Thực hay Tưởng? Đây là Cách Não Phân Biệt

Phiên bản gốc của câu chuyện này xuất hiện trong Tạp chí Quanta.

Đây có phải là thực tế hay chỉ là tưởng tượng?

Những từ không chỉ là lời hát từ bài hát "Bohemian Rhapsody" của Queen. Chúng cũng là những câu hỏi mà não phải liên tục trả lời khi xử lý dòng tín hiệu hình ảnh từ mắt và hình ảnh tưởng tượng đang nảy lên trong trí tưởng. Các nghiên cứu quét não đã liên tục phát hiện ra rằng việc nhìn thấy một điều gì đó và tưởng tượng nó kích thích các mô hình hoạt động thần kinh rất giống nhau. Tuy nhiên, đối với hầu hết chúng ta, trải nghiệm chủ quan mà chúng tạo ra là rất khác nhau.

“Tôi có thể nhìn ra khỏi cửa sổ ngay bây giờ, và nếu muốn, tôi có thể tưởng tượng một con kỳ lân đang đi bộ dọc theo đường phố,” nói Thomas Naselaris, giáo sư đồng hành tại Đại học Minnesota. Đường phố sẽ trở nên thực tế và con kỳ lân thì không. “Rất rõ ràng với tôi,” ông nói. Hiểu biết rằng kỳ lân chỉ là huyền bí hầu như không ảnh hưởng đến điều đó: Một con ngựa trắng tưởng tượng đơn giản cũng sẽ trở nên không thực tế như vậy.

Vậy tại sao "chúng ta không liên tục mơ hồ?" Nadine Dijkstra, một nghiên cứu sinh sau đại học tại Đại học London, hỏi. Một nghiên cứu do cô dẫn dắt, gần đây được công bố trên Nature Communications, đưa ra một câu trả lời hấp dẫn: Não đánh giá những hình ảnh nó đang xử lý dựa trên một “ngưỡng hiện thực”. Nếu tín hiệu vượt qua ngưỡng, não nghĩ rằng đó là thực tế; nếu không, não nghĩ rằng đó là tưởng tượng.

Hệ thống như vậy hoạt động tốt hầu hết thời gian vì tín hiệu tưởng tượng thường yếu. Nhưng nếu một tín hiệu tưởng tượng mạnh đủ để vượt qua ngưỡng, não nhận nó như thực tế.

Mặc dù não rất thành thạo trong việc đánh giá hình ảnh trong tâm trí chúng ta, dường như “kiểm tra hiện thực như thế này là một cuộc đối đầu nghiêm trọng,” nói Lars Muckli, giáo sư ngành thị giác và thần kinh nhận thức tại Đại học Glasgow. Các phát hiện mới đặt ra câu hỏi về việc biến thể hoặc biến đổi trong hệ thống này có thể dẫn đến ảo giác, suy nghĩ xâm lấn, hoặc thậm chí là giấc mơ.

“Theo ý kiến của tôi, họ đã làm một công việc tuyệt vời trong việc đưa ra một vấn đề mà các nhà triết học đã tranh cãi suốt nhiều thế kỷ và định nghĩa mô hình với kết quả dự đoán và kiểm tra chúng,” Naselaris nói.

Nghiên cứu về hình ảnh tưởng tượng của Dijkstra bắt đầu vào những ngày đầu của đại dịch Covid-19, khi sự cô lập và phong tỏa làm gián đoạn công việc theo kế hoạch của cô. Cô bắt đầu xem xét về tưởng tượng trong văn chương khoa học và sau đó dành nhiều giờ để đọc các tài liệu lịch sử về cách các nhà khoa học kiểm tra khái niệm trừu tượng như vậy. Đó là cách cô tìm thấy một nghiên cứu năm 1910 do nhà tâm lý học Mary Cheves West Perky thực hiện.

