互动科普

以神经科学之名，亨里克·  埃尔逊（Henrik Ehrsson）用人体模型、橡胶假手和计算机虚拟现实，创造出了“灵魂出窍”的错觉。

撰文 艾德·扬（Ed Yong） 翻译 朱机

意识脱离肉身，然后一把餐刀扎进胸膛，这种事你可能很难遇上。但在亨里克·埃尔逊（Henrik Ehrsson）的实验室里，这样的体验却是家常便饭。埃尔逊是瑞典卡罗林斯卡研究所的一名神经科学家，经常利用错觉来探测、延伸和替代人们对自身的感觉（sense of self）。这一次，他仅利用录像机、护目镜、两根小棍等道具，就让我相信自己飘浮在肉身数米之后。我看到一把刀朝我的虚拟胸膛猛刺过来时，吓得往后一缩。与此同时，我手指上的两根电极记录到皮肤一阵冒汗，旁边的笔记本电脑绘出的图像显示，我的恐惧感达到了一个高峰。

“灵魂出窍”般的出体经验只不过是埃尔逊实验室的节目之一。他还能让人觉得和他人对调了身体、多了一条手臂、体形缩小成玩偶或膨胀至巨人一般。他们实验室的储物间里塞满了大小各异的人体模型、玩具娃娃的脑袋、假手、摄像机、刀子和锤子，就像连环杀手的地下室似的。埃尔逊自己也说，“别的神经科学家觉得我们有点疯狂”。

但埃尔逊准备这些非主流装置可不是为了耍点小把戏。它们是他用来研究的道具，是为了探究人们是怎么在自己躯体内产生自我感觉的。我们是自己身体的主人，几乎没有人会为这种根深蒂固的感觉费思量，很多科学家和哲学家也认为，这种感觉是非常确定的，不可置疑。

“英国哲学家乔治·摩尔（G.E.Moore）就曾说过，如果说这个世界上还有什么是可以确定的话，那就是，你的手终究是你的手。”埃尔逊说。而他的错觉实验则显示，就算这么确定的、建立在人生经验上的事实，区区十秒钟视觉和触觉的“欺骗”，就会让你的信心荡然无存。这种感觉如此容易受到影响，这说明大脑会不停地根据感官信息，建立对躯体所有权的感觉。因为这一发现，埃尔逊已在《科学》等多本顶级期刊上发表文章，引起了很多神经科学家的关注。

美国杜克大学医学中心的神经生物学家米格尔·  尼可莱里斯（Miguel Nicolelis）说：“很多人以为对自我的感知是天生的，但其实完全不是。这种感知可以被迅速改变，简直太有趣了。”

埃尔逊的研究还有一个吸引神经科学家和哲学家的地方：过去，“自我”是一个很不确定、形而上的抽象概念，但在埃尔逊手中，这个概念变成了科学家能进行分析和研究的问题。美国贝勒医学院研究感知的神经科学家戴维·伊格曼（David Eagleman）说：“可以说，只要按埃尔逊的方法操作，我们就能操控意识体验，这是我们从未有过的手段。”

“人们认为，自然科学是无法触及‘自我’这类东西的，”德国美因茨大学理论哲学系主任托马斯·梅岑格（Thomas Metzinger）评论道，“而现在却证明，‘自我’是可以进行研究的，我认为这是亨里克的贡献中最有价值的一点。”

出体实验

1972年，埃尔逊出生于瑞典斯德哥尔摩郊区，父亲是化学家，爷爷是牙医。受长辈的影响，他从小就对科学和人体产生了兴趣，最终来到卡罗林斯卡研究所钻研医学。但在漫长的解剖课程的学习中，埃尔逊常常感到无聊。“上课时我老在想，要是我的眼睛飘在别处，从那个角度看我自己，我的意识会在哪里？”他停了停说：“我那会儿不是优等生。”

毕业后，埃尔逊继续在卡罗林斯卡研究所攻读博士学位，但放弃了医学，他利用大脑扫描仪来研究人如何理解事物。与此同时，他开始深深着迷于生理错觉。有一些很经典的错觉现象，比如亚里士多德发现，有些人在交叉食指和中指之后，摸鼻子时会产生一种长了两个鼻子的错觉。埃尔逊还听说过“橡胶手错觉”（ rubber-hand illusion）——这是上世纪90年代，美国科学家设计的一个实验。在这个实验中，人们把手藏在桌子底下，面前则放着一只橡胶做的假手，实验人员同时以同样的方式击打真手和假手，这会让人觉得那只假手就是自己的。“真把我镇住了，”埃尔逊说，“这太奇妙、太超现实了。”

