大脑观察系统的混乱性能
非凡大脑赋予我们的各种能力当中，特别有意思的，大概也是人类独有的一种，就是“内视”。我们有自我意识，可以感知自己的内在状态和心理状态，还能进行自我评价和研究。因此，很多人推崇反省和哲学思维。不过，大脑究竟如何感知头颅外的世界同样不可小觑，要知道脑的结构中有很大一部分专门负责感知外部世界。我们靠感官认识世界，关注其中的重要元素，并采取相应的行动。
也许有不少人以为，头脑中感知的内容不折不扣地反映出了真实的外部世界，因为眼睛、耳朵还有其他感官似乎都是被动的记录系统，它们把接收到的信息传给脑，由大脑分选和组织信息，再传到相关部位，就像飞行员检查设备一般按部就班，实际上却根本不是这样。生物不是技术，通过感官传到大脑的信息并不是由我们习以为常的影像、声音和感觉形成的翔实而丰富的数据流。实际上，感官提供的初始数据更像是一股泥流，大脑做了十分了不起的信息加工，才给我们提供了丰富全面的世界观。
不妨想象一名在警察局给嫌疑人画像的画家，总是根据间接描述来绘制人像。现在，再想象一下提供描述的不是一个人，而是几百个人同时发声；所要画的也不再是黑白素描，而是一幅案发所在地区的三维全彩图；一个人也不能少，还要每分钟更新。大脑的工作与此颇为类似，充其量可能也就不会像画家那么心烦吧。
大脑能凭借有限的信息对环境做出如此详尽的描绘，这毫无疑问非常厉害，但失误和差错也悄悄乘虚而入。大脑感知周遭世界并判断出其中必须予以关注的重要之处，其采用的方式既体现了人类大脑的强大本领，也凸显出它的诸多缺陷。
玫瑰换一个名字……① （为什么嗅觉比味觉强大）
大家都知道，大脑用到了五种感觉。而在神经科学家看来，感觉不止五种。
有些“额外的”感觉我们前面已经提到过，比如本体感觉（感觉躯体和四肢的位置动作）、平衡感（由内耳介导的感觉，可以探测重力和身体在空间中的移动），还有食欲，因为探测体内和血液中的营养水平也是一种感觉。这些感觉主要关注人体的内部状态，而“正规的”五种感觉则负责监测与觉察外部世界——我们周围的环境。很显然，这五种感觉指的是：视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉，更通俗的说法就是看、听、尝、闻、摸。每种感觉都涉及复杂的神经机制，大脑也使用这些感觉提供的信息时还会把事情搞得更加复杂。五种感觉都可以归结为对环境的探查，并通过与脑相连的神经把得到的信息转化为电信号。协调这些过程可谓大工程，大脑也确实花了不少时间。
关于个体的感觉可以写成，也已经有人写出了长篇大论。那么，我们现在就从可能是最怪异的一种感觉——嗅觉开始吧。嗅觉经常被低估。严格说来，鼻子确实“低于”眼睛。这可真是不幸，要知道大脑的嗅觉系统，也就是负责闻气味（或者说“加工气味知觉”）的部分非常奇特有趣。嗅觉被认为是在演化过程中最早产生的感觉。它发育得非常早，是胚胎在子宫内发育出的第一种感觉。有研究显示，还在发育中的胎儿就能感受到母亲闻到的气味。母亲吸入的气味颗粒进入羊水，胎儿可以从中探测。过去曾认为人类能分辨出的气味多达一万种。这看起来似乎囊括了繁多的种类，但这个数据是以19世纪20年代起开展的一项研究为基础得出的，很大程度上基于的是理论分析和假设，并没有通过实验仔细验证过。
把时间快进到2014年，卡罗琳·布什迪（Caroline Bushdid）和她的研究小组检测了上述说法，请实验参与者区分一些气味相似的化学混合物。如果人的嗅觉系统只能闻出一万种气味，那就无法辨别混合物的差别。出人意料的是，参与者相当轻松地完成了任务。研究者最后估计人类实际上可以闻出1亿种左右的气味。这样的数量级一般只用来描述天文学上的距离，很少会用来描述如人类感官这样单调的事情，简直就像是去橱柜翻找真空吸尘器却意外发现了鼹鼠人文明的地下城②。
那么，嗅觉是怎么起作用的呢？我们知道，气味通过嗅神经传到脑。把头部功能与大脑相连的颅神经有12对，其中排第一位的就是嗅神经（视神经排第二位）。组成嗅神经的嗅觉神经元在很多方面都很特别，其中最显著的特点是，它们是人类神经元中少有的几种具有再生能力的，从而让嗅神经成为神经系统中的金刚狼（著名的《X战警》系列）。正因为具备再生能力，鼻子里的这些神经元备受关注，研究人员希望能把它们的再生能力应用于其他部位的受损神经元，比如截瘫患者的脊椎。
