敲敲看：大腦如何知覺韻律！Beat it: how the brain perceives rhythm

譯者：Lady Brain

翻譯自 Beat it: how the brain perceives rhythm 10 March 2011

大腦使用不同的計時機制去估量一連串規律和不規律的聲音。根據一項研究經費來自英國惠康基金會神經影像中心（Wellcome Trust Centre for Neuroimaging），倫敦大學（University College London, UCL）和紐卡索大學（Newcastle University）發現不同的腦區有不同的計時機制。

人類行為，如說話和動作的能力必須要有精確的協調性和即時性。一項研究今天發表在《神經科學雜誌》（Journal of Neuroscience）：研究者Sundeep Teki, Dr Manon Grube, Dr Sukhbinder Kumar and Professor Timothy Griffiths和惠康基金會工作團隊提出了一份18個自願者的一系列節奏聲音的腦造影研究。

參與者被要求判斷最後一個音和上一個音出現的時間長短，利用兩聲音的間隔做不同規律性的操弄（從不規則到規則）。研究者們提出大腦可能使用不同的計時機制去估量一連串的規律和不規律聲音。

這項研究發現一個由基底核（basal ganglia）組成的大腦網絡，會被規律的聲音激發活動；而另一由小腦（cerebellum）組成的大腦網絡，則會被不規律的聲音激發活動。

「大腦內的基底核和小腦，是一個主要影響動作行為的結構。而過去我們知道，它們也影響我們對時間的知覺，而我們根據時間間隔的韻律，首次指出它們在人知覺時間變化上的角色。」倫敦大學博士候選人Sundeep解釋道。

「我們可以發現小腦的網絡，估量一個絕對的個別時間間隔，像個碼錶一樣；而基底核的網絡則測量一個相對於規律的節拍或有韻律的聲音，像個節拍器一樣。」

Griffiths教授補充道：「受動作疾病影響的病人，像帕金森氏症（Parkinson's disease）因為受損的基底核網絡或小腦萎縮，使他們在時間知覺上有認知缺失。這項研究結果，也許能在基本韻律區辨上，對他們的時間認知缺失做出一個可能的解釋。」

Reference

Teki S et al. Distinct neural substrates of duration-based and beat-based auditory timing. J Neurosci 9 March 2011

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什麼舞姿才吸引女性-動畫替身! Good dancing avatar

跟人認知有關的研究上, 因為總有很多可能解釋的方式, 要怎麼做到排除不必要的因素關係到研究的好壞. 在動物裡有不少種類的雄性會跳所謂的求偶舞, 利用跳舞的方式展現自己優異的身體特質來吸引女性. 這影片是利用電腦動畫來研究到底怎麼樣男性的跳舞方式才會讓女性有好的評價. 以往這樣的研究可能因為舞者的外觀或是舞者的表情情緒等額外的因素被干擾, 這研究利用運動捕捉裝置把不同的舞姿紀錄下來, 再利用電腦裡統一的人物模型去表演這些舞姿, 讓觀看的女性評分. 利用這樣的研究方式, 只讓想被研究的主題表現出來, 可以免除很多可能造成干擾的方式. 這研究也順利找出幾個關鍵的位置跟動作特別吸引性(脖子跟身體的擺動還有右膝移動速度).　這類的研究方式, 利用電腦動畫輔助來控制測試的因子, 因為能幫一些研究簡化研究所需要控制的變因, 應該對某些研究有幫助!

