第31章 看不見色彩的畫家(3)

艾先生對自己大腦如何運作非常好奇。雖然他現在生活在一個完全黑白的世界，但他依然會被不同照明條件下的變化深深觸動。例如，正常情況下，他感覺紅色的物體是黑的，但在晚霞的長光線中會變亮，這會讓他推斷出該物體是紅色的。如果照明度突然發生變化，比如打開一盞熒光燈，這個現象則會非常明顯。他說自己處於充滿變化的世界，一個明暗隨著照明波長起伏的世界，這與他先前相對穩定、固化的顏色感覺形成強烈的對比。③

當然，所有這一切用經典顏色理論解釋起來都非常困難。如此一個簡單的過程，光通過棱鏡分解與複合的過程到神經的類推，幾乎無法解釋現實生活中顏色感知的複雜性。

18世紀晚期，歌德被經典色彩理論和現實的衝突深深震撼。他強烈地意識到驚人的現實：色彩的陰影和色彩的餘象的感官認識上的真實情況，連續的照亮對色彩呈現出的效果，色彩與其他視覺幻象。他認為這是顏色理論的基石，並把這些作為信條來宣講：“視覺幻象就是視覺真相。”歌德所關注的方式，正是我們觀察色彩和光線的實際方式，正是我們用色彩來創造世界、創造幻象的方式。這是牛頓物理無法解釋的，隻有用大腦中未知的規律來解釋，他說：“視覺幻象是神經病學方麵的真相。”

歌德的色彩理論專著《論色覺》（他認為等同於他全部的詩集），基本上被同代人忽視，並不斷遊離於偉大詩人的異???天開和偽科學之間。但是，科學本身對歌德的異類理論並不完全麻木不仁，事實上，亥姆霍茲在許多場合都對其不吝欽佩之辭，最後一次是在1892年。亥姆霍茲完全清楚物體色彩保持的顏色恒常，以便我們可以對之歸類並明白我們看到了什麽，而不管照明光的波長如何起伏不定。例如，雖然一個蘋果的反射光真實的波長依照度而變化，但我們仍然觀察到它是一貫的紅色。很顯然，這並不是波長到顏色的簡單轉化。亥姆霍茲認為，還存在其他與光源無關的方式，他視之為無意識的推測或判斷（盡管他沒有投入過多精力去解釋這種判斷出現在何處）。對他而言，顏色恒常是一個特例，由此我們可以從紛亂的感覺流中來獲知普遍的穩定的恒常性，如果我們的感知僅僅是對不可預知及無常的受體衝擊的消極反射，那麽就不可能出現我們接觸到的世界。

克拉克·麥克斯韋與亥姆霍茲是同時代的人，他從學生時代開始就著迷於色覺的神秘，他正式提出了基原色及混合色的概念，通過發明色陀螺（陀螺表麵使用混合色，當它旋轉的時候，顯示灰白色），他還配以圖示，圖上是三把斧子，一個彩色三角形，表示用三種基原色通過不同的混合能夠創造出各種色彩。這些為他最偉大的證明做好了準備。1861年，盡管事實上那時的攝影膠片本身還是黑白的，但他通過三次拍攝一個彩帶，通過紅、綠、紫過濾器，使彩色攝影成為可能。在獲得了三個顏色分離圖像的前提下，他就能在一個屏幕上將它們疊加到一起，通過相應的過濾器投射每一個圖像。突然，彩帶顯現出了彩色，他認為這就是大腦感知色彩的方式，將色分離的圖像合到一起，或通過神經的互相關聯，就像他在幻燈論證法中證明的一樣。

麥克斯韋敏銳地意識到這個疊加過程的缺陷：彩色攝影絕不會忽略照明，色彩隨著光波長的變化而改變。

1957年，也就是在麥克斯韋著名的證明過去90年後，“一步攝影”和波拉公司創始人、天才理論者和實踐家埃德溫·蘭德，提出了一個更令人震撼的視覺感知攝影證明。與麥克斯韋不同，他製作了兩張黑白圖像（使用的是分光攝影機，以便能從同一視角同時透過相同的鏡頭），並應用雙鏡頭投影儀在屏幕上進行雙重混合。他使用雙過濾處理圖像，一個通過長波（紅光）過濾，一個通過短波（綠光）過濾，第一幅圖像通過紅光過濾投射，第二幅使用未進行過濾的普通白光。不可思議的事發生了，一個年輕女性的照片馬上呈現出全彩色：棕色頭發，藍白相間的眼睛，紅色外套，藍綠的衣領，如同蘭德後來描述的那樣，真是令人驚訝的自然人體色調。這些彩色從哪裏來？如何產生？答案看起來並不像來自攝影或光源本身。這些極具影響並直觀的證明，呼應了歌德所說的色彩幻覺，該幻覺的的確確由大腦所建並闡明了這樣一個神經學真理：彩色並不是外部事物，也不像經典理論認為的那樣，與波長存在自發聯係。

