4.5　形状感觉

如果我们看一眼周围，那么我们通常看到的许多物体都是通过形状相互区分的。人类身上发生了那些加工过程才会对这些形状产生感觉呢？这是所谓的探测器和感觉者在记忆里已经存储的内容的一种复杂的共同作用。



4.5.1　加工视觉信息的等级结构


休伯尔和威塞尔发现的特征探测器。如上所述，视网膜的接收器接收的由视觉神经传递的信息最终到达视交叉处。大脑这一部位的细胞对信号作出什么反应，长期以来一直是一个悬而未决的问题，人们在研究中始终没有作出令人满意的回答。人们把小线圈（微电极）植入动物的视交叉处并记录各个细胞作出的反应，以求回答这个问题。两位神经生理学家戴维·休伯尔和托斯登·威塞尔用光点刺激实验动物，他们期待，脑细胞会以某种方式对此作出反应。插图4.10是他们实验安排的示意图。这两位研究人员一定很困惑，因为他们在研究开始时一再看到，本应是接收来自视网膜上的信号的视交叉处的细胞没有表现出任何反应。有一天，这个谜底被意外地揭开了。（Hubel  ＆  Wiesel，1962；1963）休伯尔和威塞尔使用的一张幻灯片的玻璃框出现了一道裂缝。这张幻灯片提供的刺激没有引起皮层细胞的任何反应。但是，从幻灯机中取出这张幻灯片时，被观察的细胞开始用电子信号对裂缝处活动的阴影作出剧烈反应。休伯尔和威塞尔对他们这个偶然发现作了详细研究，并很快发现，这种特殊的细胞对单一的光点几乎没有反应，更确切地说，只按程序对斜线有所反应。另一些细胞只对图片中心的垂直线有反应。有的细胞对位于刺激源别处的水平线有反应，或者只在直线相交形成一个直角的情况下才“启动”。休伯尔和威塞尔在1981年凭借这一发现获得了诺贝尔奖。现在我们知道，还有一些探测器细胞专门对复杂的刺激作出反应；比如，颞叶中的有些细胞主要负责对人脸有反应。（Kanwisher，2000）这类细胞的存在可以说明婴儿喜欢注视人的脸部的原因。这类细胞的发育可能是进化的结果，而这样的进化使远古时代的人类轻易就能区分敌友。


插图4.10　休伯尔和威塞尔为了研究视交叉处的细胞所设计的实验图，这些细胞对个别的刺激特征（线、角等）的反应尤为敏感。将微电极导出的脉冲放大并通过一个示波器显示出来。

特征分析：组合成形状  。有些心理学家认为，认识形状和样式是特征分析的结果。（Lindsay  ＆  Norman，1977；Maguire  et  al，1990）根据这种观点，认识过程是以诸如直线、折线和角这样的简单形状开始的，它们经过加工后被感觉成综合的形状，比如感觉是三角，是正方形或者是自行车。插图4.11说明了根据这种理论感觉字母R的方式。

根据插图4.11所举的例子，让观察者看字母R（第一阶段），多个探测器记录了这一比较复杂的刺激的各个特征，比如直线和角（第二阶段），高级组织的神经元将特征探测器所传递的信息与视觉记忆中的内容相比较，以便确定，哪个已存储的字母具有所看到的部分或全部特征。某个字母（或某个物体）具有合适的特征越多，对这类神经元的刺激就越大（第三阶段）。最终判断所接受的刺激最有可能是哪个字母。通过各种元素的组合感觉字母R是一个“自下而上”的过程。这一过程从刺激接收器开始，然后从那里一直到达更高级的脑细胞。

读者之所以能阅读本页，因为读者的视觉系统能够看到每个字母的组成部分的各个特征。人们需要12个特征（水平线、垂直线、斜线，开放和闭合的线条、点等等）来充分描述字母表中26个字母的特征。


