【凡客家必土樓,什麼是台灣客家文化?】
#這篇文以統整相關資料為主
前些日子看社群媒體上,不少網友討論建造中的「竹北停八BOT遠東百貨」造型,上方是帶有客家元素的「土樓」設計,好看與否見仁見智,但這也成為一個有趣現象,就是只要有客家族群的地方,就會蓋土樓來表示其族群意象,然而有趣的,莫過於台灣客家族群從沒出現過土樓建築,所以藉此來討論,大家心目中的「台灣客家文化」到底是什麼?
#客家土樓起源(資料來源維基百科)
其實更精確名稱應該叫「福建土樓」,這是一種依山就勢,就地取材,適應聚族而居生活和共御外敵防禦要求的大型樓房,產生於宋、元,成熟於明末、清代和民國時期。
以客家圍樓為代表的該類型建築,興建高潮是在中國動亂與客家族群由中原向南方遷移之際。這些時期包含唐末黃巢之亂、南宋政權南移與明末清初。直至17世紀之後,不但讓客家人最後定居於中國東南沿海,也讓土樓分布地點以中國閩粵地區為大宗。出於抵禦山林野獸、強盜的需要,並體現儒家思想下大家族共同生活的理想,乃建造此種形式特殊的建築。
#為何台灣沒有福建土樓?
這裡引用 #王雯君 投書中,整理莊英章在「客家社會與文化」課程筆記,提出下列五個說明臺灣沒有圓形土樓原因:
(1)當初從大陸來臺者都是單身,不符合土樓為宗族聚居的概念。
(2)臺灣漢番之間是因為政府介入,土牛溝界線明顯,不需要土樓防禦。
(3)來臺者經濟力不足以建造龐大土樓。
(4)年代不夠久遠,所以單姓村的延續難以維持。
(5)土樓集中在閩西,但客家移居者多是以粵為主,則他們來到臺灣前原本就非土樓居住者。
#台灣客家建築特色?
這裡引用專門研究客家文化的 #陳板 老師,在「臺灣客家文化」建築文化提到:臺灣客家建築幾乎和中國原鄉截然兩異,在材料運用上幾乎都是因地制宜〈從精神的層次,也可說是延續原鄉之傳統〉,用泥土、用火磚、用木、用竹,率都以建築物的在地資源優先考量。在色彩美學上,創造了與原鄉「白牆烏瓦」截然兩異的審美價值觀,逐漸吸收了閩南「紅磚紅瓦」的新風味。
在客觀的空間文化的欣賞上,也可以結合不同地區與家族的產業型態,瞭解每個在地性客家建築的價值所在。例如,北臺灣因為清末、日治時代初期樟腦產業之故,建築從農業型態的居家規模轉變為與其他族群更緊密互動的多元產業生活空間,紅磚的運用結合原鄉宗族空間的營建文化,型塑出極為優異的客家庄建築美感。南臺灣最具特色的空間形式,應可說是創造了正身與橫屋之間的「廊間」〈或稱「廊仔」〉,廊間相當程度反映了原鄉中國所未有的熱帶性氣候的生活空間需要,相當開放的空間〈三個經常不關闔的門、兩個室內間門、兩個透空式窗戶〉,經常當成家庭內客廳、灶下或餐廳等最主要生活核心。深具在地風味,值得拜訪。
#總結
這篇文主要是梳理有關「福建土樓」與「台灣客家建築」之間的關聯性,稱不上是自己書寫觀點,更多是站在巨人肩膀上,有了新的視野來看待此議題,從中國建造圓形土樓需求,到台灣過往客家族群實際生活來看,台灣現在各縣市所蓋的「福建土樓」意象,不是什麼歷史現場還原,而是為了營造而營造、為特色而特色所產出的「文化加工」,非但不能彰顯台灣客庄價值,還曝露對台灣歷史的認知不足。
當然,每當有此疑義提出時,總有人打著「這也是客家文化啊」來解釋,我想除了「竹北交大客家文化學院」(圓形土樓建築),能用「研究學術、推廣文化」來勉強廣義解釋外(學術單位),其他縣市客家建築,用圓形土樓確實頗為奇怪,就像「如果」有台灣政治人物、建商蓋「萬里長城」當縣市地標,你說「台灣又沒遊牧民族侵襲,蓋這幹嘛?」,結果答覆「這是為了推廣漢族文化」來解釋,一樣荒謬又好笑。
即便同個族群,也會因地理、時空環境改變,而導致文化、建築、飲食、習俗…有所不同,最後因應「在地化」成為獨有特色。竹北有名的客家聚落「六家林家」,見證竹北發展與改變,其歷史建物與文物保留完整,恰恰是打臉「竹北遠東百貨土樓造型」的最好例子。