Perky yêu cầu người tham gia tưởng tượng các loại trái cây khi nhìn vào một bức tường trống rỗng. Trong lúc họ làm như vậy, cô âm thầm chiếu hình ảnh vô cùng mờ nhạt của những loại trái cây đó - mờ đến mức khó nhìn thấy - lên tường và hỏi người tham gia liệu họ có thấy điều gì không. Không ai trong số họ nghĩ rằng họ thấy bất kỳ điều gì thực tế, mặc dù họ nhận xét về sự sống động của hình ảnh tưởng tượng của họ. “Nếu tôi không biết rằng mình đang tưởng tượng, tôi đã nghĩ rằng đó là thực tế,” một người tham gia nói.

Kết luận của Perky là khi quan điểm của chúng ta về một điều gì đó khớp với điều chúng ta biết mình đang tưởng tượng, chúng ta sẽ giả định rằng đó là tưởng tượng. Cuối cùng, trong tâm lý học, nó trở thành hiện tượng Perky. “Đó là một kinh điển lớn,” nói Bence Nanay, giáo sư tâm lý triết học tại Đại học Antwerp. Điều đó trở thành một “điều bắt buộc khi bạn viết về hình ảnh để bày tỏ ý kiến về thí nghiệm Perky.”

Vào những năm 1970, nghiên cứu tâm lý Sydney Joelson Segal đã làm sống lại sự quan tâm vào công việc của Perky bằng cách cập nhật và điều chỉnh thí nghiệm. Trong một nghiên cứu theo dõi, Segal yêu cầu người tham gia tưởng tượng một cái gì đó, như bức tranh đô thị New York City, trong khi anh chiếu một cái gì đó khác mờ nhạt lên tường - như một quả cà chua. Những gì người tham gia nhìn thấy là sự kết hợp giữa hình ảnh tưởng tượng và thực tế, chẳng hạn như đô thị New York City vào lúc hoàng hôn. Các kết quả của Segal cho thấy rằng cảm nhận và tưởng tượng đôi khi có thể “hoà quyện một cách đây đó,” theo lời của Nanay.

Không phải tất cả các nghiên cứu nhằm mô phỏng các kết quả của Perky đều thành công. Một số trong số chúng liên quan đến việc lặp lại thử nghiệm cho người tham gia, làm nhiễm bẩn kết quả: Một khi mọi người biết bạn đang cố kiểm tra điều gì, họ thường thay đổi câu trả lời của họ thành những gì họ nghĩ là đúng, Naselaris nói.

Vì vậy, Dijkstra, dưới sự hướng dẫn của Steve Fleming, một chuyên gia về nhận thức ẩn tưởng tại Đại học College London, đã thiết lập một phiên bản hiện đại của thí nghiệm để tránh vấn đề này. Trong nghiên cứu của họ, người tham gia không bao giờ có cơ hội chỉnh sửa câu trả lời của họ vì họ chỉ được kiểm tra một lần. Công việc mô phỏng và kiểm tra hiện tượng Perky và hai giả thuyết đối lập khác về cách não phân biệt thực tế và tưởng tượng.

Một trong những giả thuyết thay thế đó nói rằng não sử dụng cùng mạng lưới cho thực tế và tưởng tượng, nhưng máy quét não từ hình ảnh magnetic resonance imaging (fMRI) không có độ phân giải đủ cao để các nhà thần kinh học phân biệt sự khác biệt trong cách mạng lưới được sử dụng. Một trong những nghiên cứu của Muckli, ví dụ, gợi ý rằng ở vỏ thị giác của não, nơi xử lý hình ảnh, trải nghiệm tưởng tượng được mã hóa ở một tầng nông hơn so với trải nghiệm thực tế.

Với hình ảnh não chức năng, “chúng ta đang nhìn mờ mắt,” Muckli nói. Trong mỗi điểm ảnh tương đương trong một quét não, có khoảng 1.000 neuron, và chúng ta không thể nhìn thấy mỗi neuron đang làm gì.

Giả thuyết khác, được đề xuất bởi các nghiên cứu do Joel Pearson tại Đại học New South Wales dẫn đầu, là các con đường giống nhau trong não mã hóa cả tưởng tượng và nhận thức, nhưng tưởng tượng chỉ là một hình thức yếu hơn của nhận thức.

