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大腦帶我們看見真實世界嗎?

Jacky Hsieh
・2012/05/02 ・1758字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 481 ・五年級

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你曾注意過嗎?當你緊盯著眼前的電腦螢幕時,你的注意力仍可以轉移到不是你眼睛直視的地方?

認知科學家形容注意力像是可移動的聚光燈,照亮它聚焦的地方;或形容它為照相機的變焦鏡頭,聚焦處有清晰的畫面。這樣的形容很常見,因為聚光燈和相機鏡頭都直覺地描述注意力「照亮區域」或「拍得銳利」,也才讓我們清楚地接收看到的東西。一些早期的重要發現提供了證據:

紐約大學的心理學家Marisa Carrasco的實驗發現,注意力所及的區域視覺接收得較銳利清晰(Carrasco et al, 2004):在一個畫面上同時出現兩個明暗度(清晰度)不同的正弦波紋理圖(如左圖),但在紋理圖出現之前,其中一個紋理圖的位置會出現擷取你注意力的信號,而受試者必須回答他認為其中一個較清晰的紋理圖的傾斜方向。實驗結果發現有信號先出現的紋理圖被受試者認為較為清晰,即使它的物理性質是較不清晰的;換句話說就是,即使該紋理圖的本身是較不清晰的,但因為注意力先被轉移過來而變清晰了,這跟相機上的變焦鏡有異曲同工之妙!

Carrasco的實驗室也接續發現,不僅是清晰度,注意力也提升了我們對顏色飽和方向速度的感知。這些研究的共同結論是:注意力集中的區域,使得接收到腦中的視覺資訊更加完整清晰。

然而,也有一些研究瓦解了注意力總是提升資訊接收的直覺概念,甚至可能會扭曲視覺感知的內容。西北大學的Satoru Suzuki 和哈佛大學的Patrick Cavanagh 的實驗用兩條平行線段上下排列(一條在另一條之上)要受試者區辨上面的是在下面的那一條的左邊或是右邊。在平行直線出現之前,會快速閃現一個擷取你注意力的信號,而這個信號會把平行線推往反方向。(Suzuki & Cavanagh, 1997) 舉例來說,在兩條平行線(如右圖)出現之前,若在右上角先快速閃現一個擷取你注意力的信號(Single Cue),便會讓受試者以為兩條對齊的平行線上面那一條往左邊偏,彷彿增加了Cue本身與上半部線段的距離;如果右上和左下角各出現一個(Double Cue),會讓兩條對齊的平行線看起來分離得更遠。研究者稱著個現象是attentional repulsion effect。

Suzuki & Cavanagh引用Connor等人在1996年的神經科學研究,說明在這一小段移動注意力的過程,在邊緣Cue所屬的神經元的receptive fields往原本注意力集中的方向移動。舉例來說,如果你緊盯著一瓶水,而注視這瓶水的receptive fields通常會比這瓶水本身的範圍來得大,大腦就會處理到水瓶以外邊緣一些範圍的資訊,而這也表示處裡的神經元比「只看這瓶水」所需的神經元來得多,對於水瓶這個空間的資訊就會被「放大」,這也說明為什麼如果此時周遭有一個新的物體,看起來會比實際上的遠一些。

一個近期的研究指出,這個理論比原本提出的理論更複雜。Ono等人(Ono & Watanabe, 2011)的實驗與Suzuki & Cavanagh大致相同,唯獨Cue會在平行線後出現(也就是把Cue和Vernier的順序對調)沒想到在這樣的情況得到類似卻相反的結果──在線段之後出現的Cue使得線段看起來比實際還偏向他,研究者稱它是attentional attraction effect。

事實上,這樣的結果似乎也表達,在視覺區間注意力重新定義了物件與物件之間的位置關係。(Liverence & Scholl, 2011)他們的實驗讓受試者注意兩個特定的圓形(目標物)在兩個類似目標物的圓形(干擾物)中移動(multiple-object tracking task),並在數秒之後重新定位它們的最後顯示位置。實驗結果發現,受試者所定位的兩個目標物比實際上的接近,而定位的兩個干擾物則比實際上的遠。也就是注意力同時壓縮了目標物與目標物間的距離(如果兩目標物彼此attract),以及延展了干擾物與干擾物間的距離(如果兩干擾物彼此repel)。這個結果似乎指出--因為我們所見總是離不開把注意力放在空間與物件之間--我們總是看到的與實際不符。這似乎是個哲學難題,我們看到的是真實反映實際情況的世界嗎?

