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Sciscape新聞報導

[Sep 06, 2009]

生物:我看不見,但是我懂


編輯 thinhug 報導

藉由觀察天生盲人的神經元活動,認知神經科學家發現對於區分有生命(living)與無生命(non-living)的物體概念似乎不受視覺經驗的影響。

鱷魚是動物,但並不是魚類;螺絲起子是工具,但也是調酒名稱。這些複雜的物體概念和語意知識儲存在我們的記憶裡,在日常生活的使用和理解上一點都不困難。

然而,醫學報告指出,有些大腦枕葉受傷的病人,無法正確唸出動物的名稱;另外有些腦傷病人雖然可以正確區辨不同的動物,但是對於回答扳手、鐵鎚或鑰匙這一類沒有生命的物體名稱卻有困難。近年來利用功能性磁振造影(fMRI)的研究已經發現:請正常人觀看不同類別(category)的物體圖片,大腦枕葉外側(lateral occipital cortex)對於有生命的物體(相較於無生命物體)有較大的血氧濃度增加程度(blood oxygen-level dependent, BOLD)變化;而大腦枕葉梭狀回內側(medial fusiform gyrus)則對於無生命的物體(相較於有生命的物體)有較大的訊號改變。這些神經心理學的臨床案例和認知神經科學的研究指出:大腦對於有生命(比如:臉孔和動物)和無生命(比如:工具和房屋)這兩種不同類別物體概念的訊息處理,似乎並不相同。

但是許多科學家質疑,大腦其實並沒有對「有生命」和「無生命」的物體特別分化出兩種不同的神經迴路,這兩種類別之所以有不同處理模式,可能是因為有生命的物體之間有共同的視覺相似度(動物有腳、狀似圓形的身軀),而無生命則多和物體的可操作性有關(如何使用特定工具);因此,我們觀察到的神經處理模式的差異可能只是視覺訊息與功能訊息在性質(property)上的差異,而不是有、無生命這種心理類別上的不同。因此,科學家推測,視覺經驗的有無,以及在成長過程中利用圖畫或照片這些視覺訊息作為學習材料的多寡,會影響到我們如何習得有生命和無生命的物體概念。

然而,Caramazza的研究小組認為大腦皮質處理有、無生命的物體概念不一定需要視覺經驗的形塑。他們驗證這項假設的方法,是測試那些從來都沒有看過顏色、線條和大小的先天盲人對於這兩種類別物體的區辨能力。21位視力正常以及3位出生是盲人的義大利成人受試者被找來進行功能性磁振造影掃瞄。正常人分別進行聽覺與視覺的區辨作業:按鍵判斷聽到的物體名稱和看到的圖片有無生命,而盲人則進行聽覺的區辨作業。

實驗結果觀察到,在視覺區辨作業上,正常人的大腦枕葉外側神經元對有生命的物體、以及大腦枕葉梭狀回內側神經元對無生命物體反應較為敏感,複製了先前的基本發現。而在聽覺區辨作業的表現上,正常人無論是枕葉內側或外側,對於有、無生命的神經活化程度並沒有顯著差別;令人驚訝的是,盲人在聽覺區辨作業上發現大腦枕葉外側對有生命物體、大腦枕葉梭狀回內側對無生命物體反應也較為敏銳,和正常人的視覺區辨作業結果一樣;而且這些盲人枕葉活化的區域和正常成人枕葉活化的區域高度重疊。這些結果顯示:即使在學習過程中不可能有視覺經驗的盲人也存在類別的概念,而且他們的視覺皮質區對於不同類別的處理與正常人有相似的神經反應模式,顯然視覺經驗並不是建立類別概念的必要來源。

想像一下,盲人雖然無法實際經驗到世界的色彩,但是藉由聽覺、觸覺和嗅覺的感官經驗,大腦神經元的可塑性仍然幫助他們學習到相同的物體概念和豐富的語意知識。此時,正值四年一度的聽障奧運(2009 Summer Deaflympics Taipei)在台北舉行,就讓我們暫時離開辦公桌和實驗室,到現場去「揮手加油」一下吧!

原始論文
Bradford Z. Mahon, Stefano Anzellotti, Jens Schwarzbach, Massimiliano Zampini, Alfonso Caramazza. (2009). Category-Specific Organization in the Human Brain Does Not Require Visual Experience. Neuron (DOI: 10.1016/j.neuron.2009.07.012).

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