Trong thời kỳ phong tỏa do đại dịch, Dijkstra và Fleming tuyển dụng cho một nghiên cứu trực tuyến. Bốn trăm người tham gia được yêu cầu nhìn vào một loạt hình ảnh nhiễu sóng và tưởng tượng các đường chéo nghiêng qua chúng về bên phải hoặc trái. Giữa mỗi thử nghiệm, họ được yêu cầu đánh giá độ sống động của hình ảnh trên một thang điểm từ 1 đến 5. Những người tham gia không biết là trong thử nghiệm cuối cùng, các nghiên cứu viên dần dần tăng cường độ sáng của một hình ảnh phóng chiếu mờ của các đường chéo—nghiêng về hướng mà người tham gia được bảo tưởng tượng hoặc nghiêng về hướng ngược lại. Sau đó, các nghiên cứu viên hỏi người tham gia xem họ thấy có thật hay tưởng tượng.

Dijkstra mong đợi cô sẽ tìm thấy hiệu ứng Perky—rằng khi hình ảnh tưởng tượng khớp với hình ảnh được chiếu, người tham gia sẽ nhìn thấy hình chiếu như sản phẩm của trí tưởng tượng của họ. Thay vào đó, người tham gia thường nghĩ rằng hình ảnh đó thực sự ở đó.

Tuy nhiên, ít nhất là có một dấu vết của hiệu ứng Perky trong những kết quả đó: Những người nghĩ rằng hình ảnh đó thực sự ở đó nhìn thấy nó sống động hơn so với những người nghĩ rằng đó là tưởng tượng của họ.

Trong thử nghiệm thứ hai, Dijkstra và đội ngũ của cô không trình bày một hình ảnh trong thử nghiệm cuối cùng. Nhưng kết quả vẫn giống nhau: Những người đánh giá những gì họ đang thấy là sống động hơn cũng có khả năng cao hơn là đánh giá nó là thực tế.

Những quan sát này cho thấy rằng hình ảnh trong tâm trí chúng ta và hình ảnh thực tế được nhận thức trong thế giới có thể được kết hợp với nhau, Dijkstra nói. “Khi tín hiệu kết hợp này đủ mạnh hoặc sống động, chúng ta nghĩ rằng nó phản ánh thực tế.” Có thể có một ngưỡng nào đó trên đó tín hiệu thị giác cảm thấy thực tế đối với não và dưới đó tín hiệu cảm thấy tưởng tượng, cô nghĩ. Nhưng cũng có thể có một liên tục dần dần hơn.

Để hiểu điều gì đang xảy ra trong não khi cố gắng phân biệt thực tế và tưởng tượng, các nghiên cứu viên đã phân tích lại hình ảnh não từ một nghiên cứu trước đó, trong đó 35 người tham gia tưởng tượng và nhận thức rõ ràng các hình ảnh khác nhau, từ cái nồi tới con gà.

Phù hợp với các nghiên cứu khác, họ nhận thấy rằng các mô hình hoạt động trong vỏ thị giác trong hai tình huống là rất tương tự. “Tưởng tượng sống động giống như nhận thức hơn, nhưng việc nhận thức yếu có phải giống như tưởng tượng hay không thì không rõ lắm,” Dijkstra nói. Có những gợi ý rằng nhìn vào một hình ảnh mờ có thể tạo ra một mô hình tương tự như tưởng tượng, nhưng sự khác biệt không quan trọng và cần được kiểm tra kỹ hơn.

Rõ ràng rằng não phải có khả năng điều chỉnh mức độ mạnh mẽ của hình ảnh tâm trí để tránh nhầm lẫn giữa tưởng tượng và thực tế. “Não phải thực hiện một màn biểu diễn rất cẩn thận,” Naselaris nói. “Theo một cách nào đó, nó sẽ giải thích hình ảnh tâm trí cũng chính xác như nó làm với hình ảnh thị giác.”

