩形式的相关发放,但直到最近才在视觉皮层中清楚地观察到这种振蕩。最令人振奋的结果来自德国的两个研究小组。法兰克福的沃尔夫·辛格(wolfsinger)、查尔斯·格雷(charlesgray)和同事们在猫的视皮层观察到了振蕩现象。这些振蕩在35至75赫兹范围内,常称作“γ振蕩”,或不那么精确地称作“40赫兹振蕩”。马尔堡的莱因哈德·艾克霍恩(reinhardeckhom)和他的同事们独立地观察到了这种振蕩。他们使用了一种用于探测“场电位”的电极,能够特别清楚地观察到这种现象。大致说来,场电位所显示的是电极附近的一群神经元的持续变化着的平均活动,它很像是在雞尾酒会上在一大群人中听到的叽叽喳喳的谈话声。
这些实验比较新,而更新的实验结果仍不断出现,在这里,我仅给出一个非常简单的描述。
正如前面已经叙述过的,当视野内出现适当的刺激时,视皮层的一些神经元会变得活跃起来,并以一定的节律形式发放。在它们附近的平均的局部电活动(场电位)常表现为在40赫兹范围内的振蕩。这种神经元发出的脉冲并不随机出现,而是和局域的振蕩“合拍的”(见图60)。一个神经元会合拍地发放由两、三个脉冲形成的短簇,有时它也可能根本不发放;但当它发放时,经常是与它的一些神经元“同伴”近似同步的。这些振蕩并不很规则。它们的波形更像一个随手画出的粗糙的波,而不像具有恒定频率的非常规则的数学上的波。
辛格和同事们经常发现,当使用两个离得不太远的电极作记录时,如果其中一个电极附近的神经元发放,它们趋向于与另一个电极附近的神经元的发放同步,甚至当两个电极分隔达7毫米远,场电位还可能具有同位相振蕩。不过这种情况更多出现在使它们兴奋的运动刺激是属于同一个物体而不是两个物体的时候。只是目前支持最后一个陈述的实验证据还相当少。另外有实验表明,运动光棒能在第一视区和第二视区的相应位置引起同位相的节律发放,这正说明同步可以出现在不同皮层区域的神经元之间。此外也有实验表明同步可以出现在大脑两半球皮层之间。
德国的这两个研究小组都认为,这些40赫兹振蕩可能是脑对捆绑问题的解答。他们提出,标志同一个物体所有不同属性(形状、颜色、运动等)的神经元通过同步发放将这些属性捆绑到一起。科赫和我将这一观点更推广了一步,认为这种与y振蕩(在35至75赫兹范围内)合拍(或在此附近)的同步发放可能是视觉觉知的神经关联。这种行为将是其他理论家提出的相关发放的一个特殊情况。
我们还认为,注意机制的主要功能可能是选择一个被注意的物体,然后帮助把所有神经元同步结合起来,这些神经元对应于脑对这部分视觉输入的最佳解释。我们猜测,丘脑是“注意的器官”,它的某些部分控制注意的“探照灯”在视野中从一个显著目标跳向另一个。
这些开创性的实验是猫被轻度*醉时进行的,在猫被非常深度地*醉(使用巴比妥盐)的情况下没有观察到振蕩,但此时神经元的活动性无论怎样都极度降低了,因而这一结果本身并未提供很多信息。最近的实验是在清醒的猫上进行的(查尔斯·格雷在同我的私人通信中提到此事)。这里也存在40赫兹的振蕩,因而振蕩并不是*醉引起的伪迹。一些新的实验使用了轻度*醉的猴,在皮层第六区的也发现了振蕩。在清醒的猴子皮层mt区的实验表明,使用运动棒作为视觉输入时能观察到振蕩,而当呈现伪随机运动的点组成的图案时则不然。目前尚不能解释这种行为上的差异。这更像是振蕩参与了图形/背景的鉴别,而不是视觉觉知。艾伯哈德·菲尔兹(eberhardfetz)和同事们在清醒的猴子的运动/躯体感觉皮层的实验中也清楚地观察到了振蕩,特别是当猴子完成一项需要注意的复杂的操作任务的时候。
观察到的振蕩通常是相当短暂的。它们持续的时间常常依赖于所用的视觉信号呈现的长短。正如一些理论预测的那样,不同位置的神经元集团间的相关振蕩仅持续几百毫秒。总的来说,很难让人们相信外部世界在我们
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