艾先生对自己大脑如何运作非常好奇。虽然他现在生活在一个完全黑白的世界，但他依然会被不同照明条件下的变化深深触动。例如，正常情况下，他感觉红色的物体是黑的，但在晚霞的长光线中会变亮，这会让他推断出该物体是红色的。如果照明度突然发生变化，比如打开一盏荧光灯，这个现象则会非常明显。他说自己处于充满变化的世界，一个明暗随着照明波长起伏的世界，这与他先前相对稳定、固化的颜色感觉形成强烈的对比。3

当然，所有这一切用经典颜色理论解释起来都非常困难。如此一个简单的过程，光通过棱镜分解与复合的过程到神经的类推，几乎无法解释现实生活中颜色感知的复杂性。

18世纪晚期，歌德被经典色彩理论和现实的冲突深深震撼。他强烈地意识到惊人的现实：色彩的阴影和色彩的余象的感官认识上的真实情况，连续的照亮对色彩呈现出的效果，色彩与其他视觉幻象。他认为这是颜色理论的基石，并把这些作为信条来宣讲：“视觉幻象就是视觉真相。”歌德所关注的方式，正是我们观察色彩和光线的实际方式，正是我们用色彩来创造世界、创造幻象的方式。这是牛顿物理无法解释的，只有用大脑中未知的规律来解释，他说：“视觉幻象是神经病学方面的真相。”

歌德的色彩理论专著《论色觉》（他认为等同于他全部的诗集），基本上被同代人忽视，并不断游离于伟大诗人的异天开和伪科学之间。但是，科学本身对歌德的异类理论并不完全麻木不仁，事实上，亥姆霍兹在许多场合都对其不吝钦佩之辞，最后一次是在1892年。亥姆霍兹完全清楚物体色彩保持的颜色恒常，以便我们可以对之归类并明白我们看到了什么，而不管照明光的波长如何起伏不定。例如，虽然一个苹果的反射光真实的波长依照度而变化，但我们仍然观察到它是一贯的红色。很显然，这并不是波长到颜色的简单转化。亥姆霍兹认为，还存在其他与光源无关的方式，他视之为无意识的推测或判断（尽管他没有投入过多精力去解释这种判断出现在何处）。对他而言，颜色恒常是一个特例，由此我们可以从纷乱的感觉流中来获知普遍的稳定的恒常性，如果我们的感知仅仅是对不可预知及无常的受体冲击的消极反射，那么就不可能出现我们接触到的世界。

克拉克·麦克斯韦与亥姆霍兹是同时代的人，他从学生时代开始就着迷于色觉的神秘，他正式提出了基原色及混合色的概念，通过发明色陀螺（陀螺表面使用混合色，当它旋转的时候，显示灰白色），他还配以图示，图上是三把斧子，一个彩色三角形，表示用三种基原色通过不同的混合能够创造出各种色彩。这些为他最伟大的证明做好了准备。1861年，尽管事实上那时的摄影胶片本身还是黑白的，但他通过三次拍摄一个彩带，通过红、绿、紫过滤器，使彩色摄影成为可能。在获得了三个颜色分离图像的前提下，他就能在一个屏幕上将它们叠加到一起，通过相应的过滤器投射每一个图像。突然，彩带显现出了彩色，他认为这就是大脑感知色彩的方式，将色分离的图像合到一起，或通过神经的互相关联，就像他在幻灯论证法中证明的一样。

麦克斯韦敏锐地意识到这个叠加过程的缺陷：彩色摄影绝不会忽略照明，色彩随着光波长的变化而改变。

1957年，也就是在麦克斯韦著名的证明过去90年后，“一步摄影”和波拉公司创始人、天才理论者和实践家埃德温·兰德，提出了一个更令人震撼的视觉感知摄影证明。与麦克斯韦不同，他制作了两张黑白图像（使用的是分光摄影机，以便能从同一视角同时透过相同的镜头），并应用双镜头投影仪在屏幕上进行双重混合。他使用双过滤处理图像，一个通过长波（红光）过滤，一个通过短波（绿光）过滤，第一幅图像通过红光过滤投射，第二幅使用未进行过滤的普通白光。不可思议的事发生了，一个年轻女性的照片马上呈现出全彩色：棕色头发，蓝白相间的眼睛，红色外套，蓝绿的衣领，如同兰德后来描述的那样，真是令人惊讶的自然人体色调。这些彩色从哪里来？如何产生？答案看起来并不像来自摄影或光源本身。这些极具影响并直观的证明，呼应了歌德所说的色彩幻觉，该幻觉的的确确由大脑所建并阐明了这样一个神经学真理：彩色并不是外部事物，也不像经典理论认为的那样，与波长存在自发联系。