台灣是個移民社會,由各種不同族群交織,並延伸出特有文化,如以台灣為圓心點,去認真檢視原住民、客家、閩南、外省人、新住民等文化「在地化」的結果,一定能找出屬於自己族群的文化特色,而不是為求政績、好看、方便,來抄襲、加工,這都會影響我們後代對自己、在地、歷史的錯誤認知。
不過此種亂象已經成為一種普遍(客家縣市有土樓意象建築),大家好像也習以為常,人家的福建土樓是拿來抵禦外敵,我們的「台灣土樓」是拿來「做政績」、「發大財」,就這點廣義來看,好像也很符合台灣文化拉(誤)
圓形人物例子 在 謝伯讓的腦科學世界 Facebook 的最讚貼文
今天要來幫大家介紹一下視覺注意力的故事。
鏡好聽語音版:https://voice.mirrorfiction.com/single/20200520cul001
關於視覺注意力,我們首先要來關注的一個重要問題就是:注意力是不是我們能看見東西的必要條件?也就是說,如果眼前有個事物沒有被我們注意到,那我們還看得到它嗎?
關於這些問題,最早以實驗來加以研究的,就是奈瑟(Ulric Neisser),也就是我們在《大腦好好玩》第二季第一集開場時,曾經提過的認知革命的四位重要人物之一的奈瑟。Neisse r在 1975 年,曾經做過一項先驅實驗,就是以疊合的影片,來測試人類的注意力能不能被分配。
這段影片,我們會放在以下連結中,如果大家有機會的話,可以到連結中看一看。如果沒機會去看的話,也沒關係,我在這邊用語言來幫大家說明就好。
影片:https://youtu.be/nkn3wRyb9Bk
在奈瑟的實驗影片中,基本上就是把兩段影片疊合在一起,其中一段影片,是穿著白衣的籃球員在傳球,另外一段影片,則是穿著黑衣的籃球員在傳球。然後呢,這兩段影片會被疊合在一起。什麼叫做疊合在一起呢?疊合在一起,就有點像是你拿兩台投影機,同時投影在同一面牆上,然後影像就會疊合在一起那樣。
兩段影片疊合在一起之後,奈瑟就請受試者去注意數數看影片中的黑衣隊伍總共傳了幾次球。
結果發現呢,當受試者在專心數著籃球員的傳球次數的時候,很多受試者都沒有注意到有一位撐傘的女士出現在影片之中。
奈瑟根據這項結果,就提出了他的主張,他認為,受試者只能注意重疊影片中的其中之一,而無法同時注意兩者。當你全神貫注地把注意力集中在其中的某些事物上時,其他的事物就會發生視而不見的現象。我們把這個現象稱為是「不注意視盲」(inattentional blindness)。
關於這個現象,你可能會質疑,有沒有可能是因為這種重疊的影像太不真實了,所以大腦才無法處理?關於這個問題呢,有後續的實驗改變了影片的呈現方式,比方說,心理學家不使用重疊影片,而改在兩隻眼睛中分別呈現不同的影片,結果發現,受試者一樣只能注意其中一隻眼睛中的事物。
所以呢,沒有被注意到的東西,我們似乎就會看不見!
關於 Neisser 的這部影片以及實驗,很多人應該會覺得有點耳熟。沒錯,因為我們現在常常在網路上看到在流傳的一部大猩猩影片,其實就是這部影片的後續作品,如果大家沒看過大猩猩影片的話,一樣可以看一下以下的連結。我們在這裡要跟大家說的就是,真正的第一版影片,其實不是大猩猩的影片,而是奈瑟在 1975 年的影片。
影片:https://youtu.be/vJG698U2Mvo
但是,為什麼 Neisser 的第一版影片默默無聞,但是後來的大猩猩影片卻爆紅呢?其中的原因,可能就是因為 Neisser 的發現走得太前面了,因此當時大家無法理解這個發現背後意義,所以才選擇性的忽略了這項發現。
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早期視覺記憶理論「像照相機」?