嗅觉神经元之所以需要再生，是因为它们属于少数几种直接暴露在“外界”环境中的感觉神经元，娇嫩的神经细胞容易受损。嗅觉神经元位于鼻腔上方的黏膜内，由嵌入黏膜的嗅觉受体探测气味颗粒。受体接触到相应的气味分子后，便发送信号给嗅球，由嗅球负责整合气味信息。嗅觉受体的种类非常丰富。1991年，理查德·阿克塞尔（Richard Axel）和琳达·巴克（Linda Buck）在他们获得诺奖的研究中发现，人类基因组中有3%的基因负责编码不同类型的嗅觉受体。这一结果也证实，人类的嗅觉确实比过去想象得更复杂。
嗅觉神经元探测到特定物质（比如奶酪分子、某种甜味的酮、某个口腔卫生堪忧的人嘴里散发的分子等）后会向嗅球发送电信号，嗅球再把信息传递到嗅核、梨状皮层等脑区，于是你就感觉闻到了什么。
气味与记忆的联系非常紧密。嗅觉系统紧挨着海马以及记忆系统的其他主要组成部分，因为位置挨得太近，事实上早期解剖学研究甚至一度将其当作记忆系统。但实际上它们并非两个碰巧挨在一起的独立区域，就像虔诚的素食者和肉贩子成了邻居。和处理记忆的区域一样，在结构上嗅球也属于边缘系统，与海马和杏仁核之间有活跃的联系。于是，某些气味与饱含情绪的生动记忆紧密相连，比如饭烧焦的气味会让你突然回想起在爷爷奶奶家度过的周末。
像这样的情景或许你经历过多次，某种气味强烈地勾起你的童年回忆和/或当时的心情。假如小时候在爷爷家度过了许多快乐时光，而爷爷爱抽烟斗，那么长大后你也许会对烟斗的味道怀有一种温暖而忧伤的爱。嗅觉作为边缘系统的一部分，意味着有比其他感觉更直接的途径去触发情绪，或许这就是为什么嗅觉常常比大多数其他感觉更能唤起强烈的反应。看到一块新鲜出炉的面包没什么特别的，但它的香味会让人无比愉悦、莫名心安，因为它勾起了与之相关的愉悦记忆，而回忆的最后总是开心地享用美味。当然，气味也会产生相反的效果：看到腐烂的肉只是感到不太舒服，但闻到烂肉的臭味却会让人忍不住呕吐起来。
有些人注意到了嗅觉的强大能力以及嗅觉触发记忆和情感的倾向。想利用这个特性获利的人也不在少数：房产中介、超市、蜡烛制造商，以及各种想要利用气味控制情绪，从而使人们自愿掏出钞票的人。这种方法的效果有目共睹，不过起效的方式也因人而异——比如，曾因香草冰激凌而食物中毒的人闻到香草味就不会感到安心放松。
关于嗅觉还有一个有趣的误解：长久以来，很多人觉得气味无法“作假”。但若干研究显示，事实并非如此。对气味的错觉时有发生，比如根据标签［标记为“圣诞树”或“厕所清洁剂”之类的——这例子可不是我随口瞎说的，而是来自研究人员赫兹（Herz）和冯·克里夫（Von Clef）在2001年进行的实验］判断某种气味是否令人愉悦。
过去，人们相信嗅觉不存在错觉是因为大脑靠“闻”获得的信息太有限了。一些测试表明，人经过训练可以依循气味“追踪”物品，但只限于初步探测。差不多就是闻到某种气味，据此判断出附近存在什么散味的源头，仅限于知道“有”或“没有”的程度。所以，就算大脑弄混了气味信号，使你闻到了与实际散发气味不同的东西，你又怎么知道这一点呢？气味或许是强大的，但对于忙碌的人类来说，应用范围相当有限。
嗅觉也存在幻觉现象③，即闻到不存在的气味，并且其普遍程度令人担忧。常有人称闻到过烧焦的气味，吐司、橡胶、头发烧焦或者就是单纯的“焦味”。正因为这种现象太常见了，我们甚至可以找到许多专门讲嗅幻觉的网页。嗅幻觉常与神经方面的疾病有关，比如癫痫、肿瘤或脑卒中（中风）等，这类疾病可能造成嗅球或嗅觉处理系统中的某些部分产生异常活动，从而使大脑认为闻到了烧焦的气味。还有一种很有用的区分方法：出现错觉是感觉系统搞错了、被骗了；出现幻觉则是更典型的功能故障，是大脑运作中的什么环节出了岔子。
嗅觉并不总是单打独斗。嗅觉常被归为“化学”感受，因为它探测特定的化学物质，并因此被激活。化学感受说的是味觉。味觉和嗅觉常常被同时用到，我们吃的东西大多都有明显的气味。两者的机制也相似，即舌头和口腔内的感受器对特定的化学物质起反应，这些化学分子多数是溶于水的（好吧，就是唾液）。感受器集中于舌头表面分布的味蕾。普遍认为味蕾有五种类型，分别感受咸、甜、苦、酸和鲜。最后一种对谷氨酸钠起反应，也就是俗称的“肉味”。实际上味觉的“类型”不止五种，比如说还有涩味（例如蔓越莓）、辛味（姜的味道）、金属味（你能从……金属中尝到 ）。
如果说嗅觉被低估了，那么味觉则刚好相反，比较鸡肋。味觉是人体主要感觉中最弱的一个，很多研究表明，它还深受其他因素的影响。举例来说，你可能见过葡萄酒的品鉴流程：品酒师啜饮了一小口，然后宣布这是一瓶拥有54年历史的西拉红酒，来自法国西南部的葡萄园，带有些许橡木、肉豆蔻、柑橘和猪肉（我只是瞎猜啦）的味道，所采用的葡萄是由一名28岁的小鲜肉踩出来的，他的左脚后跟还长了个疣。