這些研究提供了一些想法關於我們對注意力為「變焦鏡」的形容:雖然注意力像是聚光燈使得我們得以接收資訊,但他應該也是一個「不真實的變焦鏡」──既讓我們看見的世界銳利,也讓它變形。

資料來源:『Scientific American』:『The Secrets of Your Brain’s Zoom Lens』[17 April 2012]

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Jacky Hsieh
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中大認知所碩士。使用者經驗工程師。喜歡寫東西分享。

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集中注意力就不會犯錯嗎?注意力超集中,大腦反而會忽略細節!——《我是誰》
啟示
・2022/11/08 ・1563字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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我們的注意力若是集中在某個事物上,我們的腦部往往完全不會顧及其他東西,就算這些東西可能非常愚蠢,愚蠢到其實我們應該注意到的才對。

注意力集中的實驗:大猩猩服裝實驗

關於這樣的情況,伊利諾大學香檳分校的心理學家丹尼爾.賽蒙斯(Daniel Simons)和哈佛大學的克里斯多夫.查布里斯(Christopher Chabris)所拍攝的影片,著名的「大猩猩服裝實驗」,就是個很好的例子。

影片中有兩隊人面對面地玩球。一隊穿著白色衣服,另一隊穿著黑色衣服。兩隊各有一顆球,都傳球給自己的隊友,傳球的時候總是讓球先落地然後彈起。這時安排一個人數不少的測試組來觀看這段影片,他們的任務是計算白隊的球一共落地彈起了多少次。

計算白隊一共傳了幾次球。影/Youtube

大部分的受測者都能毫無問題地完成任務,說出正確的次數。然而測試員還想知道別的,也就是觀眾們是否注意到了任何不尋常的東西。一半以上的受測者均給予否定的答案。直到他們第二次再看影片且不去專心計算時,才驚訝地發現影片中有一個穿著大猩猩服裝的女人拖著腳步穿過畫面,停在畫面中央學著猩猩捶胸。

而大多數的觀眾由於太過專注在「計算次數」這件事上,因此竟完全沒注意到這隻大猩猩! 心理學家以同樣的實驗要求另一組受測者計算黑隊的球落地數,結果也有三分之一的人沒注意到大猩猩。這名喬裝的女人之所以較能吸引黑隊觀眾的目光,是因為大猩猩的服裝也是黑色的。

這段影片是一個很明顯的例子,說明我們的注意力如何對感知到的東西進行過濾,而且我們不會意識到這個「過濾」的工作能達到這般程度。我們的注意力像是一盞探照燈,只能照亮很小的範圍,而其餘的黑暗部分則進入無意識的領域。

我們的注意力會對感知到的東西進行過濾。圖/Youtube

無意識的行為能幫助我們生活更便利

我們大部分的無意識源自於這種未被照明的感知。另一個重要部分則由我們在母體內以及一到三歲的經歷所組成。在這段時間裡,我們其實已經有了許多深刻的感知,但由於我們的聯合皮質尚未成熟,因此無法儲存這些經歷並將它們作為有意識的經歷來支配。

我們人格的三分之二左右是以這樣的方式逐漸成熟的,而我們自己日後卻不會記得,也無法想像當時確切的情況。

除了每天生活中無意識的感知以及幼童時期深藏的無意識以外,還有一些其他的無意識,例如下意識的「自動行為」。我常常驚訝於自己能在爛醉的狀態下走數公里的路並安全到家,即使我後來怎麼也想不起回家的路上究竟發生了什麼事。

而當我此刻正在打這行字時,我的手指又是如何在十分之一秒的速度下找到鍵盤上的鍵呢? 如果有人蓋上鍵盤要我標記,那麼我大概連一個鍵也標記不出來。我的手指顯然要比我還來得聰明呢!

我們手指記鍵盤的位置,可能比我們用腦袋記還清楚。圖/Pixabay

還有那些曾經歷過卻又遺忘的事物,雖然有很長一段時間完全不在我的意識當中,多年後卻因為某個刺激信號而又再度想起。其中一個非常典型的例子就是氣味;氣味能夠將一連串原以為遺忘的畫面重新喚回到意識中。

——本文摘自《我是誰:對自我意識與「生而為人」的哲學思考》,2022 年 10 月,啟示出版,未經同意請勿轉載

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不用靠心電感應!只要專心「聽故事」,你的心率也能和他人同步
Bonnie_96
・2021/10/10 ・2026字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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想像一下,你只是在專心聽故事,即使其他人不在同個空間一起聽。但你們的心率卻會不自覺地同步,你相信有這麼神奇的事嗎?