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在 70 年代時,主流的視覺記憶理論認為,人類的視覺記憶形式,就是像照相機一樣,會把所有的視覺內容都一次儲存在一個暫存記憶體之中。
根據這樣的理論,所有的視覺內容都應該在腦中,因此不應該會出現這種「視而不見」的現象才對。也因此,當時的學術界對於奈瑟的發現不知道該怎麼處理,所以這項發現就一直被擱置、一直被束諸高閣。
雖然 Neisser 在 1975 年的最早發現被大家忽略,但是 23 年過後的 1998 年,終於有其他學者開始重新檢視這個現象,而這一次呢,終於讓 Neisser 的發現獲得了平反,並且讓大家開始重視到其中的意義。
在 1998 年的時候,兩位學者 Arien Mack 和 Irvin Rock 做了一系列實驗,結果都支持「不注意視盲」的現象確實存在。
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「不注意視盲」
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比方說,在一項實驗中,他們要求受試者去注意螢幕上十字形的+號圖案,然後每次+號出現時,受試者就要回答,在這個+號圖案中,是+號圖案的垂直線段比較常,還是水平線段比較長?
接下來,當受試者回答了好幾個回合,回答得正高興的時候,某一個回合螢幕上的+號圖案旁邊,就會突然出現另一個圖案,比方說可能是三角形。三角形閃現過後,實驗人員就會問受試者是否看見剛剛額外閃現圖形是什麼形狀?結果發現,很多受試者都無法成功回答這個問題。
結果顯示,當受試者專心注意某項作業時,可能看不到其他同時出現的視覺刺激。
關於這個實驗結論,各位聰明的看倌可能會想要反駁,你可能會說,這個實驗的結果可能和注意力無關,而是因為三角形是被呈現在視野周邊,沒有被直接呈現在凝視點的正中央,所以才看不見?
換句話說,你可能質疑,或許是因為受試者的眼睛一直盯著+號看,所以才無法看見視野邊緣的其他圖形,所以是視野太偏的問題,而非注意力無法分配才導致這樣的結果。
針對這樣的質疑,Mack and Rock 這兩位學者,做了另一項實驗再次驗證。這一次,他們請受試者凝視在螢幕中央的一個凝視點上。然後把+號排在螢幕的邊緣。作業內容和剛剛一樣,只不過這一次,受試者必須把視線凝視在中央的凝視點上,然後用眼角的餘光、去判斷視野邊緣的十字+號中的垂直線段或水平線段何者較長。然後呢,當受試者專注進行作業時,有時候凝視點會突然變成另一個圖形。
結果發現,受試者有高達 87% 左右(!)、偵測不到凝視點的這個變化。只有當受試者事前先被警告過凝視點可能會出現變化時,他們才偵測得到。
由此可知,即使受試者的眼睛一直凝視在凝視點上,仍然有可能錯過發生在凝視點位置的變化。所以說,這種「視而不見」的現象,並不是因為視野的關係,而應該是注意力無法分配所致。
Mack and Rock 的一系列研究,幫不注意視盲的現象找到了紮實的證據,並引起了學界的重新重視。隔一年,1999 年,另外兩位心理學家 Daniel Simon 和 Christopher Chabris,就根據Neisser的原始影片,製作了改良版的大猩猩影片,結果爆紅,也因此讓「不注意視盲」的現象一砲而紅。
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「不注意視盲」還是「不注意失憶」?
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關於「不注意視盲」這個現象,有些人認為,這代表了注意力是我們看得見東西的必要條件。如果你沒注意看,視覺刺激就不會進入意識狀態。
關於這個看法,其實目前正是大家熱議的一個主題,有些人同意,但是也有人不同意。所以如果你也有興趣的話,或許可以自己思索看看。
在這裡,我們簡單介紹另外一種的看法。例如有沒有可能,其實注意力並不是看得見東西的必要條件?有沒有可能,在我們沒有注意的情況下,其實我們還是看得見,只是看到的東西被迅速地遺忘了。
比方說在傳球撐傘的例子中,受試者其實可能看到了撐傘女子,但是因注意力不足,所以很快的就遺忘掉了。或者是在 Mack and Rock 的實驗中,有可能受試者其實清楚的看到三角形,但是因為注意力不足,所以很快就遺忘掉。所以說,注意力說不定和意識無關,而可能是和我們的遺忘速度有關?