哦，多么优雅，多么令人印象深刻啊！不过，很多研究指出，如此精确灵敏的味觉与舌头关系不大，主要关乎心理。专业的葡萄酒品鉴师间做出的判断经常相互矛盾，对同一种酒，这一位表示堪称世界顶级，另一位与其资历相当者则认为与池水无异。一瓶好酒难道不该人人称赞么？并不是，因为味觉非常不可靠。品酒师在面对若干份葡萄酒样本时，也尝不出哪个是特殊年份的佳酿，哪个是大规模生产的便宜货。更糟糕的是，有测试显示，拿到待评测红酒样本的品酒师竟然辨别不出自己喝的其实是加了食用色素的白葡萄酒。显而易见，味觉的准确性可能没有太高的精确度。
我在这里郑重声明，科学家并不是针对品酒师有什么特殊的不满，只不过想说明并没有那么多专业人士真正具有如此灵敏发达的味觉。这也不是说品酒师在说谎，他们当然可以算是在体验自己声称的味道，但那些都主要来自期待、经验和富有创造力的大脑，而不是真正来自味蕾。不过，神经科学家对这个领域的不断打击恐怕很难得到葡萄酒品鉴师的认同。
事实上，品尝味道在大部分情况下都是一种多感官体验。因感冒或是其他疾病而鼻塞后，我们往往会抱怨吃东西没味道。这就是因为决定味道的几种感觉相互作用，交织混合，让大脑难以分辨。而味觉因为太弱了，总是会受到其他感觉影响。其中对味觉影响最大的，没错，就是嗅觉。我们尝到的味道，大部分来自食物的气味。有实验要求参与者堵住鼻子、蒙上眼睛（同时排除视觉的影响），在只有味觉可依赖的情况下，参与者尝不出苹果、土豆和洋葱的区别。
玛莉卡·奥夫雷（Malika Auvray）和查尔斯·斯彭斯（Charles Spence）在2007年发表的一篇论文中指出，我们在吃气味强烈的食物时，尽管主要是鼻子在传送信号，大脑还是倾向于认为那是一种味觉而非嗅觉。因为吃东西时的感觉大部分在口腔，大脑就笼统地推断所有信号都来自此，并相应地把信号都解读为味觉。不过，大脑为产生味觉已经做了不少工作，再要责怪它做的推断不够准确就未免有点苛刻了。
这部分给我们的启示是，就算你是个糟糕的厨师，但只要客人们都患有重感冒并愿意坐在黑灯瞎火的地方，就依然可以成功地举办晚宴。
来呀，摸摸这噪声 （听觉和触觉竟然有关联？）
听觉和触觉本质上是相通的，很多人不知道这一点。不过你回想一下，你应该体验过用棉签掏耳朵有多爽吧，对不对？好吧，其实这和我要说的没什么关系啦，我只是想表明观点。实际上，大脑感知到的触觉和听觉虽然完全不同，但感知它们所用到的神经机制却有着惊人的相似之处。
上一部分我们讨论了嗅觉和味觉，以及它俩的共同点。确实，辨别食物时，嗅觉和味觉发挥着相似的作用，也会互相影响（主要是嗅觉影响味觉），但两者的主要关联在于，它们都是化学感觉。嗅觉和味觉感受器的触发都需要特定的化学物质，比如果汁或小熊软糖。
可触觉和听觉又有什么共同之处呢？你有觉得什么东西听起来黏糊糊的，或是摸上去尖声尖气的吗？从来没有过吧？
实际上不是这样的。有些爱好比较吵的音乐类型的人，通常享受的是音乐带来的触感。不妨想想酒吧、汽车、音乐会等各种场景用到的音响设备，把音乐中的低音放大到一定程度后，人便会感觉内脏震颤。声音强到一定程度或是落在某个音调上时，就好像具有了某种“实体的”存在。
听觉和触觉都可以归为“机械感觉”，意思是它们都在受力时被激活。乍一听也许有点奇怪，因为听觉的基础明明是声音。但声音实际上是空气中的振动传到人耳的鼓室，引起鼓膜振动，接着继续传递到一个充满液体、螺旋形的结构——耳蜗，于是声音就进入了我们的头脑。耳蜗十分精巧灵敏，实际上是一条含有液体的卷曲长管。声音沿着蜗管前进，而耳蜗的精巧布局和声波的物理特性意味着声音的频率（单位是赫兹，Hz）决定了振动可以沿蜗管前进多少距离。耳蜗内分布着柯蒂氏器，与其说是独立的结构，实际上更像一层膜。柯蒂氏器表面是毛细胞，不过毛细胞不是真正的毛，而是感受器——起这种名字的科学家好像还嫌事情本身不够复杂似的。
毛细胞探测到耳蜗内的振动后发放信号。不过，由于特定的频率只能传播特定的距离，因此只有局部区域的毛细胞会被激活。也就是说，耳蜗内其实有一张音频“地图”，最前端的部分被频率较高的声波激活（也就是很尖的声音，像吸了氦气的亢奋小孩），最“末端”的部分被频率特别低的声波激活（非常低沉的声音，像鲸鱼唱着巴里·怀特④的歌）。两端之间的区域对人类听力范围内的大部分音频（20～20,000赫兹）都有反应。
