感觉与知觉的视角

感觉与知觉研究的是我们如何看见、如何听见、如何闻到气味以及如何感受触觉。感觉与知觉之间的区别在于，感觉涉及信号的转导过程。例如在视觉中，感觉关注的是外界的光如何被转导为大脑内部的信号，即光被转化为电信号，而不再以光的形式存在。知觉则是我们如何理解或解释这些信号的意义，涉及我们赋予这些信号的含义和影响。感觉与知觉的重要性在某种程度上是显而易见的：我们正在研究人类如何看见、如何听见，这些能力至关重要，是人类及其他动物获取环境信息以适应和利用环境的基本方式。 

教授感觉与知觉课程时面临的主要挑战在于，许多教学内容需要学习者能够实际听到、看到或感受到。因此，仅通过教科书学习或阅读论文往往不足以充分理解，甚至可能回避了问题的本质。你可以描述某个现象的工作机制，但如果无法亲眼所见，就很难真正体会其效果。这些视频的作用正是重现错觉或现象，使任何人都能亲身体验。有时你可以在我们制作的视频中直接体验这些现象，有时视频则会展示如何为受试者或课堂参与者创造这些体验。关键在于，当你讲授感觉与知觉，例如讨论某种视觉错觉时，你希望学习者能够亲眼看到并体验这种错觉。仅仅进行描述是不够的，无法清晰地说明该现象为何需要解释。因此，这些视频提供了至关重要的视觉、听觉体验，或提供了产生触觉体验的方法，而这对于感觉与知觉的研究至关重要。 

错觉在感觉与知觉研究中已有非常悠久的历史。我认为这主要有两个原因。其一是错觉揭示了人类大脑或其他生物大脑如何解决那些本身没有明确答案的问题。基于有限输入推断外界情况需要跳跃性思维、额外步骤或某种推断，而不仅仅是依赖输入本身。每当大脑做出此类推断时，都是基于假设、启发式策略或“技巧”，但从根本上说，这一系统并不真正知道答案，它并不能百分之百确定自己掌握了关于世界的真相。错觉正是利用并暴露了大脑在推断世界时所依赖的这些假设和启发式策略。因此，错觉是对有关大脑如何解决问题的理论或假设的强有力检验。错觉在知觉研究中作用的一个典型例子是本视频系列中的艾姆斯房间（Ames room），这是一种揭示大脑如何在仅接收二维输入的情况下感知三维空间的错觉。为了推断物体在空间中的距离以及物体的实际大小，大脑必须依赖某些“技巧”、假设或启发式策略，因为视网膜上的输入仅为二维图像。远处的物体在视网膜上成像较小，而近处的小物体在视网膜上同样成像较小。那么大脑如何判断视网膜上的小图像究竟来自远处的大物体还是近处的小物体？这个问题在数学上无法百分之百确定地解决。因此，大脑必须做出假设。艾姆斯房间正是利用了这些假设，特别是“角度通常为直角”这一假设。无论如何，艾姆斯房间表明，大脑对距离和大小的理解可能被完全误导，它实际上是在对物体间真实关系进行猜测或推断。 

19世纪研究转向感觉与知觉领域的原因在于物理学的发展。当时许多研究人员开始理解光的性质，对光学产生兴趣，他们制造眼镜、研磨透镜，探索光的工作原理以及如何人为地操控光线。在此过程中，他们开始提出关于人类视觉系统如何运作的问题。他们发现了大量至今仍被我们依赖的基本原理，用于理解感觉与知觉，尤其是人类视觉。这些研究之所以在当时显得如此出色且重要，是因为他们实际上没有任何手段可以直接观察人类大脑。他们无法记录神经元活动，没有脑成像扫描仪来观察脑波，也几乎没有任何先进的工具。然而，他们提出的假设以及关于感觉与知觉的发现最终被证明是正确的，不仅在理论或心理学意义上成立，也在神经科学意义上成立。这类证据直到一百或二百年后才被发现。因此，我认为感觉与知觉是科学方法成功应用的最佳范例之一。直到20世纪60至80年代，我们才通过神经生理学研究发现，大脑中确实存在某些细胞，它们对特定颜色的存在及其对立颜色的缺失具有直接敏感性。因此，19世纪的研究实际上预测了人类大脑中某些神经元亚型的存在。直到一百至二百年后，现代脑部记录技术才最终证实了这些细胞的存在。 

我认为在感觉与知觉领域，未来一个世纪左右我们将开始深入探讨或更好地理解两个关键问题。第一个问题是：人类大脑如何产生意识体验？我们可以将感觉与知觉视为一个数学问题：给定某些输入，能否通过数学运算推断其来源？换句话说，产生该输入的外部世界应当是什么样的？但在这一过程中，并不需要产生对输入本身或对外部世界的主观体验。事实上，由于我们对人类大脑如何处理这些问题已有深入了解，现在已能编写出可解决高度复杂问题（包括复杂视觉问题）的计算机程序。例如，我们可以编写一个能识别人脸的程序，但该程序并不会“感觉”自己正在看一张脸，它没有“内心视觉”，也不会在脑海中形成所观察人脸的画面。而我们每个人都有这种体验：你现在正在观看这段视频，你体验到我坐在那里，但这种体验究竟存在于何处？我知道我在视频中的位置——我此刻在这里，摄像机正对着我进行录制。而你，在屏幕前的某个时间点观看这段视频，你的视频体验又存在于何处？它存在于你大脑的某个地方，而我们对此尚不了解。科学家们正致力于研究这一问题。一个很好的例子是“橡胶手错觉”：这是一种奇特的错觉，人们开始感觉一只橡胶手是自己身体的一部分，甚至认为自己能感受到那只橡胶手上的触觉，尽管它并非其身体的一部分。这种奇怪的错觉提醒我们，即使是触觉本身，这种主观感受也是大脑的创造，可能被错误归因。这类关于意识知觉的错觉应有助于我们理解人类大脑如何以及为何产生意识知觉的体验。当前感觉与知觉研究的另一个前沿问题涉及语言，以及语言如何与感觉和知觉系统相互作用。归根结底，我们对知觉的一种基本行为就是谈论它：我们谈论所看到的事物、事物的味觉以及身体的实际感受。那么我们是如何做到这一点的？词语如何映射到感觉与知觉过程的输出结果上？