科學文獻
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人們大半的時間都在發夢 ( People spend 'half their waking hours daydreaming' )

　
（文/ Lady Brain,圖/ BBC News）哈佛大學心理學家吉伯特（Daniel Gilbert）和柯林沃斯（Matthew Killingsworth）的研究結果發現人們幾乎大部分的時間都在出神（minds wander），而沒有在想正在做的事，即便從事高難度工作時仍至少有30%的時間在神遊，柯林沃斯指出人們可能很容易分心，且無所不在。

　 這次調查利用經驗取樣法（experience sampling　method，簡稱為ESM），共找了2,200名年齡18到88歲的志願者，利用iphone手機下載實驗用的應用程式，此程式會在他們清醒的時候隨機出現指示，受試者收到指示的當下，不論正在做什麼事，必需立即回答他們在想什麼及情緒如何。

　分析了250,000筆受試者資料後，發現人們有46.9%的清醒時間在出神。另一項有趣的結果發現出神和快樂的關係，越出神使人們越不專注於當下的事也越不快樂。就算想的是愉快的事，還是不及專注於手邊工作來得愉快。研究發現魚水之歡、運動，或與朋友深度談話時是最快樂的時刻，聽音樂和玩耍也有助心思集中。另外，出神常發生在休息、工作或使用家用電腦時，這項發現或許能解釋為什麼有人瘋極限運動、瘋社團，或到酒吧與人閒聊。

　然而，是否因為出神才不快樂？倫敦大學認知神經教授萊薇（Nilli Lavie）表示受試者可能早已具備被打擾的準備，或可能受試對象具相同類型，而這些有可能影響結果的可信度。所以這樣的因果關係目前還不能斷定，需要更進一步的研究。

翻譯整理資料來源：
1. BBC News- People spend 'half their waking hours daydreaming'
2. Daily Telegraph-Why our wandering minds are making us miserable



　
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利用腦照影發現有意識的植物人 - Brain Scans Find Consciousness in Some 'Vegetative' Patients

　　醫學上對植物人的判定是指腦部損傷導致大腦功能喪失，使個體失去認知（如：思考、語言、記憶等）反應，但腦幹反射仍在(如：自發性呼吸與心跳、對刺激有反應等)，依照這樣的原則，植物人是沒有意識的。然而，癱瘓的身軀該如何判斷腦中還有無意識呢？

　　今天介紹的影片來自比利時和英國的研究，影片中的人物被誤判為植物人，經過二十年腦部的掃描後，發現他是有自覺的。研究利用腦部功能性磁振造影（functional magnetic resonance imaging of brain , fMRI），掃描54位癱瘓無反應的病人，發現5位在回答"是"或"不是"時的腦區反應和正常人相同，有1位甚至能回答個人日常生活的問題。

　　這項研究開啟了一個利用腦造影判斷意識的可能方法，希望未來能幫助某些癱瘓但仍有些微意識的病人，和外界溝通。



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破除迷思: 這是有精神分裂的狗嗎？

今天要介紹的影片，相信有不少人看過，一隻狗在吃骨頭，但另一隻腳卻一直阻止，似乎是兩個不同調的靈魂在同一個軀體上互相較勁。很多人解讀為精神分裂症，其實是錯的！精神分裂症會有幻覺出現，但並不會出現這樣的行為，這種行為是裂腦症(split-brain)的表現。



　　以下影片是早期認知神經科學家Gazzaniga的著名實驗，開啟了裂腦症的研究議題。人的大腦分左右半腦，由胼胝體做為一個溝通橋樑。當時利用分腦手術切除胼胝體治療癲癇，這實驗讓裂腦人凝視中間的黑點，閃現字或圖片在黑點右方，投射到左視野（左腦區掌管語言），問他看到什麼，他可以馬上回答出正確答案。但是當字或圖片閃現在螢幕左方，投射到右視野時，病人卻無法回答出他看到什麼。這並非沒看到，而是右腦沒有掌管語言的區域，讓他說不出來。因為，叫他閉上眼睛用左手畫，就能畫出正確答案。這研究讓我們開始知道原來左右腦各司其職。



　　分腦後的病人仍可以像一般人過正常的生活，但有時卻有怪異的行為產生，比如說：和伴侶吵架的時候，一隻手作勢要打人，另一隻手卻出面阻止要打人的手。這又開啟了左右腦的意識層面的討論，原來左右半腦的意識經驗是不同的。拉回到影片中的狗，就是這樣的情況下產生的行為，下次再看到這個影片，希望大家還能記得這個裂腦研究。