支配耳蜗的是第8对颅神经，即前庭耳蜗神经，它把信息通过耳蜗毛细胞发出的信号传送到大脑颞叶上方负责处理听觉的听皮层。信号来自耳蜗的哪个部位，就告诉了大脑音频是多少，于是我们就知道听到了什么频率的声音。这就是耳蜗“地图”的作用，相当巧妙。
麻烦的是，这样一套系统，有着非常精密和精确的感觉机制，又处于不断晃动的状态，势必比较容易受损。鼓室本身由三块细巧的小骨头以特殊的连接方式组成，常会受到干扰或损伤，比如液体、耳屎、外伤或是各种你想得到的原因。随着年龄的增长，这些组织还会变得僵化，振动越来越有限，而当它不再振动时也就意味着人失去了听觉感知。所以也可以说，老年听觉衰退既是生物学问题，又是物理学问题。
听觉还有各式各样的差错和纰漏，比如耳鸣或其他类似的毛病，让我们感觉到实际并不存在的声音。这类问题被称为“耳内现象（endaural phenomena）”，即外界没有声源，是听觉系统出现故障而产生的声音（比如耳屎堵了某些关键部位，或是重要的膜异常增厚）。耳内现象不同于听幻觉，它是产生听觉信号的地方出现异常，而幻听主要是加工听觉信息的“上层”脑区产生了异常活动。它们往往让人感觉“听到了说话声”（在后面关于精神错乱的部分我们还会继续讨论），还有一些则表现为音乐性耳鸣，患者会听到莫名其妙的音乐，以及突然出现“嘭”的一声巨响或爆炸声的爆炸头综合征，属于一类“听起来比实际情况糟糕得多的疾病”。
不管怎样，人脑把空气中的振动转化为我们日常体验到的丰富而复杂的听觉，这已经是非常了不起的工作。
所以说，听觉就是一种对振动和声音施加的压力产生反应的机械感觉。触觉呢，则是另一种机械感觉。当压力施加在皮肤上，我们会有所感觉，因为皮肤上遍布着专门的机械感受器，能够产生信号并通过专门的神经传递到脊髓（除非刺激是施加在头部的，就由面部神经来处理）；接着信号传到大脑，由位于顶叶的躯体感觉皮层解析出它从何而来，让我们产生相应的感觉。看似简单，所以实际肯定并非如此。
首先，我们所说的触觉包含多种元素，它们共同形成了一种总体感觉。除了物理压力，还有振动和温度、皮肤的拉伸，以及某些情况下的痛觉。这些感觉在皮肤、肌肉、脏器或骨骼上都有专属的感受器。整套系统称为躯体感觉系统（大脑皮质上对应的是躯体感觉皮层），相应的神经支配全身。痛觉，又叫伤害性感受，有其专属的受体和神经纤维遍布全身。
大脑或许是唯一没有痛觉受体的器官，因为它负责的是接收和处理痛觉信号。你可以这样理解，大脑如果能感觉到疼痛将会引起混乱，那就像用自己的手机拨打自己的号码，还指望有人接电话一样。
有意思的是，身体不同部位对触觉的敏感程度不一，对相同的接触也有不同的反应。就和前一章讲到的运动皮层一样，躯体感觉皮层也有对应身体不同区域的地图，分别接收不同部位传来的信息，比如负责足部的区域处理脚上传来的刺激，负责手臂的区域处理胳膊上的刺激，诸如此类。
不过，躯体感觉皮层并未按照身体实际尺寸进行区域划分，也就是说接收到的感觉信息多，并不一定意味着传来感觉的区域就大。胸部和背部只占用躯体感觉皮层中相当小的一部分，而手和嘴唇却占用很大一部分。身体有些部位对触觉格外敏感，但脚底就不是特别敏感，毕竟踩到一颗鹅卵石或一根小树枝就有精确的疼痛感会很不实用；但手和嘴唇在体感皮层中所占的面积大得不成比例，那是因为我们需要靠手和嘴唇实现十分精细的动作和感觉，结果它们就非常敏感。生殖器同样如此，但咱们就不深入展开了。
科学家测量触觉敏感性的方法很简单，用带有两个尖头的器械往人身上戳，然后看两个尖头距离多近时人还能分辨出压力是落在两个点上的。指尖特别敏感，因此人们发明了触摸的盲文。不过，指尖的敏感程度也有限，盲文之所以是一组组独立的凸点，就是因为指尖的敏感性还不足以分辨印成普通文本大小的字母。
和听觉一样，触觉也会“受骗”。我们通过触觉识别物体的能力一部分来自大脑对手指顺序的意识。所以，当你用食指和中指去触摸某个小东西（比如一颗玻璃弹子）时，感觉到的只是一件物品；但是，若将食指和中指交叉，并闭上眼睛，就会感觉好像摸到了两件。这是因为处理触觉的躯体感觉皮层和运动手指的运动皮层之间没有直接的交流来提醒对方注意，而眼睛又闭了起来不能提供任何信息，无法纠正大脑得出的不准确结论。这就是著名的“亚里士多德错觉”（Aristotle’s illusion）。
