知覺領(lǐng)域的感覺衰減效應(yīng)
日期:2021-04-06 來(lái)源:中國(guó)社會(huì)科學(xué)網(wǎng)-中國(guó)社會(huì)科學(xué)報(bào)
在日常生活中,我們有時(shí)會(huì)有這樣的體驗(yàn):當(dāng)某些身體部位被別人觸碰時(shí)會(huì)產(chǎn)生癢感并引人發(fā)笑,而自己觸碰時(shí)這種感覺會(huì)削減很多。該現(xiàn)象在科學(xué)領(lǐng)域被稱為感覺衰減(Sensory Attenuation),是人類在長(zhǎng)期的生物進(jìn)化過(guò)程中形成的一種適應(yīng)機(jī)制。感覺衰減效應(yīng)也被認(rèn)為是知覺中的重要原則,用以潛在地調(diào)節(jié)各種重要功能。比如,感覺衰減可以作為中介來(lái)區(qū)分自我引起的感知刺激和外部因素引起的感知刺激,以最大限度地保護(hù)個(gè)體免于外部刺激的傷害。但在一些精神障礙群體中(尤其是精神分裂癥患者),由于缺乏感覺衰減,個(gè)體傾向于將自己發(fā)出的行為認(rèn)為是由別人發(fā)起的,而無(wú)法對(duì)相應(yīng)的行為進(jìn)行正確的自我歸因,從而導(dǎo)致精神病性癥狀的出現(xiàn)。
感覺衰減的心理學(xué)研究。感覺衰減是指與外界刺激所誘發(fā)的感覺結(jié)果相比,自生行為(self-generated action)引發(fā)的感覺結(jié)果產(chǎn)生較弱的神經(jīng)反應(yīng),在主觀感知層面報(bào)告程度較弱的強(qiáng)度體驗(yàn)。1971年,韋斯克蘭茨(Lawrence Weiskrantz)等人的研究發(fā)現(xiàn),在實(shí)驗(yàn)中分別由主試或被試自己向腳底施加同等強(qiáng)度的觸覺刺激時(shí),被試所體驗(yàn)到的癢感程度存在差異。具體而言,與外部(即主試)施加的觸覺刺激相比,由被試自己施加刺激時(shí)其體驗(yàn)到的癢感程度更低,知覺敏感性更差。此外,被試自己抓住主試的手向其腳底施加觸覺刺激時(shí),體驗(yàn)到的癢感雖然沒(méi)有主試獨(dú)立施加時(shí)那般強(qiáng)烈,但也沒(méi)有像自我施加時(shí)一樣感覺平平。研究者們認(rèn)為,之所以會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象,可能是因?yàn)楦杏X衰減效應(yīng)的存在。
感覺衰減既包括感知層面知覺強(qiáng)度的衰減,也包括神經(jīng)層面皮質(zhì)反應(yīng)的減弱。感覺衰減的程度,可以通過(guò)比較自主動(dòng)作所引發(fā)的感覺結(jié)果和外部刺激引發(fā)的感覺結(jié)果的主觀知覺強(qiáng)度,進(jìn)行定量化測(cè)量。當(dāng)某個(gè)動(dòng)作由自我發(fā)出時(shí),由于神經(jīng)系統(tǒng)中傳出副本的存在,個(gè)體可以預(yù)測(cè)其動(dòng)作所產(chǎn)生的感覺結(jié)果。正是這種預(yù)測(cè)作用導(dǎo)致個(gè)體所體驗(yàn)到的感知強(qiáng)度降低,即出現(xiàn)感覺衰減現(xiàn)象。這解釋了為什么由別人觸碰我們的某些身體部位時(shí)會(huì)產(chǎn)生癢感并引人發(fā)笑,而自己觸碰時(shí)這種感覺會(huì)減弱很多。
力匹配任務(wù)(Force-matching task)是研究觸覺通道中感覺衰減的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)范式,其實(shí)驗(yàn)儀器為力致動(dòng)器。力致動(dòng)器由一個(gè)連接在扭矩馬達(dá)上的杠桿組成,扭矩馬達(dá)則由計(jì)算機(jī)控制,而杠桿末端的傳感器用來(lái)測(cè)量施加在被試手指的力。實(shí)驗(yàn)要求被試在兩種條件下匹配先前力致動(dòng)器施加在被試左手食指上的目標(biāo)力。在手指(主動(dòng))條件下,被試用左手食指直接向杠桿施加力,按壓右手食指;在滑塊(被動(dòng))條件下,被試通過(guò)滑動(dòng)控制扭矩馬達(dá)的線性電位計(jì)來(lái)間接向右手食指施加力。結(jié)果發(fā)現(xiàn),被試的手在主動(dòng)條件下會(huì)給右手食指施加更大的力。相比之下,當(dāng)個(gè)體將力間接地與線性電位計(jì)相匹配時(shí),被試體驗(yàn)到的感知強(qiáng)度則是準(zhǔn)確的。
