其他

魔術與大腦

數百年來,魔術師一直在測試並探索人類認知與注意力的極限,而神經科學家才正要開始。

撰文/馬蒂內茲–康德(Susana Martinez-Conde)、邁克尼克(Stephen L. Macknik)
翻譯/林雅玲

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魔術與大腦

數百年來,魔術師一直在測試並探索人類認知與注意力的極限,而神經科學家才正要開始。

撰文/馬蒂內茲–康德(Susana Martinez-Conde)、邁克尼克(Stephen L. Macknik)
翻譯/林雅玲

重點提要

■魔術戲法常常利用暗中錯誤引導,吸引觀眾不去注意讓戲法成功的神秘「手法」。
■神經科學家正仔細研究魔術手法,學習如何把它們運用在實驗研究,特別是那些不必然根植於目前用以感知現實的意識層面。
■腦造影研究顯示,某些魔術戲法會活化一些特定的腦區。

聚光燈打在魔術師的助手身上,她身穿白色的緊身衣,就像是一座明亮而美麗的燈塔,自舞台發射光芒直達觀眾席。神奇的湯普森(John Thompson,亦即Great Tomsoni)宣告要將她雪白的衣服變成紅色。觀眾挺身坐在椅子的邊緣,緊張地注視這位女助手,將她的影像牢牢印在他們的視網膜上。湯普森輕拍手掌,聚光燈瞬間熄滅又馬上亮起,在觀眾眼前閃耀著火焰般的紅光:她已經被紅色覆蓋了!


哇!改變就在那一瞬間!觀眾並沒有想到,衣服的顏色是被聚光燈改變的;魔術師站在舞台邊緣,似乎正為了他開的小玩笑而滿足。是的,他承認這是個廉價的把戲,也是他最喜歡的,他邪惡地解釋。然而你不得不承認,他真的把她的衣服連同身體都變成紅色了。但是,原諒他吧!請再把注意力放在美麗的助手身上,他將為了下一個戲法,把燈光變回原來顏色。他再度拍掌,光線隨之變暗,接著舞台爆發出超新星般的白色光芒。但是等一等!她的衣服真的變成紅色了!神奇的湯普森又做到了!


這個戲法和湯普森對它的解釋,揭露出深藏在觀眾大腦裡天生的神經系統處理程序,而神經科學家可以將這些知識應用在科學研究。以下就是這個戲法的竅門:當湯普森介紹他的助手時,她白色的緊身衣即誘導觀眾認定裡面不可能藏有另一件衣服;當然,這個看似合理的假設是錯的。而這位穿著緊身衣的迷人女性,則有助於讓觀眾的眼光投射在她的身上,他們越專注地看她,就越不可能發現地板上隱藏的機關,同時也讓他們的視網膜神經元更適應聚光燈的亮度和顏色。


所有一切都發生在湯普森開完小玩笑後的喋喋快語之間,此時在座每位觀眾的視覺系統正經歷名為「神經適應」(neural adaptation)的大腦處理程序。神經系統對於相同刺激的反應,會隨著時間而降低(這是經由測量相關神經元的激發速度所得),就像是刻意去忽略固定的刺激源,以應付刺激強度改變時的訊號傳遞。當固定的刺激消失時,已經適應了的神經元會激發一個「反彈訊號」(即後放電,afterdischarge)。


在這個例子中,被適應的刺激是佈滿紅光的衣服,而湯普森知道,觀眾的視網膜神經元在光線變暗之後的幾分之一秒內會激發反彈訊號,使觀眾在這個女人身上持續看見紅色的後像。在這一瞬間,舞台地板上的一個暗門快速開啟,原先只用魔鬼氈輕輕固定在女助手身上的白色衣服,就被舞台下一條看不見的線迅速拉下,接著燈光再度亮起。


還有兩個因素幫助完成這個戲法。其一是在燈光黯淡而衣服被拉下之前,舞台燈光如此明亮,以至於觀眾無法看見快速消失於舞台下方的引線和白色衣服。當你從陽光燦爛的街道走進光線昏暗的商店,也會發生同樣的短暫視盲。另一個是,當觀眾認為表演已經結束,湯普森才表演真正的戲法,這讓他獲得一個重要的認知優勢:觀眾的警覺性稍微放鬆了,所以不會那麼全神貫注地尋找破綻。


