魟鱼和凯撒
你的内心体验是独一无二的。 可以说，这是最属于你的东西。 只有你自己知道你在脑海中看到了什么，也只有你自己知道自己内心的想法。 那么，如果你发现自己的心眼可以被操纵，你会作何反应？ 更奇怪的是，如果我告诉你，我们的故事是从罗马帝国统治时期的一种治疗头痛的奇特药方开始的呢？
公元一世纪，Scribonius Largus（罗马皇帝克劳狄乌斯的御医）发现了一种治疗头痛的方法，它的来源出人意料：电光。 斯克里波尼乌斯将这种奇特的电击鱼放在病人的头皮上，成为第一个将电流应用于大脑的人。 虽然斯克里博尼乌斯只是想让头痛消失，但他无意中成为了一项技术的早期先驱，这项技术将带来许多启示，包括最近对我们如何进行视觉化以及为什么不同人的视觉图像生动程度不同的启示。
几个世纪以来，对大脑的电刺激从斯克里波尼乌斯的电鱼到 17 世纪的手摇发电机，最后发展到现代的、经过科学验证的技术。 这种探索大部分是为了医疗–毕竟，如果不是为了减轻疼痛，你怎么能说服别人把一条奇怪的电鱼放在头上呢？
但近年来，对大脑的电刺激已成为神经科学家工具箱中的重要组成部分，使研究人员能够在无需打开头骨的情况下操纵大脑的某些部分。 电刺激已被用于治疗抑郁症、癫痫、阿尔茨海默病和精神分裂症，并被用于许多记忆和注意力研究。
不过，对我们来说最有趣的是2020 年的一项研究，研究人员利用电刺激来调整人们视觉图像的生动程度。 他们的研究结果支持关于我们如何进行视觉化以及为什么我们的视觉化方式不同的理论。
在了解电刺激的工作原理以及为什么它被证明是理解视觉图像和失像症的绝佳工具之前，让我们退一步来更好地理解视觉图像中不同程度的生动性意味着什么。
追逐瀑布
虽然不常被提及，但视觉形象却因人而异，千差万别。 在想象瀑布时，也许你的脑海中浮现的是一个怡人但模糊的画面，而你的朋友看到的是一个完美如画的瀑布。 或者，像我一样，你可能是 3% 的人中的一员，什么也看不到。 如果您不了解视觉意象的差异（以及完全缺乏视觉意象：失象症），请查看我们的入门读物。
就在过去几年里，研究人员开始意识到，视觉图像在很大程度上是因人而异的。 Aphantasia 一词在 2015 年才被创造出来，由此可见这一领域有多么新。 还有许多问题有待解答，比如什么是可视化，为什么人们会有不同的体验，这些差异在大脑的哪个部位？
虽然之前的研究发现图像的生动程度与大脑视觉皮层（眼睛连接的大脑区域）的活动有关系，但我们并不清楚为什么会存在这种差异。 高象素血症患者的视觉皮层是否能让他们描绘出晶莹剔透的瀑布？
为了更好地了解我们在进行视觉化时大脑中发生了什么，以及为什么有些人的大脑会比其他人创造出更清晰的图像，研究人员借鉴了斯克里博尼乌斯的研究成果，对人们大脑的不同部位进行电刺激，以了解这可能会对他们的视觉化产生什么影响。
虽然你我对电的理解比斯克里波尼乌斯要深刻得多，但我们仍然无法真正清楚地了解当我们用电流顶住头皮（或黄貂鱼）时会发生什么。 其中一项重大突破是，我们了解到大脑的细胞–神经元通过电流进行交流，而我们可以通过头皮将电流输入大脑，从而影响这种交流。 虽然电刺激看起来像是一种神奇的大脑控制技术，但了解电刺激针对神经元的精确性（或缺乏精确性）非常重要。
与斯克里波尼乌斯只是将电鱼顶在病人额头上的做法一样，研究人员在使用电刺激时，也是将带电的垫子或磁铁放在头部，将电流推入大脑。 (请注意，研究人员有时使用电池来产生电流，称为经颅 直流电 刺激（transcranialdirect-current stimulation或 tDCS），有时使用强电磁铁来产生电流，称为经颅 磁 刺激（transcranialmagneticstimulation或 TMS））。
虽然神经科学家可以打开大脑，直接刺激单个神经元，但这是复杂而危险的，只有当外科医生需要打开头骨进行医疗手术时才会这样做。 这种非侵入性的电刺激方法是将电流放在头皮上，而不是直接放在开放的大脑上，它不会引起单个神经元的放电，而是提高目标神经元的兴奋性。 什么叫兴奋性？