好了，现在我们了解到触觉和听觉之间要比乍看之下拥有更多的相同点。而近来一些研究发现，两者的关联或许比过去以为的还要深。人们早就知道，某些基因与听觉能力、耳聋风险强相关。亨宁·弗伦泽尔（Henning Frenzel）团队于2012年发现，基因也影响触觉敏感性，而颇有意思的一点是，那些听觉特别敏感的人，通常也会具备比常人更精细的触觉。类似的，因为基因而听觉薄弱的人更有可能同时出现触觉敏感性较差的状况。研究者还找到了一个会同时导致听觉和触觉受损的突变基因。
尽管该领域还有很多研究工作有待开展，现有的证据已强烈表明，人脑运用相似的机制来处理听觉和触觉，因此出现深层问题影响到其中一个方面时，最终另一个方面也会受到牵连。这或许不是最合理的安排，但和上一部分我们看到的味觉与嗅觉的相互作用还算一致。大脑确实倾向于把感觉组合起来，虽然从实用角度来看似乎没什么必要。但另一方面，也说明我们的确能以更切身的方式“感受节奏”。
耶稣显灵在……面包片上？ （关于视觉你所不知道的）
面包片、煎饼、比萨、冰激凌、涂抹酱、香蕉、蝴蝶脆饼、薯片和墨西哥玉米片有什么共同点？答案：上面都出现过耶稣的脸。（真的，都有据可查。）除了食物上，耶稣还经常显现在涂了清漆的木制品表面。不止有耶稣，有时还有圣母玛利亚，甚至猫王（Elvis Presley）。
实际上，全世界数不胜数的物品具有随机的颜色图案或明暗图形，纯粹出于偶然，有些恰好神似某个著名形象或是面孔。而如果这张脸还属于一个富有玄学特征的名人（猫王即属此列），就更容易引起关注，让人浮想联翩了。
最古怪的一点（从科学角度来说）在于，即便清楚地意识到那只是烤面包片而不是什么耶稣复活，我们还是会看出那些形象。哪怕不相信宗教的人也都可以认出所谓的耶稣或圣母玛利亚。
人脑对视觉的倚重超过所有其他感觉，视觉系统自豪地拥有许多令人称奇的怪癖。和其他感觉一样，如果认为眼睛是两只湿漉漉的摄像机、丝毫不漏地获取着周围环境的信息并将其完整地传到大脑，那就太不符合实际情况了⑤。
很多神经科学家主张，视网膜是脑的一部分，因为它和大脑发育自相同的组织，并且与大脑直接相连。眼睛接收光线，光线从前面穿过瞳孔和晶状体，落在后方的视网膜上。视网膜是一层很复杂的结构，由光感受器组成。光感受器是专门检测光的神经元，其中一部分只要六个光子（1个光子是光的1“位”）就能将其激活。这种惊人的敏感程度相当于银行安保系统在有人刚起了抢银行的念头时就触发警报。这类敏感度高的光感受器叫作视杆细胞，主要识别明暗对比，它们在如夜晚等弱光条件下工作，明亮的日光实际上会让它们过饱和而无法发挥作用，就像把一加仑水往一只鸡蛋杯里倒。另一种（日光友好型的）光感受器负责检测特定波长的光子，也就是我们感知到的色彩。这类光感受器叫作视锥细胞，让我们对环境有更细致的分辨，只是需要在光比较强时才会被激活，从而回答了为什么我们在光线昏暗的地方辨不出色彩的问题。
光感受器在视网膜上的分布并不均匀，不同区域疏密不一。视网膜的中心能清晰地识别出细节，而边缘大部分只给出模糊的轮廓，这是由于中心和外周的光感受器类型有不同的分布密度和连接方式。每个光感受器都连着其他细胞（通常是一个双极细胞和一个神经节细胞），从而把信息从光感受器传送到脑。每个光感受器都是感受野的一部分（连接相同传送细胞的所有光感受器组成一个感受野），不同感受野覆盖视网膜的特定区域。不妨想一下手机基站，它接收其覆盖范围内所有手机传送的各种信息并进行处理。而双极细胞和神经节细胞就相当于手机基站，感受器则相当于手机，共同构成了特定的感受野。当光线到达特定区域时，光通过感受野中的光感受器激活相连的双极细胞或神经节细胞，然后大脑识别出光信号。
视网膜边缘的感受野相当大，就像高尔夫伞似的有硕大的伞面围绕伞轴。但是，面积大也意味着精确性低——很难精确指出一滴小雨点落在了伞面上的什么位置，只知道有没有雨滴。好在靠近视网膜中心的感受野比较小，且分布相对密集，足以提供精准、清晰的图像，让我们得以看到小细节，比如小字印刷的说明。
奇怪的是，视网膜上只有一处能识别精细的细节，叫作中央凹，位于视网膜的正中间，占整个视网膜面积的1%不到。如果把视网膜比作宽屏电视机，那么中央凹只是屏幕中间的一个拇指印。眼睛的其余部分则提供给我们隐约的轮廓、模糊的形状以及颜色。
有人可能觉得这说不通呀，我们不是把世界看得清清楚楚明明白白的吗，有如此怪异的白内障也没关系？上面描述的编排方式简直就像反着拿镜头上涂有凡士林的望远镜。可令人担心的是，从最纯粹的意义上说，我们就是这么“看”的。只不过，大脑在我们的意识感知到图像之前就完成了杰出的图像清晰化工作。比起大脑对视觉信息所做的提升，最好的图像处理软件修出来的图片也无异于黄色蜡笔涂鸦的草稿。那么，大脑是怎么做到的？