于是，埃尔逊在常规研究之余又研究起错觉来。等他在伦敦大学学院做完博士后研究，回到卡罗林斯卡研究所建立自己的实验室，错觉研究就成了他的主攻方向。他知道，很多科学家从视觉错觉的研究中获取对感知的根本认识。“经常有关于视觉错觉的会议，每年还有比赛，看谁能创造出最佳视觉错觉，”他说，“但关于身体错觉的研究却不多，在心理学中，身体一直不是研究重点。”但埃尔逊渴望探究的正是“橡胶手错觉”之类的把戏。他想试试看，扭曲人们对身体的拥有感到底难不难。

埃尔逊开始基于橡胶手实验，设计了更多的错觉实验，他用头戴式耳机、摄像机、假肢等道具欺骗眼睛，同时用拍打和刺戳的方式给予触觉信号。在他2007年发表的论文中，就是用这些小道具让实验对象产生了“灵魂出窍”的感觉，这门“绝活”当时引起了世界性轰动效应。

当时，有些科学家和公共团体成员还公开质疑，是否真会产生这种错觉。2011年9月，我亲自拜访了埃尔逊的实验室后，从此深信不疑：我戴着的护目镜会显示，身后的摄像机面对我背部所拍摄的画面（见“出体实验”）；埃尔逊在用塑料棒戳我前胸的同时，用另一根棍子朝摄像机戳去。我感觉到前胸被刺的同时，通过背后的摄像机也看到了自己被刺的景象。十秒钟不到，我觉得自己好像从躯壳中抽了出来，浮在身体的数米之后。

让实验对象体验过“灵魂出窍”后，埃尔逊在一年后又学会了新招：让实验对象进入新的躯壳。这一次，自愿者所戴护目镜中的图像，是从假人模型头上的摄像机传来的，他们看到的当然是假人的塑料身躯。然后，研究人员同时戳假人和自愿者的手臂或胃部，几次之后，自愿者就会认为自己就是那具模型。他们甚至会从自己的新身体里盯着旧躯壳看，还会和自己的旧躯壳握手。自愿者无一例外，都产生了这种错觉。美国国立卫生研究院（NIH）的神经病学家马克·  哈利特（Mark Hallett）亲身体验之后说：“这种感觉十分强烈，而且很快就会产生，太不可思议了。”

埃尔逊最近的一项研究发表于2011年5月，在研究中，他让人们感觉自己钻进了芭比娃娃的体内。一捅芭比娃娃的腿，自愿者就会觉得自己被巨大物体戳中。埃尔逊自己也尝试了这种错觉——当同事轻轻抚摸他的脸颊，他抬起头，“觉得自己好像回到了童年，正看着我妈妈”。

也不是所有人都会被错觉蒙骗。埃尔逊推测，相对于参加实验的那些普通学生，能熟练控制自己肢体的人，比如舞蹈家、音乐家，可能较难产生错觉。但一般来说，4/5的人都能体会到错觉效应。埃尔逊用了几种方法来确认实验产生的效果：询问自愿者的体会、用刀去刺自愿者的“虚拟身体”等。如果确实产生错觉，自愿者就会感到紧张，比如出汗。即便知道这把刀不会造成伤害，但当埃尔逊刺过来的时候，自愿者仍然感到非常紧张，这说明错觉非常“真实”。

2011年初，埃尔逊甚至改造了橡胶手错觉实验，使参与者以为自己有第三只手。“他吸纳了那些基本方法，想看看能把错觉效应推进到哪种地步。”美国普林斯顿大学的神经科学家、橡胶手错觉的设计者之一马修·波特维尼克（Matthew Botvinick）说：“埃尔逊向我们展示了，人对身体的感觉能达到什么程度，有多大的可塑性。”

自我欺骗

埃尔逊接下来要挑战的任务是，弄清楚这些错觉揭示了怎样的大脑秘密。教科书上说，人之所以能感知到自己的身体，是因为利用了“本体感觉”：来自皮肤、肌肉和关节的信号，会指示身体各部分的相对位置。但埃尔逊的错觉实验说明，视觉和触觉同样是这些信号的关键组成，大脑需要不断整合各种感官信号，产生自我感知。“本体感觉”也许告诉大脑，身体此刻坐在椅子里，但在埃尔逊的错觉实验中，精确同步的视觉与触觉信号却让大脑以为，身体其实呆在另一个地方。

埃尔逊认为，上述错觉的产生有赖于“多感觉神经元”。这种神经元能综合视觉和触觉信号，让动物顺利地对物体作出反应。目前，相关研究主要在猴子身上开展。“我们相信，多感觉神经元涉及的神经通路非常重要，它不仅能让动物感觉到外在物体，还能感觉到自己的身体，以及身体与周遭世界的界限。”他认为，这些神经元会整合各种感觉信息，对身体形成一种综合性感觉。而在错觉效应中，他只不过是改变了流向多感觉神经元的数据，由此操控了大脑感觉。