這種說法,我們稱之為「不注意失憶」(inattentional amnesia)。而且更在我們先前提過的「早期選擇理論」和「晚期選擇理論」的爭論中,再多添加了一個新的立場,就是「超級晚期選擇理論」。
這種「超級晚期選擇理論」理論認為,注意力介入的時間點非常的晚,是在語意分析以及意識都出現之後才介入。在這種「超級晚期選擇理論」中,注意力影響的是我們能否順利回報而已,而和語意分析以及意識都無關。
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為什麼我們看得見背景?
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另一個可以思考、反駁的地方是,如果注意力真的是看見東西的必要條件的話,那我們怎麼可能還會看得見背景呢?
比方說,大家如果在開車時,眼睛專注地盯著路況,但是你眼角餘光所見之處,並沒變得一片漆黑,餘光可見座椅、方向盤等,並沒有因為我們全神貫注在路況上而看不見。由此可知,注意力並不是我們看得見的必要條件。對吧?
當然若要繼續辯論,你也可以說,不對,我認為注意力確實是看見東西的必要條件,我們全神貫注在路況上,卻仍然還看得見視野周遭背景的原因,或許是因為我們的大腦仍然自動了分配了一些注意力給周遭背景,所以我們才看得到這些周遭背景。
至此,大家可以看到,這雙方的辯論攻防,其實兩邊都有很大的空間可以去爭論,而這也正是目前關於注意力和意識關係之間的重點議題之一。
關於細部更深入的爭論,在這邊我們就暫時打住,至於究竟哪一個理論才正確,現在大家也沒有定論,所以就留給大家自己去思考和判斷。
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「整合問題」:不同腦區的視覺刺激如何在腦海裡整合?
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最後,我們再來看一下視覺注意力的理論和相關生理機制。
在介紹注意力的理論之前,我們要先來討論聽覺和視覺的差異,以及引發心理學家思考注意力理論時的一個重要現象。
首先,如果我們檢視「視覺刺激」或「聽覺刺激」的本質,我們可以發現,無論是視覺或聽覺刺激,都是由好幾種不同基本特性所定義而成的。比方說,聽覺刺激包括了頻率、強度和音色等等。而視覺刺激則包括了顏色、線條的方位和形狀等等。
以視覺刺激為例,如果視覺刺激是由多種不同的基本特徵所構成,而且我們現在已經知道負責處理這些基本特徵的腦區都在不同的位置,比方說,形狀是在 V3,顏色是在 V4 腦區,動態是在 hMT 腦區等等,那我們就要追問一個問題,為什麼我們對於一個物體的視覺經驗竟然是完整,而不是各自分離的?
這個問題,就是所謂的「整合問題」(binding problem)。
也就是說,如果視覺刺激的各種特徵是由不同腦區負責,但最後所有的特徵在被我們意識到時,卻是完美整合的狀態,那勢必腦中應該有一個機制在整合這些位於不同腦區內的視覺刺激特徵才對。
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特徵整合理論
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關於這個問題,Anne Treisman 就提出了她的「特徵整合理論」(feature integration theory)。她認為,在視覺注意力介入之前的所謂「前注意階段」(pre-attentive stage),所有的視覺刺激特徵都尚未被整合,而是處於一種自由浮動的狀態。直到注意力介入後,這些視覺刺激特徵才會和物體整合在一起。
根據這個理論,如果視野中同時有好幾個物體,那在注意力介入之前,這些物體上的所有視覺特徵就會全部混在一起處於自由浮動狀態,直到注意力介入後,才會把每個物體應該要有的視覺刺激特徵整合在一起。
那有沒有什麼方法可以驗證這個理論呢?Treisman 的特徵整合理論,其實做出了一些預測,剛好可以被用來檢驗理論是否正確。這個理論做出的預測就是,如果注意力介入的過程出現錯誤,就可能會出現特徵整合錯誤,也就是把不同物體的特徵錯誤的整合在一起的現象。我們把這種現象稱為是「錯覺組合」(illusory conjunction)。
Treisman 在 1982 年就做了一項實驗,證實了錯覺組合現象的確存在。他首先在螢幕上快速閃現兩個數字以及四個圖形,然後要求受試者先回答數字,再回答看到哪些顏色和形狀的圖形。結果發現,有18%的試驗中,受試者會出現錯覺組合。
比方說,原本的視覺刺激中有一個紅色的三角形和一個黃色的圓形,但是受試者可能會說成黃色的三角形。
所以,從這個實驗的結果,我們可以知道確實有「錯覺組合」的現象。而 Treisman 對於「錯覺組合」的解釋就是,這是因為受試者把注意力都在數字上,所以才沒有足夠的注意力去整合四個圖形的視覺特徵,也才導致了「錯覺組合」現象。
好,聽到這邊,聰明的聽眾們又可以提出質疑了。什麼質疑呢?這個質疑就是,沒錯,你 Treisman 的確有發現「錯覺組合」現象,但是誰知道這是不是因為注意力不足的關係導致的呢?說不定是因為記憶力不好、動機不足等等的其他原因才出現的結果。你 Treisman 有證據可以顯示這真的是因為注意力不足所導致的嗎?