我们的眼睛总在转动，主要原因就在于中央凹要对准周围环境中需要看清的各种东西。过去，追踪眼球运动的实验曾用特制的接触式金属镜片——不妨想象一下那滋味，并向那些富有科学奉献精神的人致以敬意吧⑥。
基本上，不管我们盯着什么看，中央凹都会以尽可能快的速度尽量全面地对其扫描。想象一盏对准了一片足球场的聚光灯，而控制它的竟是一个咖啡因摄入量接近极限的人——你的情况差不多就是这样。以这种方式获取的视觉信息，加上视网膜其余部分提供的虽然细节欠佳但尚可一用的图像，大脑足以开展一些重要的修图工作，对看上去像什么做出一些“合理的猜测”。于是，我们就看到了“我们看到的”。
就靠视网膜上那么一丁点大的面积要做那么多事情，听起来这是一套效率十分低下的系统。但是请想一想大脑需要用多少部分来处理这么多视觉信息，哪怕只是令中央凹的面积增大一倍，让它占视网膜的面积超过1%，用来处理视觉的大脑物质就需要增多到使人脑大如篮球的程度。
可大脑是怎么加工的呢？它怎么把如此粗略的信息变成丰富的视觉感知呢？是这样的，光感受器把光信息转换为神经元信号，两眼的视神经⑦把神经元信号传递至大脑的多个部位。视觉信息先是被送到丘脑——大脑古老的中央车站，再从那儿传向更远的地方。有的最终到达脑干；有的到达一处叫作顶盖前区的地方，此处负责对光强做出扩张或收缩瞳孔的反应；还有的到达上丘，此处控制眼球快速移动，也叫眼跳（saccades）。
如果你留意一下自己的眼睛是怎么从左扫到右、再从右扫到左的，就会发现，双眼并不是平滑地移动，而是连续地小跳（动作放慢才能正确体会这个过程），这就是眼跳。在每次眼跳之间，视网膜上会呈现出“静止”的图像，大脑把一组静止图像拼接起来，从而感知到一幅连续的影像。严格说来，两次跳动之间我们并没有“看到”什么，但因为跳动的速度极快，我们注意不到其中的间隔，就像动画片里两帧画面之间一样。（事实上，眼跳是人体完成得最快的动作之一，同样快速的还有眨眼，以及老妈突然走进房间时你合上笔记本电脑的动作。）
当你把目光从一件物体移向另一件时，就可以体会到断断续续的眼跳，可是用目光追随某个运动物体时，眼睛的动作又顺滑得像打了蜡的保龄球。这其中具有演化意义：当你在自然界追逐运动物体时，通常意味着那是猎物或者威胁，所以你需要持续盯着它。可是，我们只在有移动物体可追踪时才能平稳地动眼睛，一旦目标离开视野，眼睛就又通过眼跳回到追踪前的位置。这个过程叫作“视动反射（optokinetic reflex）”。也就是说，大脑的确能平滑地运动眼睛，只是通常不这么做。
可是，为什么我们动眼睛时并没有觉得是周遭世界在运动呢？毕竟，从视网膜上的成像来看，眼睛在动和周遭在动看起来是一样的。幸好，大脑有一套精巧的系统来处理这个问题。眼部肌肉有规律地接收来自耳内平衡和运动系统的信号，并以此区分是眼睛在动还是周围环境在动，也就意味着我们可以在运动的同时盯着某个物体。但这套系统也会犯迷糊，有时我们并没在动，但运动监测系统却依旧向眼睛发送信号，导致眼球的无意识运动，也就是眼球震颤。体检医生在评估视觉系统的健康状况时会查看有没有眼球震颤，因为眼球莫名颤动并不是什么好事，可能意味着控制眼睛的基础系统有什么地方出了岔子。眼球震颤之于医生和验光师就像引擎异响之于机械师，也许是无关紧要的小毛病，也许不是，但总归是不该出现的问题。
以上就是大脑在指定眼睛看向何方时所做的工作，而我们还没开始讲视觉信息是如何加工的呢。
视觉信息大部分被传到位于大脑后方枕叶的视皮层。不知道你有没有过头被撞得“眼冒金星”的体验？对此现象有一种解释，认为撞击造成脑子在头骨里晃动，就像讨厌的大头苍蝇在杯子里撞来撞去那样，于是，大脑的后端就弹到了头骨。结果，视觉加工区域受到压迫和损伤，引起了短暂的混乱，我们便看到奇怪的颜色和图像冒了出来，美其名曰“金星”。
视皮层本身可以分为好几层，每层又可以继续分出多层。
初级视皮层是眼睛传来的信息到达的第一站，整齐地排列成柱状结构，像切片面包似的。这些“柱”对方位非常敏感，也就是说它们只对特定方位的线条有反应。从应用角度来说，这个特点让我们得以识别边缘。其重要性无须赘言，边缘即界限，意味着我们能够识别并对焦于单个物体，而不只是构成物体形状的笼统表面。识别边缘还意味着当物体改变方位时，不同方位柱会相应地发放，从而让我们能够追踪物体的运动。我们能识别单个物体及其运动，所以才能躲开飞来的足球，而不是呆立着疑惑那团白色为什么越来越大。方位选择性的发现对于我们了解视皮层是不可或缺的，1981年，戴维·休伯（David Hubel）和托斯坦·威塞尔（Torsten Wiesel）凭借此项发现获得了诺贝尔奖。