目前，这还只是个假说。波特维尼克说：“多感觉整合的确切过程还没有真正弄清楚，这是现在所缺失的一环。”埃尔逊等人试图了解这些神经元在人脑中的位置，他们让自愿者坐在功能磁共振成像仪中，同时诱导错觉产生。实验结果不尽相同。埃尔逊已经发现，当自愿者产生“身体交换错觉”时，腹外侧运动前皮层（参与动作的视觉引导）特别活跃。瑞士洛桑大学的奥拉夫·布兰科（Olaf Blanke）也是该领域屈指可数的研究人员之一。他发现，人们在产生出体错觉时，腹外侧运动前皮层附近的颞顶联合区比较活跃。他指出，当这个脑区受损，或出现肿瘤时，病人似乎会觉得身体就像消失了一样。“很难判断谁是正确的，因为在神经科学层面，我们现在拥有的数据很少”。

操控机器人

埃尔逊对自我存在和身体拥有感的兴趣，还扩展到生活的其他方面。他现在对实验剧场和超现实艺术很感兴趣。他给人的印象是，喜欢思考，有些冷淡，总记不住同事的名字，常常陷入沉默。他说，与参加各种会议相比，他更喜欢在实验室干活。

偶尔，埃尔逊也收到一些充满怒气的信件，写信的人通常是有过“离体”经历的人。“他们觉得自己的灵魂已经离开了身体，而实验室能让人们产生类似的经历，这让他们感到很害怕，”埃尔逊说。对此，他用一个外交辞令予以回应：“不予评论”。梅岑格则直接一些：“埃尔逊的研究说明，灵魂、自我什么的，离开了大脑就不存在。”

现在，埃尔逊想把错觉效应转化为实际应用：开发更好的假肢。很多截肢患者仍会觉得肢体是存在的，感觉装上的假肢是异物。“我们在想，如果引起的错觉能让人有种真实的拥有感，人们也许可以更方便地使用假肢。”他说。

为了实现这个目的，埃尔逊改造了橡胶手错觉实验。他在截肢者的残肢上给予点状刺激，让截肢者产生错觉，以为自己有手指。触碰这几个点的同时，埃尔逊和同事在机械手的相应部位也给予刺激。通过这种方法，他们成功地让截肢者产生了金属假肢就是自己身体一部分的感觉。

但10～15秒之后，错觉效应就会消失。要让错觉保持下去，只有不断给予刺激。这是埃尔逊目前力图解决的问题。“我的想法是改进义手——在手指的指尖上安装传感器，而在残肢部位装上刺激装置。”尽管也有其他团队在做类似的感觉装置，但埃尔逊认为，他与别人的不同之处在于，他想让人工手指传来的感觉与残肢部位的刺激精确配合，以产生对假肢拥有感的错觉。

埃尔逊的雄心壮志不止于此。以往，人们操纵机器人或虚拟形象用的是操纵杆等控制器，而利用错觉，可以帮助人们以更精确的方式控制“虚拟身体”——不论是计算机虚拟的，还是机械的身体。比如，机器人的操控者可以戴上护目镜，获得他们所操控的机器的视野，穿着动作捕捉服执行操纵，并通过与机器人手中的传感器相连的手套，获得触觉反馈。据埃尔逊预测，只要人和机器之间的信号传送在100毫秒内完成，“就会启动全身错觉”。外科医生能操控病人体内的微型机器人；巨型机器人能修补破损的石油钻井或核电站——埃尔逊笑着描绘未来。

但还有一种错觉，连埃尔逊也不确定能否实现，那就是自我感觉的分裂：让一个人占有两个身体。埃尔逊认为，这种错觉能否实现，可能取决于大脑如何整合感官信息。“或许在本质上，大脑对身体的感知就是一个统计学结果。它可能并未使用绝对坐标，而是通过整合信息，得出结论说我的手最可能是在这里。如大脑确实以这种方式感知身体，我们也许就能蒙骗大脑，让它觉得这两个身体是我的可能性是一样的”。

虽然听来离奇，可埃尔逊已经取得的成果同样离奇。“我们正为此而努力，”他说，“不过话说回来，这也说不定是不可能的”。

本文作者 艾德·  扬是英国伦敦的科学作家。

本文译者 朱机是中国科学院神经科学研究所的博士，主要从事神经发育研究。除了科研，她还喜欢翻译科学、科普作品，最新译作是讲述各种离奇自体实验的《冒烟的耳朵和尖叫的牙齿》。