后來(lái),有研究者也在聽覺通道發(fā)現(xiàn)了感覺衰減現(xiàn)象,其實(shí)驗(yàn)范式為聽覺動(dòng)作結(jié)果(auditory action-effect)的感覺衰減。實(shí)驗(yàn)要求被試在兩種條件下判斷標(biāo)準(zhǔn)音與比較音哪一個(gè)更響亮。標(biāo)準(zhǔn)音是由被試主動(dòng)按鍵觸發(fā)或計(jì)算機(jī)呈現(xiàn),比較音則是由計(jì)算機(jī)生成。在操作條件下,被試主動(dòng)按鍵后會(huì)出現(xiàn)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)音,比較音則出現(xiàn)在隨機(jī)時(shí)間間隔(800—1200ms)之后。而在觀察條件下,標(biāo)準(zhǔn)音由計(jì)算機(jī)生成。結(jié)果顯示,被試認(rèn)為被動(dòng)(計(jì)算機(jī))呈現(xiàn)的音要比主動(dòng)按鍵觸發(fā)的音更加響亮。換句話說(shuō),在操作條件下,被試出現(xiàn)了感覺衰減效應(yīng)。
感覺衰減的腦科學(xué)研究。哈格德(Patrick Haggard)和惠特福德(Ben Whitford)認(rèn)為,輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)(SMA)是運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的主要大腦結(jié)構(gòu),沒(méi)有輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)的存在,感覺衰減不會(huì)發(fā)生。弗里德(Itzhak Fried)等人和哈格德等人分別使用經(jīng)顱磁刺激,在動(dòng)作開始前破壞被試輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)的大腦活動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,無(wú)論刺激是由自我生成還是外部對(duì)象引起,輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)的單脈沖經(jīng)顱磁刺激(single-pulse TMS)均破壞了感覺衰減。
此外,為了研究體感皮層和小腦參與調(diào)節(jié)自我產(chǎn)生的觸覺的假設(shè),布萊克莫爾(Sarah-Jayne Blakemore)等人使用功能性磁共振成像來(lái)檢查自我和外部生成的觸覺刺激的神經(jīng)基礎(chǔ)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),感覺衰減可能由體感皮層和前扣帶回皮層調(diào)節(jié),這些區(qū)域受自我生成的觸覺刺激的激活程度低于外部生成的相同刺激的激活程度。當(dāng)個(gè)體經(jīng)歷外部生成的觸覺刺激時(shí),次級(jí)體感皮層和前扣帶回的活動(dòng)增加。相比之下,右側(cè)小腦前部皮層通過(guò)產(chǎn)生觸覺刺激的自生運(yùn)動(dòng)而被選擇性激活,此外,通過(guò)外部生成的觸覺刺激也能被顯著激活。這表明,小腦根據(jù)其特定的感覺結(jié)果在動(dòng)作之間進(jìn)行區(qū)分。當(dāng)動(dòng)作的實(shí)際感覺反饋與預(yù)測(cè)的感覺反饋相匹配時(shí),小腦的活動(dòng)會(huì)減少。換句話說(shuō),小腦的作用之一是將刺激的預(yù)期反應(yīng)與實(shí)際反應(yīng)進(jìn)行比較。如果這兩種反應(yīng)相匹配,小腦會(huì)啟動(dòng)一種機(jī)制來(lái)抑制刺激的效果,最終結(jié)果是體感皮層的活動(dòng)減弱,隨之而來(lái)的是對(duì)自我生成運(yùn)動(dòng)感覺結(jié)果的衰減。