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圈圈中的秘密 合理的幻覺! illusion

關於腦的運作有雖然人的了解還有限, 但是確定的是, 腦的工作為了某些常遇到工作而作了最佳化, 而這樣的最佳化常常包含著對環境的合理預測, 所以認知不全是爲了提供真實的外界資訊, 快速地合理判斷也很重要. 之前介紹過聽到的聲音跟看到的嘴形有關 (McGurk Effect) , 大腦會自動利用嘴形來想像出聲音, 即使沒有聽到那樣的聲音. 這次介紹會自己動的圖. 下面的圖形是一個固定不動的圖形, 但是只要看著這圖, 就會覺得圖形不停地在旋轉. 關於這樣錯覺認知解釋還不完全清楚, 一類的解釋是大腦的對視覺的判斷的大約要花1/10之一秒的時間, 而視覺神經則一直看到即時的光線, 爲了彌補這樣的時間落差, 大腦的其他部分會在視覺區作出判斷前就猜測看到的是什麼東西. 所以當一個圖時合理的情況是該動的時候, 就算真的沒有在在動, 人的腦的視覺猜測跟視覺判斷整體還是判斷這東西在動. 這樣多重的視覺感受判斷在之前介紹盲視 (blindsight)的時候有提到過. 另一類的理論是大腦總是不停的用資訊在腦裡作預測實際上大腦是預測的機器, 然後把預測投影到認知上. 所以對很多物體會自然存在偏見. 像是這東西就是該動, 所以產生讓它動起來的感覺. 雖然只是個小圖形, 但是或許不小心說出了大腦的偏見.

文獻
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如何體會別人的心思 How we read each other's minds

一個體貼的人會考慮到別人的感受，並做出正確的判斷。而判斷事物的準繩則以事情發生的理由和當事人的態度而定。心理學家柯爾堡（Kohlberg）將這樣的歷程進行分類，發展出道德理論。年紀小的兒童容易以事情發生的後果或理由做為判斷準則，然後才漸漸發展出推論他人意圖的這種能力。

今天的影片，揭露腦部如何建構道德（constructs morality），該研究利用核磁共振攝影( MRI )發現人在做倫理判斷的時候，右耳上方的右顳頂交界區（right temporo-parietal junction，RTPJ）的腦區會有高度活動。並利用穿顱磁刺激儀（TMS）干擾 RTPJ 的活動，得證出此區和道德判斷的因果關係，這影片介紹的十分精彩詳細（有中文字幕喔 :P）。




相關文獻
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額顳葉型失智症 Frontal Lobe Damage in Dementia & Picks Disease

面對高齡化社會結構，老人醫護需求也逐年攀升。而老人疾病中，失智症（Dementia）這一詞大家都不陌生，失智症是一個統稱，其實還針對了病因進行分類。

今天這影片提到失智症的其中一種：額顳葉型失智症（Frontotemporal lobe degeneration，FTD），主要是額顳葉退化。這影片中主要是在說明額葉，額葉是人們思考決策的重要部位，這地方的受損使得病人變得無組織力，在計劃事情、解決問題和目標導向等行為的受損嚴重。病患會有社交和情緒的改變（如：不合常理的行為舉動、強迫行為、面無表情且無法理解他人情緒、低動機）。畢克氏病（Picks Disease）就是一種額顳葉型失智症，其病徵在神經元內的畢克氏體。

此疾病和遺傳有關，目前還無有效的醫治方法，需要研究人員更進一步的探究。




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讓謊言無所遁形 ! Better Lie Detectors

說到測謊，目前刑事上仍以多標記錄器(polygraph)為主，此紀錄器以測量呼吸運動、血壓脈搏和膚電反應為指標。研究人員認為這不算是完美的測謊指標，因為它的誤判機率有25%。有人開始利用核磁共振攝影（亦稱磁振造影，magnetic resonance imaging，MRI )直觀腦部活動，發現說謊話和說實話時的腦部活動大不相同。研究64位自願的受試者參加了說謊實驗, 讓他們開槍卻宣稱沒有開槍，然後看他們腦部的活動，發現說謊話活化的腦區比說實話大！

