出體實驗：一位自願者戴著護目鏡，可以通過與護目鏡相連的攝像機看到背後的東西。一位研究人員同時用棍子戳向自願者前胸和攝像機。 當自願者感到前胸被戳時，不僅會通過護目鏡，看到戳向攝像機的木棍，似乎也會從背後看到自己坐著的身體。這會產生非常逼真感覺：自己就像漂浮在身體後面一樣。
以神經科學之名，亨裡克•埃爾遜(Henrik Ehrsson)用人體模型、橡膠假手和計算機虛擬現實，創造出了“靈魂出體”的錯覺。
撰文 艾德•揚(Ed Yong)
翻譯 朱機
意識脫離肉身，然後一把餐刀扎進胸膛，這種事你可能很難遇上。
但在亨裡克•埃爾遜(Henrik Ehrsson)的實驗室裡，這樣的體驗卻是家常便飯。埃爾遜是瑞典卡羅林斯卡研究所( Karolinska Institute)的一名神經科學家，經常利用錯覺來探測、延伸和替代人們對自身的感覺(sense of self)。這一次，他只不過用上了錄像機、護目鏡、兩根小棍等道具，就讓我相信自己飄浮在肉身數米之後。我看到一把刀朝我的虛擬胸膛猛刺過來時，嚇得往後一縮。與此同時，我手指上的兩根電極記錄到皮膚一陣冒汗，旁邊的筆記本電腦繪出的圖像顯示，我的恐懼感達到了一個高峰。
“靈魂出竅”般的出體經驗只不過是埃爾遜實驗室的節目之一。他還能讓人覺得和他人對調了身體、多了一條手臂、體形或縮小成玩偶或膨脹至巨人一般。他們實驗室的儲物間裡塞滿了大小各異的人體模型、玩具娃娃的腦袋、假手、攝像機、刀子和錘子，就像連環殺手的地下室似的。埃爾遜自己也說，“別的神經科學家覺得我們有點瘋狂”。
但埃爾遜准備這些非主流裝置可不是為了耍點小把戲。它們是他用來研究的道具，是為了探究人們是怎麼在自己軀體內產生自我感覺的。我們是自己身體的主人，幾乎沒有人會為這種根深蒂固的感覺費思量，很多科學家和哲學家也認為，這種感覺是非常確定的，不可置疑。
“英國哲學家喬治•摩爾(G.E.Moore)就曾說過，如果說這個世界上還有什麼是可以確定的話，那就是，你的手終究是你的手。”埃爾遜說。而他的錯覺實驗則顯示，就算這麼確定的、建立在人生經驗上的事實，區區十秒鐘視覺和觸覺的“欺騙”，就會讓你的信心蕩然無存。這種感覺如此容易受到影響，這說明大腦會不停地根據感官信息，建立對軀體所有權的感覺。因為這一發現，埃爾遜已在《科學》等多本頂級期刊上發表了發文章，引起了很多神經科學家的關注。
美國杜克大學醫學中心的神經生物學家米格爾•尼可萊裡斯(Miguel Nicolelis)說：“很多人以為對自我的感知是天生的，但其實完全不是。這種感知可以被迅速改變，簡直太有趣了。”
埃爾遜的研究還有一個吸引神經科學家和哲學家的地方：過去，“自我”是一個很不確定、形而上的抽像概念，但在埃爾遜手中，這個概念變成了科學家能進行分析和研究的問題。美國貝勒醫學院研究感知的神經科學家的戴維•伊格曼(David Eagleman)，“可以說，只要按埃爾遜的方法操作，我們就能操控意識體驗，這是我們從未有過的手段。”
“人們認為，自然科學是無法觸及‘自我’這類東西的，”德國美因茨大學理論哲學系主任托馬斯•梅岑格(Thomas Metzinger)評論道，“而現在卻證明，‘自我’是可以進行研究，我認為這是亨裡克的貢獻中最有價值的一點。”
出體實驗
1972年，埃爾遜生於瑞典斯德哥爾摩郊區，父親是化學家，爺爺是牙醫。受長輩的影響，他從小就對科學和人體產生了興趣，最終來到卡羅林斯卡研究所鑽研醫學。但在漫長的解剖課程的學習中，埃爾遜常常感到無聊。“上課時我老在想，要是我的眼睛飄在別處，從那個角度看我自己，我的意識會在哪裡？”他停了停說：“我那會兒不是優等生。”
畢業後，埃爾遜沒再學醫，去了卡羅林斯卡研究所攻讀博士學位，利用大腦掃描儀來研究人如何理解事物。與此同時，他開始深深著迷於生理錯覺。有一些很經典的錯覺現像，比如亞裡士多德發現，有些人在交叉食指和中指之後，摸鼻子時會產生一種長了兩個鼻子的錯覺。埃爾遜還聽說過“橡膠手錯覺”( rubber-hand illusion)——這是上世紀90年代，美國科學家設計的一個實驗。在這個實驗中，人們把手藏在桌子底下，面前則放著一只橡膠做的假手，實驗人員同時以同樣的方式擊打真手和假手，這會讓人覺得那只假手就是自己的。“真把我鎮住了，”埃爾遜說，“這太奇妙、太超現實了。”