關於這個質疑,Treisman 也做了一些實驗來回應。比方說,Tresiman 決定直接操弄注意力,看看會不會影響結果。例如他要求受試者不要去注意數字,而改成直接去注意四個圖形,結果發現錯覺組合的現象減少了,因此這個現象確實應該和注意力有關。
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布林氏症候群
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還有另一項可以用來特徵整合理論的證據,就是布林氏症候群(Blint’s syndrome)。所謂的布林氏症候群,就是當與注意力有關的頂葉受傷時,病人會出現注意力異常的現象,就有點像是我們在大腦好好玩第一季第六集介紹大腦頂葉時的特殊病例那樣。
關於這些注意力異常的布林氏症候群病人,有實驗發現,這些病人的錯覺組合現象也確實比正常人高出許多,因此注意力應該和錯覺組合有關。
最後幫大家總結一下。我們在今天的內容中學到的一個重要現象就是「不注意視盲」,也就是沒有被注意到的事物,我們常常就無法回報他們的存在。那至於我們無法回報的原因是因為我們完全沒看見,還是有看見但卻快速遺忘了,目前仍沒有定論。
還有,關於視覺注意力,我們也學到了崔斯曼的特徵整合理論,崔斯曼認為,在視覺注意力介入之前,所有的視覺刺激特徵都尚未被整合,而是處於一種自由浮動的狀態。直到注意力介入後,這些視覺刺激特徵才會和物體整合在一起。而一但注意力不足時,就會出現整合錯誤,也就會出現錯覺組合的現象。
以上就是《大腦好好玩》第二季第四集的內容,有機會的話歡迎大家試聽!我們下週再見!
鏡好聽語音版:https://voice.mirrorfiction.com/single/20200520cul001
圓形人物例子 在 謝伯讓的腦科學世界 Facebook 的最佳解答
今天的故事主角,是 1981 年諾貝爾生醫獎的得主。這一年的諾貝爾生醫獎得主有三位,分別是史派瑞(Roger Sperry)、休伯爾(David Hubel)、以及威澤爾(Torsten Wiesel)。他們的共通點就是:都和貓有關!