视皮层的第二层负责识别颜色，尤其令人赞叹的是，它产生了色彩恒常性。同样的红色物体，亮光下和弱光下在视网膜上的呈现有很大差别，但次级视皮层似乎能够考量光的亮度并推导出物体“应该”是什么颜色。这很厉害，但不是百分百可靠。假如你曾经和别人争辩过某样东西是什么颜色（譬如某辆车是深蓝色还是黑色），你就对次级视皮层被弄糊涂时会发生什么有了真切的体会。
接下来是这样的：视觉处理区域继续向脑内深入，离初级视皮层越远，其加工处理越专门化。视觉处理甚至还会跨至其他脑叶，例如顶叶，那里有处理空间知觉的区域；还有颞下回，识别特殊物体和面部（回到了这一节开头的问题）。大脑有几部分专门识别面部，所以我们到处看到脸的形状，即使只是一片面包。
以上这些只是视觉系统中一部分令人印象深刻的特点。而其中最关键的当属“立体视觉”（three dimensions），或者用小孩子的话说就是“3D”。这是难度很高的一件事，因为大脑必须从参差不平的二维图像中构建出丰富的3D印象。视网膜本身严格说来是一个“扁平的”表面，所以它在支持三维图像上的能力并不比黑板强。幸运的是，大脑有一些小技巧来突破其中的局限。
首先，我们有两只眼睛。它们在面部的位置也许凑得挺近，但分开的距离已足够为大脑提供具有细微差别的图像。而大脑正是利用两眼图像的差别，计算出我们最终看到的图像中的深度和距离是多少。
以上的专业说法叫作两眼的视差，但除此之外立体视觉还涉及其他的工作原理。虽然你需要两只眼睛同时工作，可当你闭上或遮住一只眼睛后，世界并没有马上转变为一张平面图。这是因为，大脑仍然能通过视网膜传送图像的方方面面来推断深度和距离，如遮挡（此东西覆盖住彼东西）、纹理（凑近后才可以看到的精巧细节）和会聚（近处的东西往往比远处的东西分得开，想象一条长长的路不断向远处延伸，最终变成一点）等。虽然说拥有两只眼睛是计算深度最有效、最有利的方法，可只有一只眼睛时，大脑也能胜任，甚至仍然能完成需要精细操作的工作。我就认识一位仅有一只眼睛的牙医，工作非常出色。假如无法处理深度知觉，牙医的工作做不长。
我们现在看的3D电影就利用了视觉系统识别深度的方法。看着电影银幕时，前面所说的必要线索都有，所以我们能看到一定的深度。但在一定程度上，我们仍然意识得到所看的是平面上的图像，因为事实就是如此。而3D电影实际上由两组略带差异的图像重叠起来，看电影时戴的3D眼镜把图像过滤分离，一块镜片滤除某张图像，另一块镜片滤除另一张图像。结果，两只眼睛接收到的图像之间产生了细微的差别，大脑将其识别为深度。突然间，银幕上的图像朝我们迎面扑来，而我们掏的电影票钱也要翻倍。
视觉系统的处理过程如此复杂而密集，于是就有很多途径可以让它受到愚弄。耶稣显灵于面包片的现象之所以会发生，就是因为视觉系统在颞叶有一个负责识别和处理面部的区域，于是任何看着有点儿像脸的东西都会被看作是脸。记忆系统还会插嘴指认这是不是见过的脸。还有一种常见的错觉，即两个颜色完全相同的东西放到不同的背景中就看起来不同了，这可以追溯到被搞糊涂的次级视皮层。
另一些视错觉更微妙。经典的“是面对面的两张脸还是一个烛台”的图像可能最为人熟知。这张图同时展现了两种可能的理解，两者都“对”，但又互相排斥。大脑确实不擅长处理模棱两可的信息，虽然富有效率地给接收到的信息强加指定出一种解释，却并不妨碍它在两个答案之间摇摆。
以上这些都只是初涉皮毛，实在不可能用区区几页就把视觉处理系统的复杂和精妙真正传达到位。不过我仍然觉得值得做出尝试，因为视觉这种神经活动过程实在太复杂，我们的生活中有太多方面需要以此作为支撑，而大多数人对它的力量却一无所知，直到开始失去视觉才有所醒悟。这一节只是大脑视觉系统的冰山一角，藏在下面的信息量巨大。而你之所以能感觉到它的深度，只因为视觉系统就是如此的复杂。
为什么耳朵会发热 （注意力的强弱，以及为什么会不由自主地偷听）