插图4.11　感觉字母R的特征分析过程。在特征探测器记录某些刺激特征后，高级组织的神经元开始工作，特征分析就是通过它们完成的。由这些神经元组合成的形状与已存储在记忆里的形状相比较。其他的神经元对特征分析结果进行评价并作出判断，所接受的刺激可能是字母表中的哪个字母。

特征探测器在解释人的感觉方面的局限  。毫无争议的是，上面所说的神经元在感觉过程的早期阶段起一定作用。但是，特征探测器单独并不能说明意识到的各种各样的视觉经验。（He  et  al，1996）它们在感觉过程的早期阶段可能起某种作用，但是它们还要经过大脑的大部分都参与的其他非常复杂的过程。感觉不仅是一个自下而上的过程，而且也是一个自上而下的过程。

考虑上下文  。如果我们明确看到感觉形状和样式的方式，那么就会发现，高级的大脑中心可以“命令”低级加工水平的中心，应当向上发送哪些信息。比如，这样一种从上到下的过程，这样一种从上到下的加工是由考虑上下文的期待引起的。插图4.12举了这方面的两个例子。


插图4.12　自上而下过程的例子，这些过程可能改变刺激的含义。


插图4.13　这个建筑物有几根柱子？

如果书写不清楚，人们仅凭一项特征就无法判定，一个刺激物应该读作“H”还是读作“A”。但是，如果像插图4.12那样设计一种上下文的关系，那读者就有望读懂。因此，同一个的刺激物／－＼有时可读作“A”，有时可读作“H”。同样，I3要么意味着“B”，要么意味着“13”。这种感觉的产生仅仅通过自下而上的过程是无法解释的。大脑明显能够考虑到不清楚的符号所处的上下文联系。在一种情况下，这个模棱两可的符号一定是“A”，因为它处在刺激物“DAS”的中间是有意义的；在第二种情况下，我们可以把这个符号读作“H”，因为与“REA”不同，“REH”似乎是有意义的。同样，我们从周围环境可以推断，I3是一个数字还是一个字母。认知引导的过程还能够使人读懂一段很难辨认的文字：（M  n  k  nn  uch  in  ei  em  S  tz  vi  e  Zei  hen  w  gfall  n  la  sen.“一个句子可以抽掉很多字母”），这句话并不难懂，因为大脑通常都知道，哪些字母在德语中是经常搭配在一起的。可以用这种知识来填补缺失的字母。

当然，在看插图4.13所示的建筑物时，在自下而上和自上而下这两种过程间就出现了大脑无法解决的矛盾。因此，观察者无法没有矛盾地解释这个复杂的刺激物。



4.5.2　形状感觉中的格式塔原则


“整体大于各部分的总和”  。当我们把视线投向我们面前的书桌时，便使无数的接收器把物理能量转化为神经搏动。但是，尽管如此，观察者还是看不到视锥细胞和视杆细胞所记录的各个刺激。毫无疑问，即使我们首先把感觉场中的大量线条、圆形和角完全有意识地组合成有意义的整体，我们也会产生巨大的困惑。在接收器把所记录的刺激通知大脑之后，大脑就立即开始进行组织，也就是说，把接收到的信息组合成有意义的整体。

比如，当我们注视放在面前桌上的一支铅笔时，我们把这个有用的书写工具看作一个整体或者一种形态。之前必须完成的过程，即接收器记录这种刺激物，分析和组合所看到的特征，在有意识的感觉之前就已经完成。对于观察者来说，感觉整个客体显然比看到并说出各个特征的名字更容易。从看书桌这一小小的自我实验中可以得出这样的结论：有意识的感觉是对整体而言的。

在第一章中就已介绍了与结构主义者针锋相对的格式塔心理学家的观点。结构主义者研究感官体验的基本要素，因为他们相信，感觉是在组合这些要素之后产生的。格式塔心理学家反对这种要素论观点，他们认为，整体大于各部分的总和。他们描述了许多原则，人们正是根据这些原则把感官数据组织成为感觉。插图4.14可以说明他们的观点。