想象一下（如果你愿意，可以不进行想象），一锅爆米花，满满的爆米花粒朝各个方向飞去，落地时会引起其他爆米花粒爆裂。 如果每个内核都是你视觉皮层中的一个神经元，那么开颅手术就好比把锅盖拿开，戳特定的内核，使其爆裂。 在非侵入式电刺激中，我们把锅盖盖在锅上，然后把炉灶的火开得更大，这样不会使任何特定的果核爆裂，但会提高每个果核的温度，使其更接近爆裂。 这就是我们所说的提高兴奋性：我们不会导致特定内核爆裂，而是让任何特定内核更容易爆裂。 在大脑中，我们不会使任何特定的神经元点火，而是让每个神经元更接近点火。 如果没有这种增强的兴奋性，一个神经元可能只有在其他几个神经元同时触发它的情况下才会发射。 通过电刺激，可能只需一个神经元的输入就能触发。
因此，电刺激（不开颅）并不是针对单个神经元的精确做法。 但是，通过改变整个大脑区域的兴奋性，神经元之间的 “喋喋不休 “会变得更多，从而改变该区域的活动。 当大脑某个区域的活动发生变化时，你就会开始经历一些奇怪的事情，这也许并不奇怪。
看见星星
比方说，我把电磁铁放在你的后脑勺，离你的眼睛连接的大脑部分最近，也是处理视觉的地方（这是视觉皮层）。 通过向这一区域输入电流，我可以让你看到星星，就像你撞到头、站起来太快或揉眼睛太用力一样。 你看到的这些星星–科学家称之为 “光晕”–是神经元在缺乏适当视觉输入的情况下仍能发射的结果。 为什么我们的视觉皮层通电后能看到星星？
回想一下我们的爆米花：如果你把炉火开大一小会儿，任何接近爆裂的爆米花核都会起火，你会看到突然爆裂的爆米花核。 将大量电流注入视觉皮层也是同样的道理：它会使一些神经元突然放电，从而让你看到闪烁的幻影。
随着研究人员在更多人身上诱发这些幻视，他们逐渐意识到，有些人比其他人需要更多或更少的电才能看到闪光。 就好像有些人更 “愿意 “看到磷光体一样。 回到我们的爆米花锅，这就好比我的锅很热，很多爆米花粒都准备好了，而你的锅是小火，还没熟。 如果有人想让每口锅里都发出爆裂声，只需把炉火调高一会儿，他们就必须把你锅下的热量调高，而我的锅只需少量热量就能达到同样的效果。 我们的视觉皮层也是如此：我的神经元可能已经比你的更容易兴奋，这意味着科学家只需向我的大脑输入一点电流，就能让我看到星星，而他们则需要向你的大脑输入大量电流。
有鉴于此，研究人员可以通过观察一个人的视觉皮层需要输入多少电量才能产生灯光秀，来测量他的视觉皮层有多 “兴奋”。 因此，为了找出视觉意象水平迥异的人的大脑存在哪些差异，科学家们使用了这种方法来测量不同意象生动程度的人的视觉神经元的兴奋性。 他们的问题是–一个人能否在脑海中创造出生动的视觉图像，是否与他的视觉神经元是否准备就绪、是否能够启动有关？ 视觉区域的兴奋性与视觉图像的生动性有关吗？
他们的研究结果是：确实如此。 一个人头脑中的画面越生动，其视觉皮层的兴奋性就越低。 如果我能向你的后脑勺施加一点电流，让你看到明亮的闪光，那么你的视觉能力很可能很弱。 另一方面，看到完美图像的 hyperphantasics 需要高水平的电流才能看到幻视。
“首席研究员丽贝卡-基奥告诉我：”当我们发现大脑皮层的兴奋性与意象强度呈负相关时，我们起初感到很惊讶。
“但是，当所有其他实验都开始显示出同样的趋势时，我们开始兴奋地认为，我们找到了一种潜在的内在机制，可以解释个体在想象能力上的差异。
尽管这些结果令人兴奋和满意，但研究人员并没有就此止步。 他们已经证明，磷光体阈值可以预测一个人图像的生动程度，但他们并不确定视觉皮层兴奋是否会导致生动程度低。 基奥格博士解释说：”想象力较强的人的大脑皮层兴奋性可能较低，但这对想象能力没有任何影响。因此，为了确定大脑皮层的兴奋性确实在意象能力的个体差异中发挥了作用，我们需要证明改变大脑皮层的兴奋性同样也会改变意象的强度”。
这就是改变你的内部体验这一科幻式研究的由来。
提高温度