圖/Pexels

在過去研究中 [1],科學家就發現當人們在同個空間,一起看電影或現場表演等共同體驗活動,大家的心律和呼吸等身體機能就會不自覺地同步。甚至,只要和另個人交談 [2],你和對方的大腦活動、心率也會同步。

最新發表在細胞報導(Cell Reports)的研究 [3],就發現參與者們只是聆聽故事,甚至不在同個空間,他們的心率也會同步。要能引發心率同步的狀況,有個前提:參與者必須非常專心。

只要靠聽故事,心率就能同步?

人們彼此會傳遞共同情緒等共感現象,長期以來科學家假設是源於我們大腦的社交天性。紐約市立學院教授、論文共同作者帕拉(Lucas Parra)就表示,過去有很多文獻指出,人們的生理機能會相互同步。但人要在以某種方式互動,並實際出現在同個地方。

但是帕拉也提到,我們的研究發現「這種現象要廣泛得多」,當人們只是專心聽故事、大腦處理這些刺激的同時,心率就會出現相似的變化。共同作者之一的西特(Jacobo Sitt)也補充,這是認知功能所驅動人的心率上升/下降,反而和故事情節所引發的情緒並不相關。

而心率同步的前提,就取決於參與者是否專注聽故事,並思考接下來會發生什麼。因為我們的心率波動,有部分是由意識處理所驅動的,而大腦會對這些刺激做出反應。

圖/Pexels

「注意力」是真正影響心率的因素

研究者進行一系列四項實驗,來探索意識和注意力在同步參與者心率中的作用。首先,研究者讓參與者們(彼此之間沒有互動),聆聽法國小說家凡爾納(Jules Verne)的科幻作品《海底兩萬里》(Twenty Thousand Leagues Under the Sea)的有聲書。

「他們的心率會根據故事劇情而變化」研究者也透過心電圖(EKG)的測量發現,當參與者聆聽故事時,大多數參與者在故事到達特定劇情時,都會表現出心率增加/減少。

你可能會覺得,欸!這個實驗打臉前面論文作者西特所說,心率和情緒變化不相關的說法。於是,他們進行第二項實驗,讓參與者觀看具有教育意義的教學影片,這基本上就不會引發情感變化。

去除情感變化的因素後,發現注意力是真正影響心率的因素。一開始,研究者先讓參與者專心觀看教學影片,大家的心率表現出類似的變化。有專心的情況,那也要測測看參​​與者在不專心時看影片,心率會不會同步。結果,幾乎所有參與者的心率同步情況都下降了。

光看心率是否同步,可以預測植物人的預後狀況嗎?

為了進一步測試注意力和記憶力的關係。在第三個實驗中,參與者分別要在專心、不專心的情況下,聆聽故事,並回想剛剛故事中的細節。結果發現參與者心率波動的情況,可以預測他們在回答有關故事問題時的表現。這也說明心率的變化,正是反映大腦是有意識地處理故事的訊號。

在最後一項實驗和第一個實驗類似,但不同的是,研究者找來有意識障礙的患者(像是昏迷或是處於植物人狀態)參與。多年來,這些患者可能是處在沒有反應的狀態。

然而,研究者想透過播放有聲書,測量 19 位患者們的心跳,來預測他們的預後情況。雖然患者的心率同步狀況明顯遠低於健康對照組,但有趣的是,其中只有 2 名患者表現和音檔同步的能力。

研究結果指出,心率的變化,是反映大腦正在處理故事的訊號。 圖/Pexels

研究者在六個月後回訪,其中一位已經去世,另一名則完全恢復了意識和語言能力。剩下的 17 名患者中,只有 1 名非同步患者醒來,但他們無法說話。

西特也提到,雖然這項研究仍在非常初步的階段,但能夠想像這是個非常簡單的測試。可以運用實驗來測量大腦功能。而且實驗也不需要太多設備,甚至可以在救護車上進行。當然,這還需要對更多處於不同意識下的病患,進行實驗,並和 EEG、fMRI 等進行比較與驗證。

帕拉則表示,這項研究發現故事可以透過大腦功能,來影響我們的生理。不僅展示大腦與身體兩者的聯繫是多麼密切之外,且未來這類研究也能夠幫助我們更廣泛地理解大腦是如何影響身體,同時對於理解正念(mindfulness )是如何和大腦與身體聯繫的,都是可以深入研究的議題。