說到跟貓有關,大家可能已經猜到是怎麼一回事。沒錯,就是拿貓來做實驗。拿一般常見的寵物(如:貓)來做實驗,大家直覺可能覺得有一點殘忍、不人道。
但,為什麼用果蠅或老鼠作實驗,大家可能覺得還好,用貓或狗做實驗,卻會覺得不道德呢?我們今天暫時不討論這問題背後的哲學和倫理議題,今天要來深入介紹的,是「貓」的做腦神經科學實驗到底發現了什麼結果,可以讓這三位科學家拿到諾貝爾獎。
《大腦好好玩》第九集聲音+文字版:
https://voice.mirrorfiction.com/single/20200129cul001
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休伯爾和與三神器
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首先要介紹的,就是休伯爾和威澤爾。休伯爾在 1926 年生於加拿大,1947 年大學畢業後,決定進入醫學院。早年的休伯爾對神經生理學非常有興趣,但是他是醫學背景出身,對於神經電生理的實驗方法一竅不通,因此在早期的實驗學習過程中不斷碰壁,尤其是當他需要把電極插入神經細胞中以記錄神經活動的時候,總是屢戰屢敗。
很快地,休伯爾就明白:如果要成功的記錄神經細胞的活動,一定要具備三項利器才行。
第一,這個電極必須要非常的細,因為電極要夠細,才能精準的插入神經細胞之中;如果電極太粗,它插到大腦中就只是胡亂破壞而已,根本測量不到任何神經活動。
第二,這個很細的電極必須夠硬,因為要夠硬,才能一路穿刺過大腦組織並仍保持電極的完整。
第三,要有精準的機械來輔助穿刺的動作,若只是用手動來穿刺,很容易出現誤差而導致失敗。
關於這三項利器,喜歡親自動手做實驗的休伯爾很快就找到了方法。
首先,在因緣際會之下,他學到了一項利用電解方式來溶解鎢絲的技術,這種方式可以讓鎢絲的尖端變得非常尖銳,因此解決了電極必須夠細的問題。
第二,鎢這種金屬的硬度非常高,所以也解決了電極必須夠硬的問題。
第三,休伯爾最後發明了一種用液體液壓方式來緩慢逐步推進電極的機器,因此也解決了穿刺不精準的問題。
有這三項神器在手,休伯爾終於可以順利記錄神經細胞的活動,也開始準備展開他的科學問題探索。剛好就在這個時期,這三項神器也讓休伯爾小有名氣,很多世界各地的科學家都來和他學習這項技術,而前來學習技術的其中一位科學家,就是 Torsten Wiesel,威澤爾。
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克夫勒與神經節細胞
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1958 年,意氣相投的休伯爾和威澤爾在約翰霍普金斯大學再度相遇。他們兩人當時一起在克夫勒(Stephen Kuffler)的實驗室之下進行研究。
這位克夫勒,也是大名鼎鼎的一號人物,他常被視為是現代神經科學之父,也是後來哈佛大學神經生物學系的創立學者。當年克夫勒最知名的發現之一,就是他發現「貓的視網膜神經節細胞的接受域,具有像甜甜圈、或是像同心圓一樣的結構」。
光是這句話,裡面的資訊量就相當渾厚。我們要來幫大家拆解一下,這句「貓的視網膜神經節細胞的接受域,具有像甜甜圈、像同心圓一樣的結構」到底是什麼意思。
首先是「視網膜神經節細胞」。大家都知道視網膜上有感光細胞,這些感光細胞在接收到訊息之後,會把訊息傳入大腦;不過在傳入大腦之前,會先經過一些神經細胞,這其中就包括了「神經節細胞」(Ganglion cell)細胞,它們也位於視網膜上。
克夫勒當年的傑作之一,就是記錄這些視網膜上的神經節細胞,看看他們的「接受域」(receptive field)長什麼樣子。所謂的接受域,就是當施以刺激時,可以讓神經細胞產生反應的特定區域;換句話說,就是一個神經細胞可以接收到刺激的區域範圍。
用實際的例子來解釋,就是:我們可以隨便選擇視網膜上的一個神經節細胞,來記錄它的神經活動。接下來我們就可以問,視網膜哪些地方出現光的時候,這個神經節細胞會出現反應呢?這個神經節細胞,會對整個視網膜上的任何一個部位的光照都有反應?還是只會對某些特定的局部區域上的光照有反應?如果是只對特定局部位置的光照有反應,那到底是哪些區域?這個區域是圓形?方形?還是不規則形呢?