認識魔術的心理學

湯普森的戲法精準描述了舞台魔術的本質。首先也是最重要的一點,魔術師是操縱注意力和知覺的藝術家。他們在我們察覺或者沒察覺到的任何時刻,操縱著我們注意力的焦點和強度。他們能完成這個任務,有部份原因是融合運用了令人困惑的視覺錯覺(如後像)、光學錯覺(如煙霧和鏡子)、特殊效果(爆炸、假裝開槍、準確控制燈光明暗的時機)、靈巧的雙手、秘密裝置和機械製品(暗機關)。


但他們魔法袋裡最厲害的工具,可能是創造認知錯覺的能力。如同視覺錯覺,認知錯覺遮掩了對物理現實的感知,不同之處則在於認知錯覺本質上不是單純發生在某個感官,而是牽涉了注意力、記憶和因果推論等高階功能。


神經科學家開始利用科學方法研究魔術,希望能借用魔術技巧,學習如何設計更周延的實驗、創造更有效的認知與視覺錯覺,進而以神經系統為基礎去探索注意力和知覺功能。這些技術不僅可以讓我們以實驗來研究聰明且高度專注的受試者的認知功能,也讓我們可以診斷並積極治療罹患特殊認知功能缺陷的病人,這些疾病包括腦部損傷導致的注意力缺失、注意力不足過動症、阿茲海默症和其他相似的疾病。這些魔術技巧也可用來避免病人因混淆和迷失而分心,「誘導」他們專注在治療中最重要的部份。


魔術師所使用的「錯誤引導」(misdirection)這個常見的詞彙,是指涉轉移觀眾注意力以使其不發現某個秘密舉動的手段。用魔術界的行話來說,錯誤引導將觀眾的注意力吸引到「效果」並遠離「手法」,而手法本身才是躲在效果背後的秘密。如果從認知心理學借用一些詞彙,我們可以將錯誤引導分成「公開」和「暗中」兩類。如果魔術師引導觀眾的目光離開手法(也許只是要求觀眾注視一個特定的物體),這個錯誤引導就是公開的。舉例來說,當神奇的湯普森介紹他可愛的助手時,他就是要讓所有的目光都集中在她的身上。


相反的,「暗中」錯誤引導是一種比較細緻的技術,魔術師也同樣誘導觀眾注意的焦點(或懷疑的焦點)移開手法本身,但是並不需要轉移觀眾的目光。在暗中錯誤引導的影響下,觀眾可能直接注視著戲法背後的手法,而渾然不覺。


認知神經科學已經確認了至少有兩種暗中錯誤引導。其中一個名為「改變視盲」(change blindness),人們未能發現某些場景已經跟之前不一樣了。不論這些改變是否在觀眾的預期中,其主要特徵是觀察者就算一刻不錯過地緊盯著場景,也無法察覺,而必須比較改變前後的狀態,才能有所知悉。


很多研究顯示,即使這些改變很明顯,卻還是能導致改變視盲。就算場景發生巨大的變化,也會因為短暫的視覺中斷而不被注意,這些中斷包括眨眼、跳視(在視線掃過許多凝視點時,眼球所做的快速移動)或者場景的移動。英國赫福郡大學的心理學家兼魔術師魏斯曼(Richard Wiseman)拍攝的「改變卡片顏色的戲法」影片,就是這現象的一個生動實例(線上觀看:www.youtube.com/watch?v=voAntzB7EwE)。在魏斯曼的示範中(你一定也覺得很神奇),觀察者未能注意到攝影機鏡頭沒有拍到的許多地方,顏色已經改變了。值得注意的是,除了它的名稱「改變卡片顏色的戲法」,這段影片完全沒有用到魔術。


「不注意視盲」(inattentional blindness)是另一個暗中錯誤引導,跟改變視盲的相異之處在於,它不需要比較當下和記憶中的場景,而是人們未能注意到預期外的物體,即使就在他們眼前。心理學家席曼斯(Daniel J. Simons)為這類型的錯誤引導創造了一個經典的例子;他任職於美國哈佛大學時,和心理學家查布利斯(Christopher F. Chabris)要求觀察者計算三對三鬥牛其中一組隊員傳球的次數,同時忽略另一組的傳球次數。當觀察者專注於計算,有過半數的人沒注意到一個穿著大猩猩服裝的人走過球場(這個大猩猩甚至短暫停留在球場中央並搥打胸膛)。要創造出這種效果,根本不需要突然的中斷或者分心,這個計算傳球任務是如此吸引人,使得多數觀察者即使看著大猩猩,仍然視而不見。


戲弄眼睛還是大腦?