Họ phát hiện rằng sức mạnh của tín hiệu có thể được đọc hoặc điều chỉnh trong vỏ trước, nơi phân tích cảm xúc và ký ức (trong số các nhiệm vụ khác). Nhưng vẫn chưa rõ điều gì xác định sự sống động của một hình ảnh tâm trí hoặc sự khác biệt giữa sức mạnh của tín hiệu tưởng tượng và ngưỡng thực tế. Có thể là một loại chất truyền thần, thay đổi kết nối nơ-ron hoặc điều gì đó hoàn toàn khác, Naselaris nói.

Nó thậm chí có thể là một tập hợp nơ-ron khác nhau, chưa xác định, đặt ra ngưỡng thực tế và quyết định liệu một tín hiệu có nên được đưa vào một con đường cho hình ảnh tưởng tượng hay một con đường cho những hình ảnh thực sự nhìn thấy - một phát hiện mà sẽ kết nối gọn gàng giữa giả thuyết đầu tiên và thứ ba, Muckli nói.

Ngay cả khi các kết quả khác nhau so với kết quả của riêng anh ta, hỗ trợ giả thuyết đầu tiên, Muckli thích dòng lý luận của họ. Đó là một “bài báo hứng thú,” ông nói. Đó là một “kết luận hấp dẫn.”

Nhưng tưởng tượng là một quá trình liên quan đến nhiều hơn là chỉ nhìn vào một vài đường trên nền ồn, nói Peter Tse, giáo sư nghiên cứu về não bộ tại Dartmouth College. Tưởng tượng, ông nói, là khả năng nhìn vào nghĩa là gì trong tủ của bạn và quyết định nấu ăn, hoặc (nếu bạn là anh em Wright) là lấy một cánh quạt, gắn nó vào cánh và tưởng tượng nó bay.

Sự khác biệt giữa các kết quả của Perky và Dijkstra có thể hoàn toàn do sự khác biệt trong quy trình của họ. Nhưng họ cũng gợi ý một khả năng khác: rằng chúng ta có thể nhìn nhận thế giới khác hẳn so với tổ tiên của chúng ta.

Nghiên cứu của cô không tập trung vào niềm tin về hiện thực của một hình ảnh mà hơn là về “cảm giác” của hiện thực, Dijkstra nói. Các tác giả suy đoán rằng do hình ảnh được chiếu, video và các biểu tượng khác về hiện thực trở nên phổ biến trong thế kỷ 21, não của chúng ta có thể đã học cách đánh giá hiện thực một chút khác biệt so với những người chỉ cách đây một thế kỷ.

Ngay cả khi những người tham gia trong thí nghiệm này “không mong đợi thấy điều gì, điều đó vẫn là mong đợi hơn so với nếu bạn đang ở năm 1910 và bạn chưa bao giờ thấy một máy chiếu trong đời bạn,” Dijkstra nói. Ngưỡng hiện thực ngày nay có lẽ thấp hơn nhiều so với quá khứ, vì vậy có thể mất một hình ảnh tưởng tượng có độ rõ nét cao hơn nhiều để vượt qua ngưỡng và làm rối não.

Các kết quả mở ra những câu hỏi liệu cơ chế có thể liên quan đến một loạt các điều kiện mà sự phân biệt giữa tưởng tượng và cảm nhận tan biến. Dijkstra suy đoán, ví dụ, rằng khi người ta bắt đầu lảo đảo vào giấc ngủ và thế giới thực bắt đầu hòa quyện với thế giới mơ, ngưỡng hiện thực của họ có thể giảm xuống. Trong các tình trạng như tâm thần phân liệt, nơi có một “sự phá hủy tổng quát về hiện thực,” có thể có một vấn đề về hiệu chuẩn, Dijkstra nói.

