大腦如何製造並不存在的畫面？

Kanizsa方形

視覺幻象總能讓人着迷：明明看到的是四個像喫豆人一樣的黑色圖形，大腦卻偏偏“看”到了一個白色方形。這種“眼見未必爲實”的現象，究竟是如何產生的？加州大學伯克利分校的Hyeyoung Shin、Hillel Adesnik與Allen研究所的團隊，最近在《自然神經科學》上發表了一項突破性研究，揭開了大腦處理幻象的祕密。他們發現，一種名爲IC-編碼神經元的特殊細胞，竟能讓大腦“看到”並不存在的東西。

研究中，科學家們觀察了小鼠在面對如Kanizsa三角這樣的幻象圖像時，大腦的電活動模式。他們使用了一種叫雙光子全息光遺傳學的高端技術，向IC-編碼神經元發射光束，模擬幻象出現時的神經反應。令人驚訝的是，即便沒有幻象圖像，這些神經元被激活後，依然能觸發與看到幻象時相同的腦電模式。這就像大腦在“自導自演”一場視覺戲法。

Shin解釋，這種神經元之所以能“編織”幻象，是因爲它們擁有獨特的突觸連接方式，能夠高效完成所謂的“模式補全”。簡單來說，大腦的高級視覺區域會先“猜測”出圖像的整體形狀，比如把不完整的圓形解讀爲一個方形，然後將這個指令“下放”到初級視覺皮層，由IC-編碼神經元執行。就像公司高管對基層員工下達任務：去“看”一個方形，哪怕眼睛接收到的只是零散的圖形。

這項發現顛覆了我們對視覺的傳統認知。過去，我們常認爲視覺像相機，忠實記錄外界信息。但研究表明，視覺更像一臺複雜的計算機，基於過往經驗和計算，主動構建我們眼中的世界。比如，面對Kanizsa三角，大腦會根據經驗推斷出一個完整的三角形，而不是被動接受四個缺角的圓形。這種主動性意味着，我們的感知遠比想象中更靈活，也更容易被“操控”。

Kanizsa三角

研究不僅揭示了大腦的奇妙機制，還對某些疾病的治療提供了啓示。Allen研究所的Jerome Lecoq指出，在精神分裂症等疾病中，患者大腦可能出現異常的物體表徵，隨機“冒出”不存在的物體。如果不瞭解這些表徵如何形成，就難以找到有效的治療方法。而IC-編碼神經元的研究，爲定位這些異常活動提供了線索。

實驗中，Allen研究所的OpenScope項目發揮了關鍵作用。這個項目允許外部科學家使用尖端設備進行實驗，爲研究提供了獨特的腦電記錄技術。研究團隊利用六個Neuropixels探針，實時捕捉了小鼠大腦的反饋迴路活動，精確到毫秒級別。這證實了高級腦區與初級視覺皮層之間的“對話”確實存在，爲理解幻象的神經機制提供了堅實證據。

這項研究的意義遠不止於實驗室。Lecoq認爲，它讓我們重新思考視覺和感知的本質。我們的眼睛並不是簡單地“看”，而是大腦在根據經驗和計算，勾勒出一幅屬於自己的現實圖景。這種機制不僅解釋了爲何我們會被幻象欺騙，也提示了大腦在處理複雜信息時的驚人能力。

對於普通人來說，這項研究或許能讓我們更理解自己的感知。比如，下次看到“不存在”的方形，不妨想想，這或許是大腦在用它的“創造力”與我們開一個小玩笑。而對於科學家，這項發現爲探索大腦如何構建現實、如何在疾病中失調，打開了一扇新的大門。