若"說實話"是人類的天性(預設值)，那"說謊話"就必須增加腦部活動來抑制或控制這個預設值。這樣的結果顯示，直接用MRI偵測說謊源頭(腦部活動)可能比傳統的多標記錄器更直接且精確。




近年中，利用MRI進行測謊在，也引發了部分爭議。在這新聞中提到："在《美國法律與醫學雜誌》（American Journal of Law and Medicine）探討了現有測謊研究的缺陷以及可能推動測謊技術向前發展的一些因素。他們指出，迄今為止的所有測謊研究 （總數不到20 項）都沒能證明：fMRI作為一種有效測試儀，在實際應用中能夠取得任何（測謊）準確度。"

fMRI 被濫用的可能性也引起了重視。格裏利說：“危險在於掃描大腦時如果出現技術性失誤，這個人的一生都有可能就此改變，朝著不好的方向發展。對於科學研究來 說，危險則在於，一旦對神經成像的高調應用陷入誤區，科學就會遭遇挫敗。”實際上，現在看起來有些過時的生理記錄儀，也有過漫長而充滿爭議的歷史。它的經 歷告訴我們，循序漸進是對待fMRI 這門新型測謊技術的最好策略。

在2010年較新的新聞中提到：美國一項最新研究顯示，這項技術尚存較大缺陷，目前不宜應用于司法領域。


相關文獻連結
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盲視-看不見的視覺感受! blind-sight and nature of consciousness

關於腦的功能,因為複雜的神經線路跟整合, 常常難以分開研究. 好比思考, 常是一整個腦部的活動, 我們很難區分這樣的認知功能和腦區的關係. 但是透過"特定位置腦傷"的病患, 卻可以幫助我們對腦部的不同部位和不同功能進行定義~

這影片介紹一種盲人, 此類盲人的腦部視覺區位(枕葉, 位於大腦後方之處)受損, 但眼睛是完好的. 這種病人常常宣稱沒有看到東西, 可是強迫他猜測時, 卻常常能猜測到高於平均的機率, 這樣的現象稱為盲視(blindsight)

影片中的病人因為大腦視覺區受損的而失去半邊視力的功能, 也就是雖然眼睛是完好的, 但卻有半邊的視覺資訊沒有相對應的視覺皮質來處理, 使得半邊的視野的資訊無法在腦部對應區做解讀. 所以按理論來說, ( 若固定眼動 ) 是看不到半邊視野的. 但這傷患可以藉由猜測來得知他所看不見視野裡的資訊. 像是物體有無移動, 甚至還能看到移動的方向.

研究人員解釋, 沒有透過視覺區的資訊處理卻有視覺感受, 其實本來就存在人或是其他動物身上, 像是感覺到物體接近而躲開這類的反應. 眼睛接收的視覺資訊會同時送入視覺皮層產生看的感覺, 也會同時送入另外的區域直接處理. 而這類的處理可以對視覺資訊做出判斷可是卻不在視覺區處理.

這過程在正常人身上不容易發現, 但經由視覺皮質受傷的病人仍可以對視覺資訊做出反應, 才能較明顯看出, 原來視覺不只是意識到的視覺, 還有一部分是看不見的視覺. 或許同樣的關係也可能存在人的其他部分意識中-人能感受到的意識只是腦處理的部分資訊而不是全部資訊.


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人為什麼會迷路? We can't help walking in circles

科學家做了一個有趣的實驗- 觀察人在沒有方向指引的時候到底是怎麼走的, 研究中把人裝上GPS後送到不同的環境裡, 利用GPS紀錄人的運動軌跡. 結果顯示如果在陽光充足下人可以走的很直, 但是如果視線不好, 人就會開始繞圈圈. 如果把眼睛遮起來就更慘了, 幾乎都在繞小圈圈. 這樣的研究並不難也很有趣, 只是沒有人好好做過. 或許下次迷路的時候別太責怪自己了!

