第九章 几类实验
人,可能是正常的听觉输入阻止了任何视觉区域取代皮层的听觉区域。目前的动物实验表明这种想法是有道理的。
一种近代技术研究了脑产生的变化的磁场。这种磁场极为微弱,仅为地磁场的极小一部分。因此,使用了一种称为squids(超导量子相干装置,superting quantum interference devices的缩写)的特殊检测器,并小心地把环境中变化的磁场屏蔽掉,使得整套装置不受干扰。最初仅使用了一个squids,但现在使用一组共37个这种探头。它通常比脑电图具有更好的空间定域性。此外,它的优越性和局限性都与电场相似,只是头骨对磁信号的干扰要小得多。磁探头所响应的偶极子源垂直于产生脑电图的电偶极子,因而能检测到脑电图所丢掉的信号。反之亦然。
虽然squids探头并不便宜,但进行研究脑波的实验并不十分昂贵。而其他主要扫描方法不仅需要昂贵的仪器,运行的开销也很大。这些扫描设备数目极少,并几乎都归医学机构所有。它们每次只能产生脑的一个片层的活动影像。因而要覆盖某个人们感兴趣的区域,通常需要好几个片层的成像。
大致来说扫描技术有两种,分别探测脑的静态结构和动态活动。最早的一种技术称为CAt扫描,即计算机辅助X射线断层照相,它利用了调射线,一种较现代的技术——磁共振成像技术(MRI),能产生极好的高分辨率图像。就目前所知,它对实验者的脑不产生伤害。通常的使用中,它记录质子(即氢原子核)的密度,因而对水特别敏感。它得到的图像具有很好的对比度,但该图像是静态的,并不记录脑的活动(见图36)。除此之外,两种方法都清晰地呈现出不同的大脑之间的大致结构的差异。在各自适合的环境下,两种方法均能探测到脑受到打击、枪伤等伤害引起的结构损伤。只不过不同的技术所容易探测到的伤害的种类各不相同。采用一种特殊技术之后,MRI扫描可以产生活体人脑的三维重建,包括外观。图37是神经哲学家帕特丽夏.丘奇兰德的脑的一个侧面。
正电子发射X射线断层照相术(PEt)是一种不同的方法。它可以记录脑的局部活动,但记录的是这些活动在大约一分钟左右时间内的平均值。实验者被注射一种无害的放射性原子(如15O)标记过的化学物质,通常是水。该放射性原子在衰变时会发射一个正电子。①被标记过的水进入血液。15O的半衰期很短,这意味着它从回旋加速器产生到注射人体内必须在很短的时间内完成。但它有两个优点:氧衰变非常快,因而大约十分钟以后就可做第二次实验;放射性物质寿命很短,这意味着为了取得所需信号而使实验者所受的辐射总剂量非常少,造成的伤害是可以忽略的。因而该方法可以用于健康的志愿者,而不必仅限于体弱的病人。
当脑中一部分的神经活动比平时加强时,供给它的血液也增加。实际上,计算机生成的图像对应于扫描得到的各个部分脑区的血流水平。其他的实验扫描了处于控制状态被试者的情况。两幅图之间的差异与脑处在被刺激状态和控制状态时神经活动的变化是大体一致的。
这项技术已经得到了大量有趣而又具有挑战性的结果。特别值得一提的是圣路易斯的华盛顿大学医学院马库斯·雷克尔(Mar-cus Raichle)所领导的研究小组。在早期的实验中他们研究了对一小组视觉模式的反应。这些模式是经过选择的,可以在皮层的不同的、相当宽的区域中产生最大反应。在新皮层的初级视觉区域的血流变化与通过早期对人脑的损伤研究中所预料的结果大致相同。此外还发现皮层其他视觉区域的血流也有变化,但它们是否有价值目前尚不清楚。
他们最近研究了被称为quot;斯特鲁普干扰效应quo