感官提供了海量信息，可是大脑竭尽全力也不可能把信息全部处理完。再说了，有这个必要吗？有多少信息是真正有意义的呢？大脑是极其耗能的器官，从资源的角度来讲，让它专注于一小块未干透的油漆纯属浪费。大脑只能挑选它要注意的内容，这样才能把知觉和意识加工放到可能有兴趣的事情上。这个过程就是注意，或称注意力。而如何运用注意力，极大地影响了我们能够从周围世界中观察到什么。或者说，往往更重要的是，使得我们观察不到周围环境中有什么。
在关于注意力的研究中，有两个关键问题。一是大脑留给注意力的容量有多大？注意多少信息会让大脑不堪重负？二是注意力的指向由什么决定？假如大脑接连不断地受到感觉信息的轰炸，是什么让某些刺激或输入优先于其他的呢？
我们先来看容量。很多人可能留意过，注意力是有限的。也许你曾遇到过一群人七嘴八舌都要和你说话，个个要求“先听我说”的场景。这种情况令人心烦意乱，往往以你失去耐心并大吼“一个一个来！”而告终。
早期的实验，比如科林·彻里（Colin Cherry）在1953年开展的一系列实验表明，注意容量十分有限。他们采用的论证方法是一种叫作“双耳分听（dichotic listening）”的技术，让被试者戴着耳机，两耳同时听不同的录音信息（通常是一串单词）。研究人员让被试者重复其中一只耳朵听到的内容，但随后要求他们回忆另一只耳朵接收到的内容。大部分被试者可以听得出录音里是男声还是女声，但仅止于此，甚至连听到的是什么语言也分辨不出。由此可见，注意容量十分有限，不超过一个声道。
以上结果以及类似的发现最终形成了注意的“瓶颈”模型，认为呈现给大脑的所有感觉信息都会经由注意形成的狭窄通道过滤。打个比方，就像望远镜可以呈现富含细节的一小片风景或一小块天空，但除此以外就什么信息也没有了。
后来的实验却改变了人们的认识。冯·赖特（Von Wright）与同事在1975年开展的实验中，先让被试者形成每次听到某些特定的词之后被电击一下的条件反射，然后在双耳分听时，播放给另一只耳朵（也就是非注意通道）的录音里就有预示电击的单词。被试者听到那些词时会表现出明显的恐惧反应，这说明大脑显然也注意到了另一条非注意通道。但是，这种注意没有达到意识加工的程度，因此我们觉察不到。以上数据表明，在过去认为的注意边界以外，人们还是能够识别信息并予以处理的。瓶颈模型破碎了。
这种理论在更接近现实生活的环境下也可以得到验证，比如本节标题所说的“耳朵发热”的时候，该短语常指无意间听到别人谈论自己的反应。这种情况很常见，尤其在社交场合，比如婚宴、派对、体育比赛的赛场等，总是聚集了一堆又一堆的人，大家都在说话。突然间，就在你和别人就共同爱好（足球啦、烘焙啦、芹菜啦之类的）愉快地聊着天时，听力所及范围内有人提到了你的名字。说话人并不和你在一块儿，你甚至都不知道说话人在哪儿，但他们提到了你的名字，可能后面还跟着“（他）就一大草包”之类的话，于是你的注意力一下子就从本来聊着的东西转移到他们的对话上，同时还想着为什么竟邀请那人做自己的伴郎！
要是注意力真像瓶颈模型所说的那么有限，就不会出现上面的情况。可显然，事实并非如此。这种现象被称为“鸡尾酒会效应”——职业心理学家真是一群优雅的人。
瓶颈模型的局限催生了后来的容量模型。虽然该模型通常被归功于丹尼尔·卡纳曼（Daniel Kahneman）1973年的工作，但其实此后还有很多心理学家对此做出过详细阐述。瓶颈模型认为，注意力如同“一道”追光，会根据需要四处移动；而容量模型则相信，注意力更像是有限资源，在未耗尽的前提下可以被分配到多项任务（多个注意焦点）。
两个模型都解释了为什么多任务作业那么困难。按瓶颈模型的理论，唯一的“一道”注意力要不断地在不同任务间跳来跳去，追踪起来就非常困难。而根据容量分配模型，虽然允许你同时注意不止一件事，但前提是要有足够处理它们的资源，一旦超出容量，就失去了追踪当前任务的能力。因为资源极为有限，在很多场合我们看起来就好像只有单一的注意力。
那为什么容量这么有限呢？一种解释认为，注意与工作记忆密切相关，也就是与我们在有意识地处理信息时用来储存的记忆能力有关。注意提供了有待处理的信息，因此当工作记忆已经“饱和”时，就算可以继续添加信息，维持注意也会变得非常困难。而我们知道，工作记忆（短期记忆）的容量是有限的。
注意资源对咱普通人来说通常是够用的，但关键要看情景。有很多关注人在开车时如何分配注意力的研究，因为此时注意力欠缺会造成严重的后果。在英国，开车时不允许手持手机，必须使用免提设备，保证双手握住方向盘。但是2013年来自犹他大学的一项研究指出，从实际影响来看，使用免提设备不比拿着手机好到哪里去，因为两者对于注意力的占用相差无几。