於是，埃爾遜在常規研究之余又研究起錯覺來。等他在倫敦大學學院做完博士後，回到卡羅林斯卡研究所開建自己實驗室，錯覺研究就成了他的主攻方向。他知道，很多科學家從視覺錯覺的研究中獲取對感知的根本認識。“關於視覺錯覺的會議常有，每年還有比賽看誰能創造出最佳視覺錯覺實驗，”他說，“但關於身體錯覺的研究卻不多，在心理學中，身體一直不是研究重點。”但埃爾遜渴望探究的正是“橡膠手錯覺”之類的把戲。他想試試看，扭曲人們對身體的擁有感到底難不難。
埃爾遜開始基於橡膠手實驗，設計了更多的錯覺實驗，他用頭戴式耳機、攝像機、假肢等道具欺騙眼睛，同時用拍打和刺戳的方式給予觸覺信號。在他2007年發表的論文中，就是用這些小道具讓實驗對像產生了“靈魂出竅”的感覺，這門“絕活”當時引起了世界性轟動效應。
當時，有些科學家和公共團體成員還公開質疑，是否真會產生這種錯覺。2011年9月，我親自拜訪了埃爾遜的實驗室後，從此深信不疑：我戴著的護目鏡會顯示，身後的攝像機面對我背部所拍攝的畫面(見“出體實驗”)；埃爾遜在用塑料戳我前胸的同時，用另一根棍子朝攝像機戳去。我感覺到前胸被刺的同時，通過背後的攝像機也看到了自己被刺的景像。十秒鐘不到，我覺得自己好像從軀殼中抽了出來，浮在身體的數米之後。
讓實驗對像體驗過“靈魂出竅”後，埃爾遜在一年後又學會了新招：讓實驗對像進入新的軀殼。這一次，自願者所戴護目鏡中的圖像，是從假人模型頭上的攝像機傳來的，他們看到的當然是假人的塑料身軀。然後，研究人員同時戳假人和自願者的手臂或胃部，幾次之後，自願者就會認為自己就是那具模特。他們甚至會從自己的新身體裡盯著舊軀殼看，還會和自己的舊軀殼握手。自願者無一例外，都產生了這種錯覺。美國國立衛生研究院(NIH)的神經病學家馬克•哈利特(Mark Hallett)親身體驗之後說：“這種感覺十分強烈，而且很快就會產生，太不可思議了。”
埃爾遜最近的一項研究發表於2011年5月，在研究中，他讓人們感覺自己鑽進了芭比娃娃的體內。一捅芭比娃娃的腿，自願者就會覺得自己被巨大物體戳中。埃爾遜自己也嘗試了這種錯覺——當同事輕輕撫摸他的臉頰，他抬起頭，“覺得自己好像回到了童年，正看著我媽媽”。
也不是所有人都會被錯覺蒙騙。埃爾遜推測，相對於參加實驗的那些普通學生，能熟練控制自己肢體的人，比如舞蹈家、音樂家，可能較難產生錯覺。但一般來說，4/5的人都能體會到錯覺效應。埃爾遜用了幾種方法來確認實驗產生的效果：詢問自願者的體會、用刀去刺自願者的“虛擬身體”等。如果確實產生錯覺，自願者就會感到緊張，比如出汗(我就是一例)。即便知道這把刀不會造成傷害，但當埃爾遜刺過來的時候，自願者仍然感到非常緊張，這說明錯覺非常“真實”。
2011年年初，埃爾遜甚至改造了橡膠手錯覺實驗，使參與者產生錯覺，以為自己有第三只手。“他吸納了那些基本方法，想看看能把錯覺效應推進到哪種地步。”美國普林斯頓大學的神經科學家、橡膠手錯覺的設計者之一馬修•波特維尼克(Matthew Botvinick)說，“埃爾遜向我們展示了，人對身體的感覺能達到什麼程度，有多大的可塑性。”
自我欺騙
埃爾遜接下來要挑戰的任務是，弄清楚這些錯覺揭示了怎樣的大腦秘密。教科書上說，人之所以感知到自己的身體，是因為利用了“本體感覺”：來自皮膚、肌肉和關節的信號，會指示身體各部分的相對位置。但埃爾遜的錯覺實驗說明，視覺和觸覺同樣是這些信號的關鍵組成，大腦需要不斷整合各種感官信號，產生自我感知。“本體感覺”也許告訴大腦，身體此刻坐在椅子裡，但在埃爾遜的錯覺實驗中，精確同步的視覺與觸覺信號卻讓大腦以為，身體根本呆在另一個地方。
埃爾遜認為，上述錯覺的產生有賴於“多感覺神經元”。這種神經元能綜合視覺和觸覺信號，讓動物順利地對物體作出反應。目前，相關研究主要在猴子身上開展。“我們相信，多感覺神經元涉及的神經通路非常重要，它不僅能讓動物感覺到外在物體，還能感覺到自己的身體，以及身體與周遭世界的界限。”他認為，這些神經元會整合各種感覺信息，對身體形成一種綜合性感覺。而在錯覺效應中，他只不過是改變了流向多感覺神經元的數據，由此操控了大腦感覺。