這些實驗一開始就被擱置起來，如同中世紀的異類一樣。人們以現存的理論無法解釋這一切，但又不能明確地提出新的理論。在這種狀況下，觀察者恰當的色彩認知可能影響感知。因此，蘭德決定以完全抽象的、多彩的展示，包括用幾何圖形的彩紙來代替為人們所熟知的自然世界的圖像，這樣，對該看到哪種顏色就不會有思維暗示。用彩紙的幾何塊，以便無法預測該看到什麽顏色。這些抽象展示與蒙德裏安的繪畫作品相似，蘭德將其命名為“蒙德裏安色彩”。通過使用三種投射儀，分別用長波紅光、中波綠光、短波藍光過濾，蘭德證實，如果表麵形成部分複合多彩圖像，在其表麵反射的光波長和感知的色彩間並無簡單關係。

如果把一個看起來是綠色的單色塊從它周圍的色彩中分離開來，那麽無論采用何種照明光束，它僅呈現白色或灰白色。因此，蘭德認為，綠色塊並不是內在的綠色，而是周圍的蒙德裏安色彩賦予其綠色。

牛頓經典顏色理論是褊狹的，也是絕對的，即從各點反射的光波長賦予物體顏色。相形之下，蘭德的結果既不褊狹，也不絕對，靠的是對整個畫麵的縱觀，以及每一點反射光的波長結構和從其周圍反射光的波長結構的比較。這有可能是一個連續相關，有視野各部分與其自身周圍事物的比較，最終才得到總的合成體。蘭德認為，這一計算進程及相關性蘊涵著固定的正式規則。他能預言，在不同的條件下，觀察者能感知到何種顏色。他為此設計出一種稱為“彩色立方體”的算法，實際上就是大腦對多色彩複雜表麵的每一部分不同波長亮度的比較，鑒於麥克斯韋的色彩理論和原色三角是基於加色法概念，蘭德的模式是一種比較。他實際上提出兩種比較，一種是在某一場景中所有表麵在一種波長內的反射的比較，或叫做波段（用蘭德的話說就是“亮度記錄”），另一種就是三種波段（大致與紅光、綠光、藍光波長對應）的三種分別亮度記錄。第二種對比生成顏色。蘭德自己也盡力避免說明這些運作基於大腦中哪一特別部位，並謹慎地稱其理論為“視網膜+皮層”理論，意即視網膜與皮層的多部位相互作用。

如果蘭德從心理生理學角度對我們如何看到顏色這個問題的處理方式，是讓被試者講出他們在變化著的光線下是如何看到複雜的彩色馬賽克的，那麽，倫敦的研究者塞米爾·澤基則是從生理學角度來處理這個問題的。他早在20世紀70年代有了關鍵的發現，描述了位於猴子紋前皮質大腦兩側的一小塊區域細胞（就是後來被稱為V4的區域），專門對顏色作出感應（澤基稱之為色彩密碼細胞）。因此，在維爾布蘭德推測大腦存在特殊顏色中樞後90年，澤基最終證實了它的存在。

早在50年前，知名的神經科醫生戈登·霍姆斯，在檢查了因槍擊致視網膜損傷而引起視力缺陷的200例病人之後發現，他們中沒有一例是簡單的全色盲症。他隨即否認孤立的大腦全色盲症會出現。來自這樣一位偉大權威的否定，使得所有圍繞此主題的臨床興趣終結。澤基不可辯駁的證明震撼了整個神經學界，喚醒了對這一領域多年的忽視。他在1973年發表的文章中，出現了新的色盲症，目前已被新的腦圖像技術（如CAT、MRI、PET、SQUID等）所檢驗，這些是以往神經學者無法獲得的。現在，我們第一次看到人腦識別色彩的區域在哪裏。盡管許多病例還存在這樣那樣的問題（諸如視野、視覺失認症、失讀症等），但關鍵損害看來就是在介質結合皮層，與猴子V4區域相似。在20世紀60年代，猴子的V1區主要視覺皮層存在特異受光細胞，而對顏色無應答，而在70年代早期，澤基發現V4區存在另外對顏色有應答而對波長無應答的細胞，然而，這些V4細胞從V1細胞處接受衝動，它們通過V2中間結構區結合。而且V4細胞接受了很多視野信息。蘭德理論推測的兩種階段現在可能有了解剖學和神經學的支持，光度記錄了V1波長敏感細胞提取的各個波段，唯獨在V4色彩密碼細胞中通過比照和相關性產生顏色。事實上，每個細胞都扮演著蘭德式關聯物和亥姆霍茲判斷。