參考資料

  •  Hasson, U., Nir, Y., Levy, I., Fuhrmann, G., & Malach, R. (2004). Intersubject synchronization of cortical activity during natural vision. Science (New York, N.Y.), 303(5664), 1634–1640. https://doi.org/10.1126/science.1089506
  •  Zhang, J.R., Sherwin, J., Dmochowski, J., Sajda, P., & Kender, J.R. (2014). Correlating speaker gestures in political debates with audience engagement measured via EEG. In Proceedings of the 22nd ACM international conference on multimedia (pp. 387–396). ACM, 2654909.https://dl.acm.org/doi/10.1145/2647868.2654909
  •  Pérez P, Madsen J, Banellis L, et al. Conscious processing of narrative stimuli synchronizes heart rate between individuals. Cell Rep. 2020;36.  doi:10.1016/j.celrep.2021.109692

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一心多用真的會事倍功半?——《解題背後的心理學》
八旗文化_96
・2021/05/22 ・3189字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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  • 作者 / 艾佛瑞德 S. 波薩曼提爾、蓋瑞.柯斯、丹妮耶爾.索羅.維葛達默、凱瑟琳.基芙—柯柏曼
  • 譯者 / 謝雯伃

減少讓人分心的事物

我們可以輕易看出,若從具挑戰性的問題上分心,就會造成解題的延遲。當我們分心時,我們會跟不上我們已建立起的資訊,因此很難流暢地繼續這項任務。持續經驗到分心,可能會造成你需要重覆開始同一項任務,因為在回想問題目標、變量及已有的成果上,你都會遭遇困難。

一般常會造成人們分心的事物,有電視、有歌詞的音樂、手機、持續進來的電子郵件,以及其他人的存在。有些人回報, 他們在背景有很多噪音的情況下工作狀況會更好;但研究顯示, 通常在沒有造成分心因素的情況下,才會有更好的工作效果。本章後續將會對此進行更多細節討論。

關掉電視及音樂吧,如果用不到電腦網路的話,在你埋頭進行某個專案時也關掉它。把你的手機放在另一個房間裡或者乾脆關機。停止與他人對話(當然是在他們與你要處理的問題無關的情況下)。一個常被忽略但會造成分心的因素是房間的溫度。如果你所在的房間太冷或太熱,你都可能會因為體溫的改變,或是身體上的不適而變得分心。

但研究顯示, 通常在沒有造成分心因素的情況下,才會有更好的工作效果。圖/Pexels

此外,一個任務越困難,所需耗費的腦力就越多,此時比起一般時刻,更需要將可能讓人從這項任務分心的干擾因素降到最低。回想一下你剛開始學開車時,這對大多數人來說都是相當具挑戰性的任務。許多人回報,在他們對開車駕輕就熟之前,他們必須將車內音樂關到非常小聲,甚至關掉音樂,同時也不能與他人說話,這是因為他們需要集中精神在路況上,才能安全駕駛。

即使現在你已是一名經驗老道的駕駛,你可能還是會發現, 自己在遇到像是在劇烈天氣下行駛、或是在迷路等不尋常行車狀況時,還是會把車內音樂關小或是暫停與他人的對話。在這些情況中,我們的大腦需要更多精力來解決這個迫切的問題。這表示,要將任何不必要的事物減少到最低或完全消除掉。

當然,這表示比起解決較困難的問題,若你解決的是比較容易的問題,你就不需要分配那麼多腦力在這項任務上。然而, 也不要因此就認為解決較容易問題時,分心對於成果不會造成任何影響。當任務較容易時,效率及速度成了關鍵。分心會讓小任務變成大挑戰,並讓簡單的問題變成困難且拖上很久才能解出的問題。思考下面列問題,大多數人都覺得這些題目相對簡單,但你可以試試在分心的情況下(像是開著電視,其他人在房裡說話等情況),盡你所能快速地完成題目,並把你完成每組題目的時間記錄下來。

接著,在沒有分心的情況下完成類似的一組問題。關掉你的手機及其他可能造成你分心的電子裝置。計時看看你花了多少時間完成問題。

你可能會注意到,你花在解第二組問題上的時間較少。你甚至可能會在解第一組問題時犯下一些錯誤,就因為你沒有完全專注在任務上。這兩組問題都只有幾道問題,但若是你有更多題目要解的話又會怎樣呢?更多問題會導致更多的錯誤,以及花在上頭更久的時間。