目前，這還只是個假說。波特維尼克說：“多感覺整合的確切過程還沒有真正弄清楚，這是現在所缺失的一環。”埃爾遜等人試圖了解這些神經元在人腦中的位置，他們讓自願者坐在功能磁共振成像儀中，同時誘導錯覺產生。實驗結果不盡相同。埃爾遜已經發現，當自願者產生“身體交換錯覺”時，腹外側運動前皮層(ventral premotor cortex，參與動作的視覺引導)特別活躍。瑞士洛桑大學的奧拉夫•布蘭科(Olaf Blanke)也是該領域屈指可數的研究人員之一。他發現，人們在產生出體錯覺時，腹外側運動前皮層附近的顳頂聯合區(temporo-parietal junction,TPJ)比較活躍。他指出，當這個腦區受損，或出現腫瘤時，病人似乎會覺得身體就像消失了一樣。“很難判斷誰是正確的，因為在神經科學層面，我們現在擁有的數據很少。”
用意識操控機器人
埃爾遜對自我存在和身體擁有感的興趣，還擴展到生活的其他方面。他現在對實驗劇場和超現實藝術很感興趣。他給人的印像是，喜歡思考，有些冷淡，總記不住同事的名字，常常陷入沉默。他說，相比去參加各種會議，他更喜歡在實驗室干活。
偶爾，埃爾遜也收到一些充滿怒氣的信件，寫信的人通常是有過“離體”經歷的人。“他們覺得自己的靈魂已經離開了身體，而一個實驗室能讓人們產生類似的經歷，這讓他們感到很害怕，”埃爾遜說。對此，他用了一個外交辭令予以回應：“不予評論”。梅岑格則直接一些：“埃爾遜的研究說明，靈魂、自我什麼的，離開了大腦就不存在。”
現在，埃爾遜想把錯覺效應轉化為實際應用：開發更好的假肢。很多截肢患者仍會覺得肢體是存在的，感覺裝上的假肢是異物。“我們在想，如果引起的錯覺能讓人有種真實的擁有感，人們也許可以更方便地使用假肢。”他說。
為了實現這個目的，埃爾遜改造了橡膠手錯覺實驗。他在截肢者的殘肢上給予點狀刺激，讓截肢者產生錯覺，以為自己有手指。觸碰這幾個點的同時，埃爾遜和同事在機械手的相應部位也給予刺激。通過這種方法，他們成功地讓截肢者產生了金屬假肢就是自己身體一部分的感覺。
但10～15秒之後，錯覺效應就會消失。因此，要讓錯覺保持下去，只有不斷給予刺激。這是埃爾遜目前力圖解決的問題。“我的想法是改進義手——在手指的指尖上安裝傳感器，而在殘肢部位裝上刺激裝置。”盡管也有其他團隊在做類似的感覺裝置，但埃爾遜認為，他與別人的不同之處在於，他想讓人工手指傳來的感覺與殘肢部位的刺激精確配合，以產生對假肢擁有感的錯覺。
埃爾遜的雄心壯志不止於此。以往，人們操縱機器人或虛擬形像用的是操縱杆等控制器，而利用錯覺，可以幫助人們以更精確的方式控制“虛擬身體”——不論是計算機虛擬的，還是機械的身體。比如，機器人的操控者可以戴上護目鏡，獲得他們所操控的機器的視野，穿著動作捕捉服執行操縱，並通過與機器人手中的傳感器相連的手套，獲得觸覺反潰按埃爾遜預測，只要人和機器之間的信號在100毫秒內完成傳送，“就會啟動全身錯覺”。外科醫生能操控病人體內的微型機器人；巨型機器人能修補破損的石油鑽井或核電站——埃爾遜笑著描繪未來。
但還有一種錯覺，連埃爾遜也不確定能否實現，那就是自我感覺的分裂：讓一個人占有兩具身體。埃爾遜認為，這種錯覺能否實現，可能取決於大腦如何整合感官信息。“或許在本質上，大腦對身體的感知就是一個統計學結果。它可能並未使用絕對坐標，而是通過整合信息，得出結論說我的手最可能是在這裡。如大腦確實以這種方式感知身體，我們也許就能蒙騙大腦，讓它覺得這兩個身體是我的可能性是一樣的。”
雖然聽來離奇，可埃爾遜已經取得的成果同樣離奇。“我們正為此而努力，”他說，“不過話說回來，這也說不定是不可能的。”
本文作者
艾德•揚是英國倫敦的科學作家。
本文譯者
朱機是中國科學院神經科學研究所的博士，主要從事神經發育研究。除了科研，她還喜歡翻譯科學、科普作品，最新譯作是講述各種離奇自體實驗的《冒煙的耳朵和尖叫的牙齒》。