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本文節錄自科學人雜誌網站
http://sa.ylib.com/read/readshow.asp?FDocNo=938&DocNo=1481
撰文╱里佐拉蒂(Giacomo Rizzolatti),佛格西(Leonardo Fogassi),迦列賽(Vittorio Gallese)   翻譯/潘震澤

在我們的腦中,有一群可以反映外在世界的特別細胞,使我們能夠理解別人的行為企圖彼此溝通,並讓我們能透過學習而將生存技能傳承下去。 


約翰看著正在摘花的瑪莉,他曉得瑪莉在做什麼(把花摘起來),也曉得她為什麼要那麼做;因為瑪莉對著他笑,他認為瑪莉會把那朵花當禮物送給他。這個簡單的場景只有短短幾秒鐘,但約翰幾乎瞬間就曉得發生了什麼事,他究竟是怎麼辦到的?為什麼他可以毫不費力就了解瑪莉的舉動及意圖

過去,大多數神經科學家及心理學家認為:這種對他人舉動與意圖(尤其是後者)的了解,來自快速推理,其過程與解開邏輯問題沒什麼不同。也就是說,約翰腦中某些複雜的認知裝置,仔細分析了感官傳入的訊息,比對先前儲存在腦中的類似經驗後,讓約翰曉得瑪莉打算做什麼,以及為什麼那樣做。

1990年代初,義大利帕瑪大學的研究團隊偶然間發現猴子在進行簡單的目標導向行為時,好比伸手去抓一塊水果,腦中有群意想不到的神經元會活化起來;讓人意外之處在於:實驗猴在觀看別人進行相同舉動時,腦中同一批神經元也會活化起來。由於這批新發現的神經元似乎讓觀看者在腦中直接反映出他人的行為,因此我們稱之為「鏡像神經元」(mirror neuron)

腦中的鏡像神經元組則顯然儲存了特定行為模式的編碼,讓我們可以想都不用想,就能執行基本的動作,同時也讓我們在看到別人進行同樣的動作時,不用細想就能夠心領神會。約翰在瞬間就理解瑪莉的舉動,是因為該動作不只發生在他眼前,實際上也同時出現在他腦中

瞬間認知

我們發現像神經元系統遍佈大腦左右半球的重要區域,包括腦皮質的運動前區及頂葉。為了確定鏡像神經元在了解某種行為上扮演一角,而不只是單純記錄視覺影像,研究者進行了兩個系列的實驗。

 

首先,測試F5區的鏡像神經元,能否單從動作發出的聲音裡,就「辨認」出動作來。我們讓猴子觀看一些會發出特定聲響的動作(好比撕紙或敲開花生殼),並記錄到對應的鏡像神經元。然後,我們讓這些猴子只聽到聲音,但看不到動作;我們發現,之前對發出聲響的動作視訊產生反應的F5區鏡像神經元當中,許多也對聲音本身產生反應。我們稱這個神經元子集為「視聽鏡像神經元」。

接著,推測:如果鏡像神經元真的與了解動作有關,那麼就算猴子沒有親眼看到動作發生,但有充份的線索讓牠們在腦中重現該動作,這些神經元應該也會活化起來才是。於是,先讓猴子觀看某個實驗人員伸手抓起一塊食物;然後,把一塊屏幕放在猴子面前,不讓猴子看到實驗人員抓起食物的動作,而只能猜想後續的動作。我們發現,猴子光憑想像屏幕背後發生了什麼事,就有半數以上的F5鏡像神經元活化了。

因此從這些實驗證實,鏡像神經元的活動有助於理解動作行為;就算這種理解根據的是非視覺的訊息(例如聲音或是想像),鏡像神經元仍然產生活化傳達該動作的意義

在人類中,當受試者看到實驗人員抓起某個物體,或是進行某些無意義的上肢動作時,受試者腦中控制手臂及手部肌肉進行相同動作的神經也出現了活化,顯示掌管運動的腦區有鏡像神經元的反應。使用正子斷層掃描(PET),在志願受試者觀看以不同方式抓物的動作時,觀察到在觀看別人執行動作,大腦皮質中有三塊重要的區域活化了起來:其中之一是顳上溝,已知其中的神經元在看到身體部位移動時會有所反應;另外兩個區域是頂下葉額下回,分別與猴腦的頂下葉及腹前運動皮質(包括F5在內)對應,也就是我們先前記錄到鏡像神經元的腦區。鏡像神經元讓人經由實際的體驗,而對觀察行為產生直接的理解

有意為之

當我們自己進行這種行為時,實際上是在執行一連串的動作,其順序由我們的意圖所決定。鏡像神經元是否能分辨動作相似、但目的不同的行為,而對行為的意圖有所了解。

運動系統是以神經鏈的方式組成,每條神經鏈負責了特定意圖的動作。猴子抓起一塊食物,送進嘴裡與抓起同樣物件,放進某個容器裡的多數神經元放電型態,會因動作目的不同而有所差異。猴子觀看實驗人員進行牠曾做過的動作,根據實驗人員的動作是將食物放進嘴裡或容器,猴子腦中大多數鏡像神經元的活化情形會有所不同且與猴子自己執行該行為時的表現完全相符。因此,目標為導向的行為動作組成,與了解他人意圖能力之間,似乎具有精確的聯繫

當猴子觀看某個具有特定相關背景的動作時,只要看到完整動作中的抓物部份,就活化了形成連串動作、且代表特定意圖鏡像神經元。因此,這些猴子在看到某個動作剛開始時,會活化哪一系列的神經元,由好幾個因素決定,像是動作的目標為何動作在什麼情況下發生,以及曉得動作的執行者之前做過什麼事情等。

利用功能性磁共振造影(fMRI)技術進行實驗。受試者接受了三種錄影片段的刺激。頭一組影像是在空無一物的背景中,一隻手以兩種不同的方式抓住一只杯子。第二組包括了兩個場景,裡頭都有一些盤子及餐具:其中一個場景的擺設,像是準備好讓人享用一頓下午茶;另外一個場景,則好似用餐已畢,正待收拾。第三組刺激,則是在上述兩個場景之一,有隻伸出來的手抓住杯子。結果顯示,受試者不單能夠分辨上述動作,同時其鏡像神元系統對於動作的意圖也有強烈反應。當受試者觀察到與「飲用」或「清理」相關的手部動作時,其鏡像神經元系統出現不同的活化,而且在這兩種場景下,鏡像神經元的活性,都比看到沒有相關場景的手拿杯子動作,或是單純只是觀看場景的擺設,來得更強烈。

由於人類及猴子都屬於社會動物,因此不難想見,這項取決於鏡像神經元的機制所具有的生存優勢:這項機制把單純的動作行為,與更龐大的動作語意網絡相連,讓我們不必使用複雜的認知裝置,就能迅速直接了解他人行為

【全文請參閱科學人2006年12月號〈感同身受: 鏡像神經元〉】



由某人所做的動作,可造成另一個人腦部的活化。因此,後者打從內心深處就能了解前者在做什麼,因為鏡像機制讓他的腦子裡也經驗了同樣的動作



模仿
是一項人類特有的能力,如果鏡像神經元是構成這項能力的基礎,那麼鏡像系統就可能是傳授學習新技能的一座橋樑

 

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