雖然閱讀本書的大多數人可能期待去學習如何處理冗長且具挑戰性的問題,但我們通常忽略了快速準確地解出更簡單問題的重要性。在現實生活中,我們每天面對許多簡單問題(再加上幾個具挑戰性的問題)。在大多數情況下,我們花在簡單任務上的時間多於實際所需,就因為我們並沒有專注在那項工作。接著,我們就因為分心而無法將這份工作做得完全或正確。減少分心,就算是問題很簡單的情況下也是如此,能增加我們的正確率及效率。

許多人聲稱,存在一些讓他們感到分心的事物,實際上能讓他們更加專心而非分心。舉例來說,人們邊工作邊聽音樂的情況相當普遍。有幾個理由可以說明,何以這似乎有助於工作效率而非造成分心。有可能是這種音樂能讓人情緒緩和,有助於減輕焦慮。如同第四章所討論的,焦慮通常會阻礙解題;因此,使用音樂作為減輕焦慮的方法可能有所幫助。然而,音樂也可能造成分心,特別當音樂中有歌詞或是歌詞十分琅琅上口時(「我愛這首歌!」)如果你覺得音樂有幫助,我們建議你選擇器樂音樂來聽。旋律會讓你冷靜下來,卻不會過度造成分心,同時也能讓你避開其他在你控制之外、令人分心的聲音(像是外頭施工的聲音,或是其他人製造的噪音)。

旋律會讓你冷靜下來,卻不會過度造成分心。圖/GIPHY

簡而言之,盡你可能地減少分心的狀況,無論你要完成的任務是大是小、或難或易皆然!如同在上面完成簡單數學題的活動中所顯示的,將分心事物降到最低,能幫助你更快速、更準確地完成任務。在下一段中,我們會展示在外界讓人分心的情況被降到最低後,該如何集中你的專注力。你可以試試以下兩個數學題,它們依然是簡單的題目,只是比之前單純的加法及減法問題再難了一些。在背景有令人分心的情況下解第一題, 而解第二題時要避開這些令人分心的事物。

有支軍隊與敵軍軍隊的士兵人數比是每 5 人對敵方 6 人。在一場戰鬥中,第一支軍隊失去了 40000 名士兵, 第二支軍隊失去了 6000 人。此時兩軍的士兵比是 2:3。請問,兩支軍隊在這場戰鬥後,分別剩下幾名士兵?

在走路上學的途中,查爾斯發現他每分鐘走 352 步。他每步的步長是 1.5 英尺。那麼,請問查爾斯每小時的時速為何?

練習正念:停止多工,一次專心做一件事

許多人都聽過正念,這是指將注意力一次放在一件事上, 專注於當下此刻(不要把這跟冥想搞混,那是正念的一種特定形式)。為了有效地練習正念,首先要減少外在令人分心的事物(如同前一節所提),像是關掉電視機,或是把你的手機留在另一個房間裡,都會有所幫助。然而,有很多人認為,要集中注意力是件極困難的事,即使令人分心的事物減到最低後依然如此。這是因為思緒或情緒等內在分心,也會干擾我們集中注意力的能力,特別是需要專注於當下及手邊任務時,會更加覺得干擾。

為了有效地練習正念,首先要減少外在令人分心的事物。圖/Pexels

你是否注意過當你在正在進行工作時,你會冒出「不知道今晚要吃什麼?」或「喔,我剛剛想到明天上班時要開的那場會。那一定很糟!」之類的想法。從這個想法出發,你可能會對即將可能發生的事情出現焦慮或期待的感受,在你回過神來之前,你可能已經花了十五分鐘詳盡計畫了晚餐內容或是你明天上班時要討論的特定議題,但你原本的計畫是要完成一份報告或簡報!這是我們的思緒如何從當下分神的例子。

正因為如此,正念練習的關鍵就是要注意到你的注意力已經飄走了。如果你注意到自己因為外在刺激、或是當日稍早發生事件的想法、或是即將發生的事所分心,就要練習將你的注意力挪回你此刻的目標上。這個練習重覆將你的注意力拉回當下,是幫助一個人掌握正念的關鍵。一開始這看似非常困難, 但隨著練習次數增加,這會變得更容易!你可以幫自己想出一個像是「好了,回到工作上」,或甚至簡單到如「專心!」之類可以重覆念誦的咒語,幫助自己把注意力重新拉回來。

——本文摘自泛科學 2021 年 5 月選書《解題背後的心理學》,2021 年 3 月,八旗文化
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