我们已经看到研究人员如何用电来测量你的视觉皮层的兴奋性：通电，看看需要多少电才能让你看到闪光。 起作用的震动越小，大脑皮层就越兴奋。 这种强烈但短暂的电流冲击是由电磁铁（TMS）引起的，就好比把火炉开到最大，只需一秒钟。 不过，神经科学家还可以使用一种稍有不同的电刺激方法，即用电池代替磁铁，施加较弱但持续的电流（tDCS）。 这更像是稍微提高燃烧器的温度，然后让它保持在那里。
当研究人员使用 tDCS 以持续的方式驱动少量电流时，他们会让大脑的某个区域变得更加兴奋，或者，如果他们将负极和正极互换，就会降低大脑的兴奋性（就像调低燃烧器的温度一样）。 不同之处在于，这种电刺激不会产生让研究人员测量大脑兴奋性的短暂效果，而是会保持足够长的时间，让研究人员能够暂时改变大脑部分区域的兴奋性。
有了这个工具，研究人员所要做的就是调整某人视觉皮层的兴奋性，看看这会不会导致他们的视觉更生动或更不生动。 根据之前的磷光体测量数据，我们可以预计，如果我们让你的视觉皮层更加兴奋，你看到的图像就会不那么生动；如果我们让它不那么兴奋，你看到的图像就会更加生动。
虽然这看起来简单明了，但还有另一个问题需要解决：我们如何才能确定您的生动性是否正在发生变化？ 您可能会觉得自己看到的图像比以前更生动或不那么生动了，但很难确定这种变化是如何发生的（尤其是当这种变化很微妙时）。
幸运的是，有一些方法可以测量视觉图像的生动程度，而不必依赖您的主观反馈。 这些研究人员为此使用的测试方法是双目对抗任务，简而言之，它的工作原理是这样的：
我给你的左眼看一个蓝圈，给你的右眼看一个红圈。 由于这些图像完全重叠，您无法同时看到两个图像，您的大脑必须选择看到哪个图像，经常要在看到蓝圈和红圈之间来回切换。 在给你看重叠的圆圈之前，先给你看一个蓝色的圆圈，让你的大脑先进入蓝色的圆圈，这样你就更有可能看到蓝色的圆圈，而不是红色的圆圈。 如果我在给你看重叠的圆圈之前，不先给你看一个蓝色的圆圈，而只是让你想象蓝色的圆圈，你还是会被引导到蓝色的圆圈上，而不是红色的圆圈上。 重要的是，视觉图像越生动，这种引物效应就越强。 因此，通过多次让你想象一个蓝色圆圈，向你展示重叠的圆圈，然后询问你看到的是哪个圆圈，我们可以客观地测量你的想象力有多生动。
您可以在我们的总结中阅读更多有关双眼对抗任务的信息，但就本文而言，您只需知道有一种客观的方法可以测量您的图像的生动程度。
因此，我们的研究人员现在有了两种工具：一种是调整视觉皮层兴奋性的工具，另一种是客观测量图像生动程度的工具。 有了这些信息，他们就能解决因果关系问题：视觉皮层的兴奋性是否会导致图像的生动程度。 研究人员让 60 人接受电刺激，以提高或降低他们视觉皮层的兴奋性，然后用双目对抗任务测试他们的生动程度。 以下是研究人员的发现：
令人惊讶的是，他们能够通过改变参与者视觉皮层的兴奋程度来改变他们对可视化的内在体验。 虽然你可能认为你的想象力是由你一个人控制的，但这些研究人员可以打开开关，改变你的想象力的生动程度。
需要注意的是，这种生动性的变化并不是白天和黑夜的变化。 受试者在接受电刺激时，他们的想象力并没有发生明显的变化。 甚至有可能，他们的视觉生动性并没有改变，相反，输入的电流在他们的大脑中引起了其他一些变化，进而导致了双眼对抗任务中的差异。 然而，大量研究表明，双目匹敌任务的变化确实与图像生动性的变化相一致，这表明这些参与者确实经历了心灵之眼的转变。
研究人员进行了扎实的研究，结果表明，最有可能的是，视觉皮层越兴奋，想象就越不生动，反之亦然。 为什么会这样，这对我们如何进行视觉化意味着什么？
爆米花艺术家
让我们回到代表视觉皮层神经元的爆米花罐。 请记住，非常兴奋的视觉皮层就像一锅热气腾腾的果核，随时都可能爆裂。 现在，假装你是一位实验艺术家，只在爆米花罐里画画，用热拨火棍戳戳这粒爆米花，又戳戳那粒爆米花，直到《蒙娜丽莎》出现在爆米花中。