结构主义者在研究中具体关注的也许是要素，即八个圆圈。但是，他们同时可能会忽略观察者只有把目光投向整个画面时才会感觉到的一些东西，也就是说，那些白色线条会组合成为三维的立方体（所谓的内克尔立方体）。感觉者甚至可能在那些事实上不存在物理刺激的地方看到立方体的棱，因此，在这样的情况下我们称之为“错觉轮廓”（Bradley  ＆  Petry，1977），“任何认为感觉是由各种感官感受组成的理论都不能解释这种现象”，（Goldstein，2001）只有在注视整个图解画面时才能使大脑设计那些在注视要素时无法看到的错觉轮廓。在这一点上，整体确实大于各部分的总和。


插图4.14　由圆圈组成的八要素图，每个圆圈中有三条线组成。观察者真的只看到各个要素，还是感觉可以看出一个有意义的整体，即一个立方体的整个布局吗？

关于图形与背景的原则  。当我们把目光投向物理环境时，我们可能看到的是挂在墙上的一幅画、放在桌上的一本书和悬挂在天花板上的一盏灯。这样的观察结果可以表明，知觉场具有基本的秩序：一种物体（画、书和灯）——人们大多称之为图形——通常从一个背景中凸显出来。实际上，视交叉处的细胞对图形的反应比对背景的反应更活跃。（Lamme，1995）这种图形—背景的关系在其他感觉领域也存在。比如，我们在音乐厅把歌声感觉为前景，我们毫无困难就把歌声看作从背景——乐团的音乐中凸显出来的一个有意义的整体。

格式塔心理学家早就认为，图形—背景的区别是感觉的一种基本的秩序效果。这种理论的代表人物认为，这种区别效果与一个人的学习经验无关。事实表明，在眼科手术后平生第一次能看见东西的人，很快就能够在图形和背景之间作出区别。（von  Senden，1960）

在大多数情况下都不难看出一幅画的图形和背景。图形是一个具有明确界限的整体；而背景似乎是可以无形扩展的。图形与背景的界限越不清楚，就越不能看清图形，比如看大雾中的雪人。艺术家创作了一些提示刺激安排得很巧妙的刺激图，以致观察者不能立即区分图形和背景；这就是可逆图。插图4.15举了这方面的两个例子。

大多数人在看A图时，首先会把一个从黑暗的背景中凸显出来的花瓶看作图形，然后，他们才会把黑色的背景也看作一个图形：会看到两张相对的面孔。莫里茨·埃舍尔的木刻是另一个例子，人们在这张木刻画中看到的图形要么是天使，要么是魔鬼。对所展示的图片作重新安排可以使人按照意愿看出这个或那个整体，这也取决于观察者的经验，如下例所示：

格式塔心理学家还提出了其他一些格式塔定理；要素怎样组合成更高级的形状，都取决于这些定理。插图4.16各用一个例子表现了感觉安排的著名定理。



插图4.15　可逆图，在这种图中可以将图形看作背景，将背景看作图形：A：鲁宾的面孔／花瓶幻觉B：莫里茨·埃舍尔的木刻画

例子

第二次世界大战爆发前的经济大萧条时期，家禽养殖场场主主要想出售公鸡，而不想卖母鸡，因为母鸡下蛋是一项重要的经济收入。当然，区分小鸡仔的性别是极其困难的。要能区分小鸡仔的性别需要多年的深入实践。两位实验心理学家埃尔文·比德曼与马格丽特·悉福拉对这个问题很感兴趣，他们解剖了小鸡仔，最终得以告诉鉴别小鸡仔性别的生手，应该注意的是，性别鉴定员必须学会观察小鸡仔屁股的一个特定部位，区别这个部位是凸的（往外拱）还是凹的（往里拱）。（Biederman  ＆  Shiffrar，1987）但是，学员在经过严格的培训后，仍不能达到经验丰富的专家那样的准确率，尽管他们清楚地知道问题的关键在那里。专家们鉴别一个小鸡仔性别的速度非常快，大约只需要半秒钟。只有广泛而长期地积累经验以后，人的视觉系统才能应用自如，观察者才能驾轻就熟地辨认和区别两幅可能的刺激画面中的一幅。（Crist  et  al，2001）


