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皮质弱化现像:被歪曲的“那款图”是咋?

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很多人认为谢达德利查理斯是现代系统认知科学先驱。

在20世纪的前20年,他和剑桥大学的同僚及小学生采用生物学方式对神经系统皮质展开科学研究。在当时,这意味着在量测动物行为时,要倚赖皮质地区的电抑制。利用这种方式,谢达德利和他的同僚辨认出灵长类动物的前脑桥皮质中包含着完整的体育运动世界地图。

1917年,《试验生物学双月刊》出版了一则长达87页的学术论文,对那些科学研究展开了归纳,其中主要包括对22只长颈鹿、3只长颈鹿和3只番仔猴子展开的试验。

谢达德利在灵长类的神经系统华北局前回中辨认出了最高级体育运动皮质。华北局前回是坐落于华北局沟前部的皮质地区,华北局沟是脑桥和背侧的边界线。

当谢达德利的小学生、英国外科医师库珀·彭菲尔德,撷取对偏头痛病人展开外科外科术后中的某些非同寻常的辨认出时,那些科学研究的影响才真正显现出来。

在与谢达德利一起展开科学研究后,彭菲尔德便在哈佛大学的核心人物人物、英国外科医师帕克·韦斯顿部下应聘。他在哈佛的病房中磨练了自己的手艺。

后来,彭菲尔德来到渥太华,在伯克利大学工作。他在那里建立并领导了渥太华神经病学科学研究所。

在19年的时间里,他从400Purbi股骨切除术中搜集了大量数据。在股骨切除术中,医师对病人展开局部麻醉剂,掀开一块股骨,将神经系统皮质曝露出来。

由于对神经系统皮质的操作或电抑制不会产生任何疼痛感,因此彭菲尔德的病人在术后时仍能保持冷静。当他抑制病人神经系统皮质上的不同之处,以确定偏头痛复发的根源时,病人仍能报告他的感觉。

在这个过程中,彭菲尔德与他的商业伙伴,主要包括澳大利亚社会学家毛焦尔,便能够绘出出坐落于华北局沟前部和前部的皮质地区中,由电抑制引发的各种感官。

彭菲尔德辨认出,75%引发感官的点坐落于华北局后回。根据布洛德曼的观点,这里包含最高级躯体感觉皮质,其余25%坐落于华北局前回,也就是最高级体育运动皮质所在的地方。

更令人吃惊的是,为了抑制偏头痛复发,在几个病例中需要通过术后去掉华北局后回,而对华北局前回皮质展开抑制所引发的感觉会继续存在。他还报告称,当华北局前回被切除后,抑制华北局后回会产生身体体育运动。

彭菲尔德相信,这证明了抑制体育运动皮质所报告的感觉不是由相伴的电活动,或者源自最高级躯体感觉皮质的神经纤维所产生的。

最高级体育运动皮质和躯体感觉皮质似乎共享着它们的功能。虽然每个地区表现出明显的功能偏向,但华北局沟两侧都会促成相似的感觉体育运动行为。

02

注:这幅图描绘了不可能实现的皮质那款与皮质小矮老鼠的相遇。皮质那款是根据最高级躯体感觉皮质的分布,将人体展开变形后得到的表征,它基于的是彭菲尔德的科学研究。皮质小矮老鼠是对等的大鼠身体的变形表征,根据的是啮齿类最高级躯体感觉皮质的分布。你可以重点关注一下那款身上被夸张表示的嘴唇和手,以及小矮老鼠身上被夸张表示的胡须、口鼻部以及前爪。中间为一块奶酪。

令彭菲尔德很满意的那款图与我们平时看到的任何人都没有相似之处。坎特利夫人的那款图也被严重歪曲了,看起来很怪异。这种歪曲是被称为皮质放大的发展过程的结果。

皮质放大现象过度代表了机械性抑制感受器密度最高的身体地区。那些感受器是一系列高度适应的周围神经末梢,负责将感官抑制转化成电位,即神经系统的语言。

因此,那款的手指、手和脸,特别是口周和舌头都很夸张。其他身体地区,主要包括胸部和躯干似乎收缩了,好像它们正在展开节食,虽然我们的大部分皮肤都存在于这里。

手指、手和脸含有非常多的机械性抑制感受器,因此它们是我们最精良的感官器官。我们通常利用它们来创造有关周围世界的感官图像。这也是为什么当一个物体摩擦我们后背的皮肤时,我们很难准确辨别那是什么物体。

皮质放大现象并非人类所独有的。

在过去70年所科学研究的每一种哺乳动物中,我们辨认出这种现象普遍存在。拿大鼠来说,小矮老鼠图夸张表征了大鼠的胡须,其前爪的大小远远超过后爪。再比如半水生、卵生的澳大利亚哺乳动物鸭嘴兽,在躯体感觉皮质的身体世界地图中,它的喙就被过度放大了。

那些躯体特定区的表征并不是神经系统皮质独有的特点。每个由轴突束构成的皮质下中继站都包含这样的地形图。那些皮质下中继站构成了躯体感觉通路,将来自身体外围的感官信息及来自肌肉和肌腱的本体感受反馈传输到中枢神经系统。

由于这一原因,那些地形图似乎是神经系统用来形成感官的基本生理工具。然而矛盾出现了。大多数非凡的感官体验无疑是一种我们认为存在于自己体内的感觉。从几个月大开始,人类就能够将自己的身体与其他物体、其他人区分开。

在一生中,我们从身体的第一人称视角来体验世界,并与之互动。然而,我们惯常的感官体验,甚至是那些最私密、最有意义的体验,都不同于坎特利夫人的那款图。这幅图之所以让人觉得奇怪,是因为它与我们的感觉不相符。

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