倘若把一个人的眼睛长期蒙起来,会产生什么后果呢?对这个问题的研究有助于探明经验在认识外界事物中的重要性,可是这种实验不能在人的身上进行,因为这样做是不人道的,也是不允许的,所以只好用动物做实验。
科学家们做了这样一项研究,他们把鸽子的眼皮缝起来,并且给它戴上不透明的头罩,过了一段时间当使它们的眼皮睁开且去掉头罩之后,它们就采取一种异乎寻常的姿势,它们好象在空间位置上分不清左右前后一样,它们不会避开前面的物体,而是撞在障碍物上。在小猫、兔子和黑猩猩身上也可以观察到类似的现象,如果把鱼养在黑暗的水池子里,过了一段时间之后,当把它们放在有光照的鱼缸里时,它们也常常会撞在鱼缸的壁上。
1948年有一位名叫瑞森(Riesen)的研究者,做了一项有趣的实验,他把一些黑猩猩关在完全黑暗的箱子里,养了六个月,当这些黑猩猩重见光明之后,这些动物的行为象瞎子一样,什么也看不见。之所以造成这种结局,科学家们认为这是由于养在完全黑暗的条件下,它们的视网膜产生了退行性变化而造成的。视网膜是专门用来感受光刺激的,这种组织退化了,动物感觉不到光线,自然就看不见东西变成了瞎子。1963年休伯(Hubel)和魏塞尔(Wiesel)的进一步研
究表明,剥夺了动物的视觉,就会使大脑皮层中视觉细胞的功能发生紊乱。
英国神经生理学家布莱克莫尔(Blackmore)等人,于1970年做了这样一个实验:他们把小猫养在一个圆柱形容器里,容器的壁完全是由竖的条纹构成的,结果出现了一种奇怪的现象,当把一根棍竖起来给它们看时,它们能象正常动物那样进行反应,表现出有"兴趣",可是当同一根棍横着给它们看时,它们却若无其事。后来对这些动物的大脑进一步研究表明,这些动物的大脑皮层中,对横向刺激起反应的细胞大为减少,这种结果显然是由于在动物早年的生活中,缺乏刺激所造成的。这些实验告诉我们,视觉器官如果不让它执行看东西的功能,它就要退化,最后失去其应有的作用。
1971年希尔斯(Hirsch)和斯派恩里报告了一项惊人的发现,视觉经验可以改变猫脑中神经细胞对刺激的接受情况。希尔斯和斯派恩里把刚出生的猫放在黑暗环境里,过了三个星期以后,再给它戴上一付特制的眼镜,这种眼镜可以给每只眼镜提供不同的视觉,一只眼所看到的只是三条横着的棒,另一只眼所看到的只是三个竖着的棒,小猫只是花一部分时间戴这种眼镜,大部分时间是呆在黑暗的环境里。这种实验持续10―12周之后,再用计算机对猫的视觉神经细胞的活动情况进行检查。
研究者们让小猫看一个白屏幕,屏幕上有一个小黑点,这个黑点被位于幕后的计算机操纵着,他可以在屏幕上作纵向或横向移动,这种移动是不连续的、跳动的,在每一纵列和每一横行可分别停留50次,也就是说整个屏幕可分布2500个点子。然后将视网膜上的感受野,用计算机显示在示波器的屏幕上,视网膜上每一个受刺激的部位,在示波器屏幕的相应部位都有一个代表点,当视网膜上的某一个点受到刺激时,计算机就把受到刺激而产生的动作电位记录下来,当它的数值超过额定限度时,就在示波器屏幕的相应部位显示出一个点。
实验结果表明,小猫戴上特制眼镜之后,原来只看横棒的那只眼,当受到刺激之后,在大脑皮层视觉区里神经细胞的感受野呈横条状排列;相反,原来只看竖棒的那只眼当受到刺激后,大脑皮层视觉区里神经细胞的感受野呈竖条状排列。需要特别提出的是,大脑皮层视觉区没有对双眼起反应的神经细胞,这与正常动物是显然不同的。通俗地说,如果只让猫的眼去看竖向的东西,那么它的眼以及它的大脑皮层里的神经细胞就只能对竖向的东西起反应,而不会对横向的东西起反应。
这个实验告诉我们,动物的眼看东西并不是生而具有的,而是后天学来的。许多实验均表明,在动物早年的生活中,一些组织和器官如果经常接收适当的刺激,便生长发育起来,在一定限度内接受的刺激越多,就发育得越充分、越完善,否则便发育得不好或完全得不到发育。这里存在着一个关键期(criticalperiod)的问题,就小猫来说,如果在生下来的第四和第五周之间,对视觉刺激剥夺三天,也就是说三天不让它看东西,那么它的视觉就不正常了,剥夺的时间越长,后果越严重,如果对成年猫进行视觉剥夺,就不会产生显著的影响。
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