“Trong trạng thái mất trí, đó có thể là do hình ảnh của họ quá tốt đến mức nó chỉ cần đạt ngưỡng đó, hoặc có thể là ngưỡng của họ đã bị lệch,” nói Karolina Lempert, giáo sư trợ giảng tâm lý tại Đại học Adelphi, người không tham gia vào nghiên cứu. Một số nghiên cứu đã phát hiện ra rằng ở những người gặp ảo giác, có một loại cảm giác tăng cường, ngụ ý rằng tín hiệu hình ảnh được tăng cường. Nhưng cần thêm nghiên cứu để xác định cơ chế mà ảo giác xuất hiện, cô thêm. “Cuối cùng, hầu hết mọi người có trải nghiệm về hình ảnh sống động không gặp ảo giác.”

Nanay nghĩ rằng nghiên cứu về ngưỡng hiện thực của những người có khả năng tưởng tượng mạnh mẽ, gọi là hyperphantasia, sẽ thú vị. Tương tự, có tình huống mà người ta trải qua những trải nghiệm tưởng tượng mạnh mẽ mà họ thường nhầm lẫn với hiện thực, như khi mê mải dưới tác động của các loại thuốc gây ảo giác hoặc trong giấc mơ tự giác. Trong các tình trạng như rối loạn căng thẳng sau chấn thương, người ta thường “bắt đầu nhìn thấy những điều mà họ không mong muốn,” và cảm giác đó thậm chí còn thực tế hơn nên, Dijkstra nói.

Một số vấn đề này có thể liên quan đến sự thất bại trong cơ chế não bình thường giúp đưa ra những phân biệt này. Dijkstra nghĩ rằng việc nghiên cứu ngưỡng hiện thực của những người có aphantasia, khả năng không thể tưởng tượng hình ảnh tâm trí một cách có ý thức, có thể làm cho điều này trở nên có hiệu quả.

Cơ chế mà não phân biệt giữa thế giới thực và thế giới tưởng tượng cũng có thể liên quan đến cách nó phân biệt giữa hình ảnh thực và giả mạo (không chân thực). Trong một thế giới nơi mô phỏng ngày càng gần với hiện thực, việc phân biệt giữa hình ảnh thực và giả mạo sẽ ngày càng khó khăn hơn, Lempert nói. “Tôi nghĩ rằng có lẽ đó là một câu hỏi quan trọng hơn bao giờ hết.”

Dijkstra và đội ngũ của cô đang làm việc để điều chỉnh thí nghiệm của họ để hoạt động trong một máy quét não. “Bây giờ khi phong tỏa đã kết thúc, tôi muốn nhìn vào não một lần nữa,” cô nói.

Cô hy vọng sẽ có thể tìm ra liệu họ có thể can thiệp vào hệ thống này để làm cho tưởng tượng trở nên thực tế hơn. Ví dụ, thực tế ảo và các cụm não hiện đang được nghiên cứu để điều trị y tế, như giúp những người mù nhìn lại. Khả năng làm cho trải nghiệm cảm nhận trở nên thực tế hơn hoặc ít thực tế hơn, cô nói, có thể rất quan trọng đối với những ứng dụng như vậy.

Điều này không phải là điều quái dị, khi hiện thực là một khái niệm được xây dựng bởi não.

Dưới tấm sọ của chúng ta, mọi thứ đều được tạo ra,” Muckli nói. “Chúng ta hoàn toàn xây dựng thế giới, với sự phong phú và chi tiết và màu sắc và âm thanh và nội dung và sự hứng thú. … Nó được tạo ra bởi các tế bào thần kinh của chúng ta.

Điều đó có nghĩa là thế giới thực của một người sẽ khác biệt so với thế giới thực của người khác, Dijkstra nói: “Đường giữa tưởng tượng và thực tế không thể nào là chặt chẽ như vậy.

Bài viết gốc được tái in với sự cho phép từ Quanta Magazine, một tờ báo độc lập về biên tập của Quỹ Simons, có nhiệm vụ là nâng cao sự hiểu biết của công chúng về khoa học bằng cách đưa ra các phát triển nghiên cứu và xu hướng trong toán học, và các ngành khoa học tự nhiên và cuộc sống.