接下來的實驗過程很簡單,我們如果想要知道這個神經節細胞的接受域有多大、長什麼樣子,就可以拿一個小光點逐一去照視網膜上的每一個部位,看看照到哪邊的時候,這個神經節細胞會出現反應,最後把視網膜上的這些部位整理出來,就知道這個神經節細胞的接受域長什麼樣子了。
透過這樣的方法,克夫勒發現:視網膜上的神經節細胞的接受域,長得像是甜甜圈形式的同心圓;也就是說,如果我們把某一個神經節細胞的接受域直接標記在視網膜上,這個接受域的形狀就像是甜甜圈那樣的同心圓(或有點像舊版的五十元硬幣那樣的形狀,中間有金色圓形,外圍則是銀色一圈)。
當光照在「甜甜圈的麵包區域」時(也就是五十元硬幣周圍的銀色區域),這個神經節細胞就會活化;但如果把光照在甜甜圈的中央空洞部位(或五十元硬幣的中央金色部位),這個神經節細胞就會被抑制。這種神經節細胞被稱為是「中央關閉周圍啟動」細胞(off-center cell)。
還有另一種完全相反的神經節細胞,是當光照在接受域的正中央時會活躍,但當光照接受域的邊緣地區時則會抑制,這種神經節細胞被稱為是「中央啟動周圍關閉」細胞(on-center cell)。
克夫勒的知名科學貢獻,也就是發現了「貓的視網膜神經節細胞的接受域,具有像甜甜圈、像同心圓一樣的結構。」而當休伯爾和威澤爾在克夫勒實驗室中,拿著他們集三項神器於一身的探針儀器,準備找尋新的一批神經細胞下手時,自然就想到了一個問題:「如果視網膜上的神經節細胞的接受域具有同心圓結構,那大腦中的神經細胞的接受域,是不是也有類似的同心圓結構?」
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馬戲雜劇舞台和不斷的失敗
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休伯爾和威澤爾馬上就開始進行實驗量測。他們原本以為,有集三神器於一身的測量探針在手,應該可以馬上解答這個問題;沒想到,迎接他們的竟是一連串的挫折與失敗。
他們一開始使用的都是克夫勒的實驗設備;比方說,克夫勒用了一種貓咪頭部固定器來固定貓咪的頭部時,使貓的頭稍微朝上仰,貓的眼睛才能朝上以便實驗人員觀察光點究竟是投射在視網膜的哪一個位置。此外,由於以前的實驗都是使用圓形光點,而視網膜中的神經節細胞也似乎很喜歡這種形式的光,所以休伯爾和威澤爾當然也就順理延用。
沒想到,這些前人的成功設備和方法,到了他們手上卻一點都不管用,他們不管怎麼照貓的視網膜,視覺皮質中的神經細胞都完全不為所動。
他們記錄的第一個細胞,叫做「細胞第三千號」。之所以稱為「三千號」,是因為隔壁實驗室有另一位神經電生理學領域的世界權威 ── 蒙克梭(Vernon Mountcastle),當時他已經記錄過超過 900 顆以上的細胞;休伯爾和威澤爾知道自己再怎麼努力也追不上這個數字,只好採用阿Q精神來自我激勵一下,直接把自己記錄的第一個細胞命名為第 3000 號,第二顆就是第 3001 號。
當蒙克梭來關心他們的實驗時,他們一定會刻意報出細胞的編號,來試圖加深蒙克梭對他們的印象。雖然有這段好笑的插曲,但是不管細胞的名字怎麼取,一個月之後,他們仍然毫無所獲,這些細胞對圓形光點毫無反應。
最後,他們終於受不了,決定改變方法。他們發現,視網膜雖不是很大,但是以小小的光點逐一照視網膜,也需耗費很久的時間;而且,他們常常照到最後卻忘了自己哪個區域曾經照過。所以,應該需要換個方法才會比較有效率。
於是,他們決定放棄使用光點來照視網膜,改成直接讓貓咪去看投影螢幕上的影像;換句話說,他們想要直接在螢幕上投影,看看貓的視覺皮質中的神經細胞在看到什麼樣的圖樣刺激時會產生反應。
那要怎麼投影呢?剛剛我們曾提到,克夫勒有一個可以固定貓咪頭部的特殊固定器,它可以讓貓咪的頭和眼睛往上仰。當時因為沒有其他的固定器,休伯爾和威澤爾只好繼續使用這種固定器。為了配合貓咪的視線仰角,投影用的螢幕只能擺到天花板上才行;也因此,當時整個實驗室的天花板上放了很多竹竿跟白布,看起來就像是馬戲雜劇團的現場一樣。另外,所有人做實驗也通通要被迫配合貓咪的視線仰角,必須累得半死的一直抬頭仰望。
然而,即使換了這樣的投影方式,仍然一無所獲。他們測試過各種形狀和不同大小的光點,測試過不同的投影位置,這些視覺皮質中的神經細胞完全不為所動。他們甚至試過正妹圖,結果一樣,這些細胞總是宛如死水一灘。
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意外的發現
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當時,神經科學家都習慣把神經活動連接到音響上,只要一記錄到細胞活動,就可以聽到聲音。有一天,他們在記錄一顆視覺皮質中神經細胞時,仍採用投影片來投射圓形黑點,但是測了好幾個小時都鴉雀無聲;當他們在更換刺激材料時候,突然之間,這個細胞有如機關槍一樣槍聲大作!