如果这是你的目标，你是愿意在一锅热气腾腾、轻轻一碰就会爆裂的果核中工作，还是愿意在一锅清凉宁静、没什么动静的果核中工作？ 请记住，当一个内核爆炸时，很可能会引发其他内核爆炸。 那么，哪种壶能让你的杰作大放异彩，哪种壶又会让你的作品变得模糊不清呢？ 希望你选的是冷的、不激动的锅。 在一锅热气腾腾、轻轻一碰就会爆开的爆米花里画一幅画是不可能的，因为你的蒙娜丽莎最终会消失在所有意外爆开的爆米花中。
也许是出于同样的原因，一个热的、兴奋的锅会导致一个模糊的图像，一个更兴奋的视觉皮层会导致不那么生动的图像：有太多的噪音来绘制一幅清晰的图画。 然而，视觉皮层的兴奋程度越低，您能绘制的图像就越清晰。
谁在画这幅画？ 你的大脑中是否有一位实验艺术家，正在戳动神经元在你的视觉皮层上作画？ 从某种意义上说，有：你的前额叶皮层。 您可以把位于眼睛后面的这部分大脑看作是正常视觉的 “终点站”。
当你观看《蒙娜丽莎》时，画面首先进入你的眼睛，然后传送到大脑后部的视觉皮层，然后（通过非常复杂的轨道上的其他几站）到达前额叶皮层，前额叶皮层似乎能帮助你意识到这种感知。 但当你在脑海中想象蒙娜丽莎时，情况却恰恰相反：你的前额叶皮层会将信号直接发送到视觉皮层。
那么，视觉化就是我们的爆米花艺术家有一种在爆米花核上绘制图像的冲动。大脑成像研究支持这种类比，研究表明，当你想象一幅图像时，你的前额叶皮层会被激活，随后导致视觉皮层中的神经元发射。
我们已经知道了为什么对视觉皮层的电刺激可能会导致或多或少的生动想象，但对前额叶皮层的参与又能说明什么呢？ 我们能否用电来提高爆米花实验艺术家的技能？
利用与之前类似的设置，研究人员可以展示对前额叶皮层（而不是视觉皮层）的电刺激是如何改变视觉意象的。
事实证明，与我们的视觉皮层相反，提高前额叶皮层的兴奋性会使我们的想象更加生动，而降低这种兴奋性则会使我们的想象更加模糊。 玉米粒（或视觉皮层）的兴奋性会让艺术作品变得糟糕，而艺术家（我们的前额叶皮层）的兴奋性则会带来令人惊叹的艺术作品。 你可以想一想，通过向我们的大脑前部输入电流，刺激我们的前额叶皮层，我们就给了画家一个非常热的火钳，而不仅仅是一个温热的火钳，让她能够更精确地在玉米粒上画画。 改变电刺激，降低前额叶皮层的兴奋性，艺术家的工具就会变得过于冰冷，无法画出清晰的图画。
概括这一理论，我们可以说，想象非常生动的人要么前额叶皮层非常兴奋，要么视觉皮层不兴奋，或者两者兼而有之；反之，幻觉症患者要么前额叶皮层不那么兴奋，要么视觉皮层比较兴奋，或者两者兼而有之。
许多读者，尤其是患有幻觉症的读者，会很快问：电刺激能给你带来想象吗？ 如果你激发我的前额叶皮层，抑制我的视觉皮层，我的心眼会第一次看见吗？
不幸的答案是 “我们不知道”。 这项研究涉及的人的意象生动程度范围很广，并没有专门招募患有幻觉症的人，因此无法说明没有视觉意象的人是否会突然出现意象。 如果电刺激能增加中等视觉形象的人的生动性，那么它当然也有可能导致象觉障碍者看到形象。 然而，造成幻视的原因也完全有可能是大脑中的根本性差异，而这种差异超出了这些脑区的兴奋性，这表明无论使用多少电池、磁铁或黄貂鱼，都无法睁开盲人的心灵之眼。
虽然关于可视化和幻觉症还有很多东西需要学习，虽然想象的生动性肯定比前额叶和视觉皮层之间的相互作用更复杂，但这项研究让我们对想象有了更深入的了解。 正如我们所看到的，当研究人员使用电刺激来改变你的视觉或前额叶皮层的兴奋性时，他们似乎会调整你所体验到的图像的生动程度。 这无疑是 “可视化是视觉的反向 “这一理论的好兆头–视觉是图像进入眼睛并通过视觉皮层到达前额叶皮层，而心灵之眼的 “视觉 “则是将内部图像从前额叶皮层传到视觉皮层。
因此，虽然斯克里波尼乌斯只是在寻找治疗头痛的方法，但他可能是第一个操纵自己以外的心眼的人类。 虽然他们并不知道，但他的病人正在为更好地理解我们（并非所有人）如何以及为何将图像视觉化铺平道路。
关于可视化和导致幻觉症的大脑机制，我们还有很多东西要学，但其中很大一部分似乎与视觉皮层和前额叶皮层的兴奋程度有关。 为什么会存在这些差异，它们究竟是如何导致生动或不生动的想象的，这些仍有待观察。 最好把你的黄貂鱼放在附近。
