我们对感官了解多少?

在学校里，你学习了五种感官:视觉、听觉、味觉、触觉和嗅觉。也许你甚至学会了每一种感觉是如何将信息发送到大脑的特定区域进行处理的——那里有一个视觉中心，一个听觉中心，等等。但最近的研究表明，这种简单的划分并不完全正确，而且绝对不能描绘出全部情况。1］．研究揭示了感觉之间隐藏的联系，这些联系就像门一样，将信息从一种感觉传递到另一种感觉，使感觉“混合”在一起。这些门允许研究人员“黑进”大脑(当然，只有在参与者同意的情况下，而且是出于积极的目的)，以改善和扩展传统的感官。

我们可以一窥这些人隐藏的感官联系联觉在这种情况下，大脑会混淆各种感觉。只有一小部分人有强烈的联觉，比如读字母时能看到颜色，听音乐时能看到形状。但一种较温和的联觉更为常见，在这种联觉中，像耳语、敲击或卷纸这样的噪音会产生令人愉悦的电流或类似触摸的感觉。那么，如何利用这些感官之间隐藏的联系呢?

用手指听

你是否曾经听着一首歌，感觉到身体里的节拍?感觉声音的能力在自然界中是有据可查的(图1 a, B)，有些生物甚至没有耳朵也能听见!这种能力源于声音本身的性质。声音基本上是通过空气传播并进入耳朵的波。声波到达耳膜，耳膜颤动并将振动发送到中耳的一个结构，该结构由三块小骨头组成。这些骨头将振动发送到内耳，在内耳，声音的机械振动变成电信号，通过神经发送到大脑。内耳充满了液体，并内衬着微小的毛发。当声波振动进入内耳并在这种液体中产生波时，毛细胞就会移动，从而产生电信号。然后信号被发送到大脑听觉皮层通过听觉神经。

振动是听觉的关键。我们的实验室制造了一种设备，可以将语音和其他声音转换为手指能感觉到的振动(图1 c)．我们发现，这些手指的振动增强了人们听到讲话或声音的能力，在嘈杂的环境中立即提高听力!换句话说，在没有任何训练的情况下，他们的听力能力显著提高。此外，使用这种设备训练一小时后，人们在嘈杂环境中的听力能力提高了一倍。图1 d, E) [2］．

我们振动实验的初步结果还表明，大脑中通常对听觉有反应的区域开始对振动有反应。我们希望这些发现将导致创新，帮助聋哑人和听力受损者听到，除了帮助我们所有人在嘈杂的环境中听得更好。这项技术可以用来帮助人们学习第二语言吗?它能用于游戏或沉浸在虚拟现实环境中吗?其影响可能是无限的!

听到温度

你是否曾经在淋浴前，仅凭流水的声音就能感觉到淋浴的热度?研究表明，你可能有，但不知道!当被问及作为问卷的一部分时，几乎所有的受访者都表示他们听不到温度。然而，当我们通过向人们展示水声并让他们选择他们所听到的水是热的还是冷的来测试这种能力时，他们能够以惊人的准确性识别出热水还是冷水。

感知温度是自然界中另一个众所周知的现象。众所周知，蛇在夜间捕食，因为它们能够看到猎物散发出的热量(图2 a, B)．甚至有一种叫做杜贝尔定律的定律，将蟋蟀的鸣叫与周围环境的温度之间的关系正式确定下来——温度越高，蟋蟀鸣叫的速度越快。我们实验室的研究表明，人们还学会了把水的温度和倒水时发出的声音联系起来，而这是没有人教过的。图2 c)．

我们如何获得这种能力?可能是通过我们每天与倒水的多感官互动。想想你每天听到多少次水的声音，同时感受它的温度。例如，当你给自己倒一些冰冷的水或泡一些滚烫的热茶时，早上跳进一个冰冷的游泳池或洗个热水澡。这些发现让我们想知道我们是否可以积极地加速“听到”温度的能力知觉学习（图2 d)．如果一个人经过训练，他们的听力能有多好?这是我们目前正在研究的课题。

创造新的“超级感官”