這一串機關槍響後,大家先是一陣錯愕,不敢動彈,然後馬上開始尋找到底是剛剛什麼動作所造成的。在經過幾次測試後,終於謎底揭曉 ── 原來,這顆細胞是對投影片邊緣上的「直線」有反應!
當他們更換投影片的刺激時,投影片的直線邊緣會在視網網上造成直線的投影,而這種直線就是這種神經細胞所喜歡的圖形;另外,休伯爾和威澤爾還發現,這顆神經細胞只對某個特定傾斜角度的直線有反應,如果不是這個傾斜角度的直線,這顆細胞就不會有反應。
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簡單細胞
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現在我們把這種細胞稱為「簡單細胞」(simple cell)。為什麼視覺皮質裡的簡單細胞會喜歡直線?會有這種直線形態的接受域呢?大家其實只要仔細想一想,如果我們把視網膜上的神經節細胞的接收域連結整合起來,會出現什麼型態?就可以理解其中的道理了。
視網膜上的神經節細胞的接收域是小的圓形,如果把好幾個圓形排成一排串起來,是不是就會得到一條直線呢?視覺皮質中的神經細胞,基本上就是接收了一整排來自視網膜的神經節細胞的訊號,也因此,其接受域也大致就是這一排視網膜神經節細胞接受域的集合。
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複雜細胞
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除了這些簡單細胞之外,休伯爾和威澤爾後來還發現了另一些細胞,比方說「複雜細胞」(complex cell)。這種複雜細胞的接收域很有趣,只有特定傾斜角度的直線往特定方向移動時才會反應,例如某個複雜細胞可能只會在視野中出現往下移動的水平直線時才會活躍。
這種複雜細胞又是怎麼回事呢?為什麼會出現這種形式的接受域呢?有些聰明的聽眾可能已經想到答案了 ── 這種複雜細胞,基本上就是接收了來自一整排簡單細胞的訊息。只要這一整排簡單細胞依照時間順序依序反應,這個複雜細胞就會反應。
比方說,當視野中出現往下移動的水平直線時,就會有一整排對水平線有反應的簡單細胞依序變得活躍,而這一整排的訊號依序傳入這顆複雜細胞後,就可啟動這顆複雜細胞。
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大腦一關一關的逐步整合訊息
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以上,就是休伯爾和威澤爾的故事。我們至少可以從這個故事中學到兩件重要的事。第一件事,是大腦運作的原理;第二件事,是科學運作的方式。
關於第一件事:大腦運作的原理,上述發現解釋了大腦如何在簡單的「分析」和「整合」之後,從視網膜到視覺皮質的短短幾道程序,就出現了由簡單到逐漸複雜的訊息處理過程。
視網膜第一關有「感光細胞」,經過簡單的區域彙整之後,到了視網膜下的「神經節細胞」就已經可以處理圓形;到了「視覺皮質」,就可以再把一些排成一線的圓形整合起來,處理直線和傾斜角度;再到下一關,把一排直線依照時間順序整合起來,就可以處理方向動態了。
所以說,我們處理複雜圖形的方式之一,或許就是透過這樣的資訊拆解,然後再逐步整合而已!畢竟,再複雜的圖樣,也可以拆解成圓形、直線和動態的組合,最後被大腦輕鬆處理。
第二件事,是關於科學運作的方式。許多人常常會說,休伯爾和威澤爾的發現,就是「偶然勝過努力」的例子!但是事實上,休伯爾自己並不認為這只是偶然的發現。
休伯爾認為,他們的發現確實是出乎他們的預期,但是卻一點都不偶然,因為他們已經嘗試過各式各樣的可能錯誤,當各種可能的錯誤都試過之後,成功的可能性自然就會增加。他們以靈活而非制式死板的方式進行實驗,可能就是意外結果得以出現的關鍵。雖然神經細胞的運作方式最後出乎他們的預期,但是這樣的發現總歸是多元努力嘗試後的結果,可不是偶然在街上就可以瞥見的喔!
貓的諾貝爾獎故事還沒完,敬請期待下週《大腦好好玩》第一季最後一集:裂腦貓!