像其他早期的動作、深度、感知視覺進程一樣，色覺不需要先驗知識，並不由學習和經驗決定，而是像神經學家所言是從下至上的過程。對V4區的電磁刺激實驗可以產生顏色，觀察到所謂的彩色環和暈。但現實生活中的色覺是人們全部體驗中的重要部分，與我們的類別和價值相聯係，成為我們生命的一部分。V4可能是最終色彩發生器，與大腦中其他係統相互轉化，相互傳遞信息，甚至可能被其調製。整合達到了相當高的程度，就是色彩與記憶、期望、協作融合，創造出一個共鳴而具重要意義的世界。

無法重拾的視覺

艾先生不僅是大腦色盲的純病例，而且是一個非常智慧和專業的見證者。他擅長描繪和報告他所經曆的一切。我還記得當我們第一次見麵的時候，他描述那種物體和表麵在不同光線下的起伏，真可以說是隻見波長不見色彩。這種經曆與他之前的經曆如此不同，如此奇異，如此反常，以致他當時幾乎無法進行描述和類比。

當我打電話與澤基教授談及這個獨特病例時，他非常激動，也很驚詫，尤其想知道，如果對艾先生進行蒙德裏安測試會有什麽結果，他和蘭德隻是用這種方法來測試視力正常的人和動物。他立刻動身來到紐約並加入我們的團隊（眼科專家鮑勃·瓦舍，神經生理學家S和我），隨後對喬納森進行了綜合測試。以前還沒有以這種方式測試過哪個色盲症患者。

我們使用了一幅非常複雜和壯麗的蒙德裏安的畫作，它經由白光或紅光、綠光、藍光照射。照射光強度恒定。

艾先生能夠分辨大部分的幾何形狀，盡管那隻是由不同的灰色陰影組成，但他能立即歸類於1至4灰階，雖然他不能辨別色彩邊界（例如，白光照射下，紅和藍同時出現，他看到的是黑色）。隨著過濾片快速、隨機地切換，所有形狀的灰階值發生了急劇的變化，先前無法辨認的陰影變得差異巨大，所有陰影（除了真黑）都或顯著或微妙地隨著照明光束的變化而改變（綠區中波長光下看成白色，白光或短波長光下看成黑色）。艾先生能立即作答並且回答一致（即使一個擁有完美記憶力、具有最新色彩理論的深厚知識的正常人，也很難作出如此即時不變的正確判斷）。很明顯，艾先生能夠辨別波長，但他不能進一步將此轉化為色彩，也不能從大腦和精神層麵構建色彩。

這一發現不僅澄清了問題的本質，而且精確定位了艾先生的麻煩所在。艾先生的初級視皮層完好無損，損害主要集中於次級視皮層，雖然人類的這個區域非常小，但我們對顏色的所有感知、想象和記憶色彩的能力、對色彩生動世界的感知，無不依賴於它們的整合。厄運摧毀了艾先生大腦中一塊僅有豆子大小的區域，於是他的整個生活為之改變。

蒙德裏安測試已經證實了損害所在區域，我們現在關注的是，能否通過大腦掃描觀察到，但計算機輔助測試（CAT）和核磁共振成像（MRI）卻顯示完全正常，這可能是因為現代掃描技術在顯示V4區域的片狀損傷方麵仍存不足，也有可能是代謝損害而非結構損傷，或者主要損傷並不在V4區域，而在V1區的斑狀帶或V2區的紋狀帶。

澤基和弗朗西斯·克裏克都曾經強調，斑狀帶和紋狀帶代謝活動非常活躍，並且可能易受損傷，即使是氧氣量的暫時性降低也是如此。克裏克（我和他非常詳盡地討論過該病例）懷疑艾先生是否遭受過一氧化碳中毒，因為這可以經由影響色覺區血液氧濃度導致色覺病變。他推斷艾先生受過汽車泄露的尾氣中的一氧化碳影響，抑或那次交通事故也可能導致此種影響。

但所有這一切僅具學術意義。三個月後，艾先生的色盲症依舊，他的對比視力還一直處於受損的狀態。③我們還不能說，一些繼發性腦部色盲症病例得到改善，我們仍然對導致了艾先生大腦損傷的原因一無所知，一氧化碳的毒素、車禍影響、腦部視覺區血量缺陷，還有中風等都隻是猜測。盡管他現在狀況穩定，但預後不明確。