魔術師認為,暗中錯誤引導比公開錯誤引導還要高段。但是神經科學家想要知道的是,究竟是哪種神經與大腦機制讓戲法能夠成功。如果神經科學領域想要應用魔術藝術,那麼必得先知道它們連結到哪些認知程序。


針對一個魔術戲法「消失的球」所做的研究,提供進一步的證據,說明魔術師是在高階認知層次操縱觀眾的注意力,而觀眾目光注視的方向並不影響效果。一開始,魔術師向上投擲一顆球,然後毫無意外地接住了球,並重複多次。接著在最後一次,他只是假裝丟出那顆球,同時自己的頭和眼睛也順著想像中球的軌跡往上運動,但實際上他卻是把未丟出的球悄悄藏在手掌中。然而,大部份觀眾感覺到的是那顆(未被丟出的)球往上升,接著消失在半空中。


該年稍後,孔恩和英國索塞克斯大學的神經生物學家藍德(Michael F. Land)研究發現,觀眾的目光並沒有注視著他們宣稱球消失的地方。這個發現顯示,錯覺並非愚弄負責眼球運動的大腦系統,相反的,魔術師的頭和眼球運動才是錯覺的關鍵,因為這些動作偷偷將觀眾注意力的焦點(而不是他們的目光)引導到球被預期的位置。針對因魔術師的頭和眼球運動暗示球上拋而做出反應的神經元,和大腦裡對真正上拋球的運動做出反應的神經元,都位於相同的視覺區域。如果暗示和真正上拋的球都活化相同的神經迴路,也難怪錯覺總是如此逼真。


孔恩和藍德假設消失的球可以當成「心理動量」(representational momentum)的例子:我們所感知移動物體最終消失的位置,會比實際消失的位置還要遠,而這是從物體剛剛經過的路徑推斷得來。


竊取大腦認知的扒手

錯誤引導也可能是從扒手的技巧發展出來的。這些常常在人潮眾多的公共空間施展妙手的小偷,主要都是依賴以社會關係為基礎的錯誤引導,例如目光接觸、身體接觸、侵犯受害者(或「目標」)的個人空間。根據扒手當下的意圖,他們可能也會明顯地移動雙手,例如會用手畫出一道曲線,好讓目標一直注意手的移動;或者雙手迅速直線運動,來吸引目標只注意手的最終位置,以降低其注意力。這些手法的神經科學基礎還不清楚,但是我們的研究合作伙伴、自稱職業扒手的魔術師羅賓斯(Apollo Robbins)強調,這兩種移動對於有效錯誤引導目標很重要。我們在此提出幾個可供檢驗的可能解釋。


第一個可能是,手的曲線運動和直線運動可以活化腦部兩個不同的眼球運動控制系統。當我們的目光沿著平順運動的物體移動,是由「追尋系統」控制眼球;而「跳視系統」控制眼球可以從一個視覺目標跳到下一個。所以我們可以假設扒手曲線運動的手可能引發受害者的追尋系統控制眼球,而快速且直線運動則可能由跳視系統主導。假如受害者的追尋系統鎖定扒手手的曲線軌跡,那麼他的視覺焦點就被帶離了埋伏於附近的小偷;而快速直線運動引起受害者的跳視運動,當他的視覺因為眼球在點和點間移動而受壓抑,扒手便有機可乘(在視覺科學領域,這是廣為人知的跳視抑制現象)。


明顯手部動作可以有效錯誤引導的另一個解釋是,曲線運動可能比直線運動更醒目,因而吸引了更強的注意力。如果真是這樣,就只有腦部的注意力系統(而非任何控制眼球運動的系統)會受扒手的手部錯誤引導影響。我們之前的研究顯示,物體彎曲和轉角部份比起它的直線邊緣更容易引起強烈的腦部活動。原因可能是比起直線邊緣,突然的彎曲或者轉角是比較難以預測且特別的(所以比較新穎且具有更多資訊);同樣地,彎曲的軌跡也比較特殊,所以比直線要明顯。


【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2009年第83期1月號】