眼睛也能“聽”

林賽君　曾東萍

“突如其來的冷空氣使得交通陷于癱瘓，情緒低落的旅客擠滿了火車站。車站擴音器不斷播報交通最新狀況的聲音與人群的嘈雜聲混雜，幾乎令人窒息——盡管吵鬧的聲音在火車站大廳內回響繚繞，然而我依然獲得了到達目的地所需要的準確信息，甚至同時可以順利地和一群同路人聊天。”

很多人都有過與上述類似的場景體驗。但絕大多數人都不會意識到我們大腦在這一過程中的出色表現——它通過怎樣的一種方式接收和處理傳送到我們耳朵的、未經過濾的龐大聲音信息?大腦怎樣做到將我們所聽到的和看到的或者感覺到的聯系起來?又如何把我們的感官刺激和周圍環境結合起來?

馬克斯·普朗克學會認知過程生理學研究院院長尼克斯說：“當我們對這些問題開始感興趣的時候，我非常驚訝，對于大腦如何處理聲學信號，我們竟然知之甚少。”與聽力不同的是，大腦在視覺方面的表現是科學家最初開始感興趣的研究，并已經取得非常好的成績。尼克斯對此作出的解釋是：“大部分人聽力出現問題都是因為耳蝸受損，而不是大腦的問題。”所以一直以來，研究大腦對于聲音信號的內部作用總是處于次要的地位。

視覺影響聽覺

尼克斯將聽覺的探察任務交到一位年輕的同事凱瑟手上。凱瑟和他的美國同事佩特科采取的第一步是為位于顳葉的聽覺皮層繪制出一幅非常精確的地圖。解剖學研究顯示聽覺中樞與我們之前所認識的視覺中樞一樣也被分成多個區域。為了更精確地證明這個觀點，凱瑟和佩特科采用核磁共振成像技術研究獼猴的大腦。

佩特科解釋說：“獼猴等動物非常適合用來做分析。因為他們的大腦結構與人類非常相似，而在人類身上直接檢測大腦的神經活動是不可能的。”為繪制出聽覺皮層的地圖，研究人員給實驗室的動物播放不同頻率的音調。同時運用核磁共振成像技術觀察動物大腦工作時的狀態。如此做，他們識別到11個耳聽區，而所有的這些耳聽區都展現了完整的聲譜。

馬普學會的科學家繪制的聽覺中樞地圖現在被用作基礎工具，來探求單個耳聽區所扮演的角色、不同耳聽區相互之間的作用、以及它們可能受到的其他感官刺激的影響。

研究人員為用于實驗的猴子播放它們曾經生活的自然環境中產生的聲音，如樹葉的沙沙聲。正如所預測的一樣，核磁共振成像技術通過大腦活動的增加顯示出聽覺皮層對所給的刺激產生了反應。如果研究人員同時給猴子播放一段動物在矮樹叢中奔跑的影片，猴子的聽覺中樞會更加活躍。

但接下來的情況遠不止于此：當影片只有畫面而沒有背景聲音時，聽覺中樞居然仍然出現微微的活動信號!而當影片只顯示顏色和一些復雜的結構，而不顯示自然物體時，猴子大腦的聽覺區域并沒有出現活動的信號。

看到的，聽到的和摸到的

凱瑟解釋實驗結果的意義時說：“實驗顯示，不同種感官的刺激很明顯是結合起來的，且在信息到達大腦后立即發生結合。”他們在獼猴身上發現的現象與其他科學家在人類身上觀察到的情況異常相像。

比如，牛津大學的一個工作組2001年研究發現，聲音和光學信號在言語知覺中會相互增強。說話者的嘴唇上下張合足以使參與實驗的志愿者的聽覺皮層處于警惕狀態——即使說話者只是為了發出聲音而胡言亂語。然而，如果說話者的臉部表現出一副無知覺的樣子，志愿者的聽覺皮層就會顯然處于完全不活躍的狀態。

但并不是聽覺中樞所有的區域都會對所見到的產生反應。研究人員發現，只有聽覺中樞的末端(后部區域)才會對光學信號產生反應。凱瑟說：“大腦也同樣實行勞動力分工。”

聽覺中樞的后部區域不僅僅對光學刺激產生反應，對觸覺信息也同樣能做出反應。這是馬普學會的科學家在一項深入實驗中得出的發現：在給猴子播放一種噪音的同時用電刷(類似于刷洗瓶子用的刷子)刺激猴子的手和腳。結果，附加的刺激確實加強了聽覺皮層后部的運動。

所以，視覺、聽覺和觸覺這一系列感知的共同合作使得我們對周圍環境的認識盡可能趨向于現實和完整。

那么，在聯系感官刺激的時候，聽覺皮層是否會扮演一個特殊的角色呢?或許未必。凱瑟稱：“我們可以大膽地假定大腦中存在專門的系統用來聯結所有感官中樞的感知。”對于人類和猿，這種特殊的系統有可能是視覺系統，因為視覺刺激對其他感官系統的影響是最大的。

倫敦大學的一個研究組早在2000年就已經觀察到觸覺和視覺之間存在聯系。在他們的測試項目中，視覺皮層活動的加強并不只是因為測試參與者看到光從自己手的附近閃過，還由于他們的手指同時感覺到附近的振動。

感知為什么要聯結

我們仍然不清楚光學和觸覺信號加強聽覺的活動能帶來什么好處。這真的能幫助我們聽得更好嗎?還是能讓我們更快速地了解自己所處的環境情形?凱瑟認為：“我們現在還不能很肯定地回答這個問題。因為，很不幸，我們所測量的信號并不能告訴我們它的任何功能。”他希望將來的實驗能夠揭示出貫穿于聽覺、視覺和觸覺背后的這條線的實際意義。

科學家對感官綜合作用的效果顯然已經有足夠的了解。不僅聲音的空間位置能通過光學和聲音之間的相互作用得到更好的確認，對話語的理解也能因此受益。參加過喧鬧的晚會的人都知道，跟一個離自己比較遠的人對話，如果我們能看到對方的嘴唇如何運動的情形，那么就能更好地理解對方的講話。尼克斯解釋說：“這是因為我們的大腦將聲音和講話的視覺刺激結合起來，而且顯然這種結合是在聽覺皮層發生。”