比較器模型(Comparator Model)或稱前向模型,是最早用來(lái)解釋感覺衰減的模型。比較器模型用來(lái)模擬外部世界和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)方面,以捕捉動(dòng)作及其結(jié)果之間的因果關(guān)系,根據(jù)運(yùn)動(dòng)命令(motor command)預(yù)測(cè)動(dòng)作的感覺結(jié)果。具體而言,運(yùn)動(dòng)命令的傳出副本(efference copy)可以預(yù)測(cè)正在進(jìn)行的動(dòng)作行為的感覺結(jié)果,然后將這一預(yù)測(cè)與來(lái)自動(dòng)作的實(shí)際感覺反饋(actual sensory feedback)進(jìn)行比較。由于自生行為的感覺結(jié)果可以在運(yùn)動(dòng)命令的基礎(chǔ)上被正確地預(yù)測(cè)(即預(yù)測(cè)感覺反饋和實(shí)際感覺反饋之間幾乎沒(méi)有差異或差異不顯著),這種精確的預(yù)測(cè)可用于減弱自生行為感覺結(jié)果的強(qiáng)度,即造成感覺衰減。相反,外部生成的感覺與任何傳出副本均不相關(guān),因此無(wú)法通過(guò)比較器模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。
感覺衰減研究的應(yīng)用。在臨床方面,謝爾吉爾(Sukhi Shergill)等人的研究表明,精神分裂癥患者的自我監(jiān)控可能存在功能障礙,具體表現(xiàn)在感覺預(yù)測(cè)的缺陷,這種缺陷會(huì)導(dǎo)致感覺衰減機(jī)制的失效。而布萊克莫爾、林德納(Axel Lindner)等人則認(rèn)為,精神分裂癥患者在感覺預(yù)測(cè)中的缺陷是控制妄想等精神病性癥狀出現(xiàn)的原因。此外,謝爾吉爾等人的研究也表明,病患表現(xiàn)出的衰減程度與精神病藥物(氯丙嗪類藥物)之間沒(méi)有明顯相關(guān),而是個(gè)體穩(wěn)定、類似特質(zhì)的特征。據(jù)此,我們可以推論,感覺衰減機(jī)制的失效或許可以作為識(shí)別精神分裂癥障礙的生理表征。
未來(lái),我們?cè)谂R床治療中可以利用成像技術(shù)追蹤其預(yù)測(cè)缺陷對(duì)應(yīng)的神經(jīng)機(jī)制,從而對(duì)精神病患者的研究進(jìn)行補(bǔ)充。同時(shí),在精神分裂癥患者的康復(fù)治療中,除目前使用的藥物治療和心理治療外,更需要對(duì)患者輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)和小腦進(jìn)行外部干預(yù)。我們可以通過(guò)針灸、電刺激小腦等干預(yù)方法,使精神分裂癥患者的小腦準(zhǔn)確預(yù)測(cè)動(dòng)作結(jié)果,從而對(duì)行為進(jìn)行正確歸因,使控制妄想和幻覺等精神病性癥狀得到改善。
在行為訓(xùn)練方面,雖然感覺衰減可以幫助個(gè)體突出外部世界的顯著事件,增強(qiáng)人類檢測(cè)外部環(huán)境變化的能力,但這種能力僅限于自生行為的感覺結(jié)果。在未來(lái)的研究中,我們可以通過(guò)訓(xùn)練預(yù)測(cè)感覺反饋,使個(gè)體在一些特定情境中準(zhǔn)確預(yù)測(cè)外部刺激引發(fā)的感覺結(jié)果,使自生行為和外部引起行為的感覺結(jié)果有同等強(qiáng)度的衰減。具體而言,對(duì)于特定行為,可以通過(guò)4周或更長(zhǎng)時(shí)間的工作記憶訓(xùn)練來(lái)提高個(gè)體對(duì)特定事件結(jié)果的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)率。而在以工作記憶為方式的訓(xùn)練中,個(gè)體便會(huì)在反復(fù)的信息搜索過(guò)程中保留信息的特征,然后通過(guò)工作記憶的再知、再認(rèn),使這種信息識(shí)別模式記錄在個(gè)體的腦海中。當(dāng)個(gè)體以后遇到類似的刺激時(shí),便可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)動(dòng)作的感覺結(jié)果,從而引起感覺衰減。
此外,當(dāng)前人工智能的迅速發(fā)展深刻改變著人類的生產(chǎn)生活方式和社會(huì)的發(fā)展模式。類腦研究作為人工智能由“弱”向“強(qiáng)”發(fā)展的重要突破口,已成為科技發(fā)展和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的前沿陣地。未來(lái)的類腦智能機(jī)器人要在具備基本腦認(rèn)知功能的基礎(chǔ)上兼?zhèn)渥灾鞲校赡苄枰邆渑c感覺衰減神經(jīng)機(jī)制相對(duì)應(yīng)的腦區(qū),及時(shí)對(duì)行動(dòng)進(jìn)行歸因,區(qū)分自生刺激和外部刺激,這或許能夠提高機(jī)器人的智能程度,形成多模態(tài)感知與類人思維。
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