插图4.16　格式塔定理的例子，据说能解释人们安排自己对形状的感觉。

就近定理  。插图中A部分说明就近定理。靠近的两条线让人感觉是一组。如果一个人在房间里，这个房间有两个窗户——可能仅被一道窄墙隔开，那么他就会以日常生活中的例子描述就近定理。在这个房间里还有其他例子吗？

完整性定理  。现在，如果像插图B部分那样加上几道横线，这个整体就被“破坏”，并创造出新的图形：完整性定理决定整体印象。房间的窗户为这个定理提供了一个例子，因为它们让人感觉为一个整体。在一个房间里还能找出那些例子呢？

近似性定理  。插图C部分表现的是许多黑点，观察者能够拼成阿拉伯数字2；之所以会形成一个“2”，是因为形成“2”的点是相似的。相似的点被看作一个整体，规则曲线定理无疑也起了一定的作用。

规则曲线定理  。插图D部分是规则曲线定理的一个例子。这个定理为就近定理作了补充，因为根据这个定理，一幅画可能被感觉为两个画面。人们可以设想有一条垂直线贯穿画面的中心点，以致这个中心点的左右两边各是一个整体，然而，这个中心点只有认真看才看得到。而根据规则曲线定理很容易就能感觉到两条相交于中心的小弧度曲线。

规则形状定理  。最后要说的是规则形状定理或简洁定理。只要一个刺激画面有些不够完整，我们就喜欢给以补充，以便看到一个“规则的”形状。“规则”这一概念在这里表示有规则、对称或者完整的意思。插图4.16的E部分有这样一些黑色斑点，看起来就像一只猫。

对格式塔定理的批判性评价  。布鲁斯·哥尔德施泰因批判性地评价说，“感觉的格式塔定理显然只有在运用于为它们专门设计的例子时才发挥作用；它的作用绝不可能像用于这些典型例子时那样明确。”（Gold‐stein，2001）因此，有些感觉心理学家千方百计地寻找那些会使人们作出“意外”反应的图形。雅可布·贝克举了一个证明格式塔定理不精确的例子：他用下列符号T、T和┛构成一幅图。然后他转身问测试对象：“根据你们的看法，将那个用字母填充的区域归入垂直的T群，才能使这两个符号群之间的界线变得更模糊？”（Beck，1966）如果我们遵循格式塔心理学的定理，那么，我们一定会根据近似性定理将垂直的T群和倾斜的T群归为一组。贝克的许多（遗憾不是全部！）测试对象回答说，他们也许会轻易把T群和┛群看作一个整体，而把倾斜的T群看作单独的一组。

格式塔定理不能令人满意地解释，为什么不同的人对自己在同一幅画面中看到的整体会千差万别。尽管如此，他们能感觉到整体，这一点是无可争辩的。他们所有人都根据简洁定理（“规则形状定理”）对刺激特征进行了整理（这是格式塔心理学家的功劳，因为他们说明了这一点）。这一定理说明，“人们总是喜欢组成最简单、最理想和最稳定的总体形状”。（Müsseler，2002）约亨·米塞勒认为，这个原则是一个抽象的自上而下安排的原则，这就是上述格式塔定理的源头。今天还有许多感觉心理学家表示，他们的研究是受了格式塔心理学家的观念的启发。

麦克斯·韦特海默（1880—1943）的一项实验为格式塔心理学的诞生作出了重要贡献。当时他对似动现象很感兴趣，所谓似动现象就是观察者在一个黑暗的房间里交替出现两个不同光点时所感觉到的一种现象。