如果你的老师真的能看到你在课堂上背着她做的恶作剧呢?我们实验室一直在研究是否可以将视野扩大到360°，让人们能够用眼睛看到前面的东西，同时用另一种感官看到后面的东西。这项研究表明，当视觉信息以声音的形式通过语音传递时，人们在“看到”背后的准确性惊人地高感官替代装置(SSD) (图3 a, B)．这种设备使用摄像头捕捉视觉图像，然后将视觉信息转化为声音，像音乐一样传送到耳朵里。图3 c) [3.］．我们的研究表明，在大量练习后，使用这款SSD激活了大脑中的视觉区域——这表明这些区域不仅仅用于用眼睛看东西(图3 d) [4，5]！

1981年，David Hubel和Torsten Wiesel因理论获得了诺贝尔奖关键的时期，该理论认为感官的发展，例如正常视觉或听觉的发展，取决于幼儿时期视觉或听觉刺激的经验。他们发现，如果动物在生命的第一个星期(关键时期)没有体验到某种感觉，那么它们在以后的生活中也无法发展出这种感觉。这个想法现在正受到包括我们实验室在内的几个实验室所做工作的挑战。例如，对白内障摘除后儿童的研究表明，视力可以在比预想的更早的时候发育，所以可能有多个关键时期，而不是只有一个!此外，如果人们能够学会使用替代感官，例如用耳朵“看”或通过触摸“听”，或者如果人们甚至在成年后也能学会发展全新的感官，这就表明严格的关键时期可能并不存在。6］．

似乎我们对大脑是如何连接的发现越多，我们就越能发现感官之间的奇妙联系，这些联系可以用来提高现有的能力，也可能用来创造新的能力。在20世纪初，美国心理学家威廉·詹姆斯(William James)指出:“我们只使用了我们可能的精神和物质资源的一小部分。”探索大脑中未使用资源的竞赛已经开始。谁知道未来我们能感知到什么呢?在科技的帮助下，结合感知学习，我们即将成为拥有超能力的人类!

术语表

联觉：↑一种感觉的刺激导致另一种感觉的刺激的现象，例如在听音乐时看到形状或颜色

听觉皮层：↑大脑中通常被认为是处理听觉信息的区域。

知觉学习：↑感官能力的提高:由于经验或训练而产生的感官能力的提高

感官替代装置：↑一种将通常由一种感官(如视觉)获得的信息通过另一种感官(如听觉或触觉)传递的设备。

关键时期：↑动物早期生活中的一段时间，在这段时间里，动物必须经历感官刺激以使其感官正常发育。

利益冲突

作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。

致谢

这项研究得到了ERC整合者基金(773121 NovelExperiSense)和地平线GuestXR基金(101017884)的支持。

---

参考文献

[1]↑Amedi, A, Hofstetter, S, Maidenbaum, S, and Heimler, B. 2017。任务选择性是大脑组织的一个综合性原则。Cogn趋势。科学。21:307-10。doi: 10.1016 / j.tics.2017.03.007

[２]↑cielata, K.， Wolak, T.， Lorens, A.， Mentzel, M.， skarzyzyski, H.， and Amedi, A. 2022。训练和使用听觉-触觉替代装置对噪声中语音理解的影响。科学。代表。12:3206。doi: 10.1038 / s41598 - 022 - 06855 - 8

[3]↑阿卜德，S.，迈登鲍姆，S.，德阿纳，S.和阿米迪，A. 2015。盲区中的数字形式区域。Nat Commun。6:1-9。doi: 10.1038 / ncomms7026

［4］↑麦蒙，A.，伊兹哈尔，O.，巴克斯，G.，海姆勒，B.和阿米迪，A. 2022。视网膜假体与视-听替代视觉体验现象学案例研究。这项研究．2022:108305。doi: 10.1016 / j.neuropsychologia.2022.108305

［5］↑阿贝尔，R.，海姆勒，B.和阿米迪，A. 2022。先天失明的成年人可以学会识别脸型通过听觉感官替代，并成功概括了一些学习的特征。科学。代表。12:4330。doi: 10.1038 / s41598 - 022 - 08187 - z

[6]↑Hofstetter, S.， Zuiderbaan, W.， Heimler, B.， Dumoulin, S. O.和Amedi, A. 2021。地形图和神经调节的感觉替代维度学习在成年先天性失明的主题。科学杂志．235:118029。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2021.118029

[7]↑Abboud, S.， Hanassy, S.， Levy-Tzedek, S.， Maidenbaum, S.和Amedi, A. 2014。EyeMusic:通过听觉感官替代，为盲人提供“视觉”丰富多彩的体验。恢复神经．32:247-57。doi: 10.3233 / rnn - 130338