相關學術文獻
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拔槍的科學- 後發制人! Shoot-out science

金庸的小說裡有提到後發制人, 美國的西部電影也常常有壞人先拔槍可是卻被主角後拔槍的給結束了. 這些東西真的有科學解釋嗎? 還是純粹的主角比較利害, 動作比較快這樣簡單的解釋? 科學家現在做了一個實驗, 兩個人互相模擬做一連串的攻擊跟反應的動作, 可以進攻也就是先做動作, 或是等待對方做動作在加以反擊. 結果研究發現, 反擊的動作在做動作的決定時間上少了20毫秒, 也就是說看到別人動作而反應的人比自己決定要做動作的人反應的還要快! 或許這就是那些後發制人高手的秘密了 :P


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耳聽為憑 ? 人的複合感知 ! McGurk Effect

俗話說眼見為信, 耳聽為憑. 不過很多人高中都應該有學過盲點, 知道其實看到的東西有一部份不是真的看到的東西, 而是大腦自己想出來的. 今天後半句的的'耳聽為憑'也要接受科學的檢驗了. 一起來挑戰看看自己在這影片中聽到的是什麼聲音吧! 這影片的看法要先張開眼睛看影片, 聽發聲的人發了什麼聲音, 然後等主持人說完話之後, 閉上眼睛再聽聽影片中的人發了什麼聲音. 然後呢, 奇妙的事情就會發生了, 原來聽到的聲音是跟看到的東西有關-這就是所謂的麥格克效應（McGurk Effect）. 試試看吧! 下次別太嘴硬相信看到或是聽到的一切喔! 也許我們的腦袋都在用一些模糊的方式合理化我們的感知呢!


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嬰兒的正義感! Babies can spot the good, the bad and the ugly

想要討論道德是先天的或是後天, 也許最好的線索會是那些還不會說話也還沒有被教育的嬰兒. 研究人員想到了解在什麼樣的成長階段, 嬰兒對外界的事物開始有了根據價值判斷的喜好. 影片中的實驗方式是利用一些小的擬人積木, 抽象地模擬爬坡的過程. 圓圓積木開始爬, 然後三角形的積木看起來像是幫忙圓積木爬上去, 方形的積木看起來像是推圓積木下坡. 研究人員發現六個月的嬰兒全部都選擇的看起來像是幫助其他積木的積木. 知道誰是好積木誰是壞積木. 研究人員也發現在另一個實驗, 兩個積木一起爬坡或下坡時, 十月大的嬰兒可能嬰兒還不懂上下坡受力的差異, 也不能經由互動看出積木的好壞, 所以就對積木的喜好選擇就不如看的出互動方式時的明顯. 看起來只要嬰兒懂, 嬰兒是很有正義感的!

科學文獻
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穿紅色的就會贏? Is Wearing Red an Olympic Advantage?

人除有理性的腦以外, 還有不理性的原始腦, 裡面藏著很多演化的秘密. 一般以為比賽時衣服的顏色應該跟表現無關, 所以應該也跟比賽的結果無關, 但是真的是這樣嘛? 這影片一開始介紹兩段比賽的片段, 研究就從判斷是誰占優勢開始. 兩段影片其實是一樣的影片, 不過用電腦幫不同的選手換上不同顏色的比賽服裝. 研究人員發現, 觀看這影片的人會受到賽服顏色的影響. 看到誰穿紅色的就容易感覺誰有優勢. 除了在有裁判裁決的比賽外, 一些比賽競爭中也對穿紅色的那方有優勢, 因為對手看到紅色容易下意識的害怕或是避開. 像這種不理性的例子, 其實都有著演化上的原因. 現在紅色的效應既然知道了, 所以有機會比賽還是穿紅色的好!


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