这些实验一开始就被搁置起来，如同中世纪的异类一样。人们以现存的理论无法解释这一切，但又不能明确地提出新的理论。在这种状况下，观察者恰当的色彩认知可能影响感知。因此，兰德决定以完全抽象的、多彩的展示，包括用几何图形的彩纸来代替为人们所熟知的自然世界的图像，这样，对该看到哪种颜色就不会有思维暗示。用彩纸的几何块，以便无法预测该看到什么颜色。这些抽象展示与蒙德里安的绘画作品相似，兰德将其命名为“蒙德里安色彩”。通过使用三种投射仪，分别用长波红光、中波绿光、短波蓝光过滤，兰德证实，如果表面形成部分复合多彩图像，在其表面反射的光波长和感知的色彩间并无简单关系。

如果把一个看起来是绿色的单色块从它周围的色彩中分离开来，那么无论采用何种照明光束，它仅呈现白色或灰白色。因此，兰德认为，绿色块并不是内在的绿色，而是周围的蒙德里安色彩赋予其绿色。

牛顿经典颜色理论是褊狭的，也是绝对的，即从各点反射的光波长赋予物体颜色。相形之下，兰德的结果既不褊狭，也不绝对，靠的是对整个画面的纵观，以及每一点反射光的波长结构和从其周围反射光的波长结构的比较。这有可能是一个连续相关，有视野各部分与其自身周围事物的比较，最终才得到总的合成体。兰德认为，这一计算进程及相关性蕴涵着固定的正式规则。他能预言，在不同的条件下，观察者能感知到何种颜色。他为此设计出一种称为“彩色立方体”的算法，实际上就是大脑对多色彩复杂表面的每一部分不同波长亮度的比较，鉴于麦克斯韦的色彩理论和原色三角是基于加色法概念，兰德的模式是一种比较。他实际上提出两种比较，一种是在某一场景中所有表面在一种波长内的反射的比较，或叫做波段（用兰德的话说就是“亮度记录”），另一种就是三种波段（大致与红光、绿光、蓝光波长对应）的三种分别亮度记录。第二种对比生成颜色。兰德自己也尽力避免说明这些运作基于大脑中哪一特别部位，并谨慎地称其理论为“视网膜+皮层”理论，意即视网膜与皮层的多部位相互作用。

如果兰德从心理生理学角度对我们如何看到颜色这个问题的处理方式，是让被试者讲出他们在变化着的光线下是如何看到复杂的彩色马赛克的，那么，伦敦的研究者塞米尔·泽基则是从生理学角度来处理这个问题的。他早在20世纪70年代有了关键的发现，描述了位于猴子纹前皮质大脑两侧的一小块区域细胞（就是后来被称为V4的区域），专门对颜色作出感应（泽基称之为色彩密码细胞）。因此，在维尔布兰德推测大脑存在特殊颜色中枢后90年，泽基最终证实了它的存在。

早在50年前，知名的神经科医生戈登·霍姆斯，在检查了因枪击致视网膜损伤而引起视力缺陷的200例病人之后发现，他们中没有一例是简单的全色盲症。他随即否认孤立的大脑全色盲症会出现。来自这样一位伟大权威的否定，使得所有围绕此主题的临床兴趣终结。泽基不可辩驳的证明震撼了整个神经学界，唤醒了对这一领域多年的忽视。他在1973年发表的文章中，出现了新的色盲症，目前已被新的脑图像技术（如CAT、MRI、PET、SQUID等）所检验，这些是以往神经学者无法获得的。现在，我们第一次看到人脑识别色彩的区域在哪里。尽管许多病例还存在这样那样的问题（诸如视野、视觉失认症、失读症等），但关键损害看来就是在介质结合皮层，与猴子V4区域相似。在20世纪60年代，猴子的V1区主要视觉皮层存在特异受光细胞，而对颜色无应答，而在70年代早期，泽基发现V4区存在另外对颜色有应答而对波长无应答的细胞，然而，这些V4细胞从V1细胞处接受冲动，它们通过V2中间结构区结合。而且V4细胞接受了很多视野信息。兰德理论推测的两种阶段现在可能有了解剖学和神经学的支持，光度记录了V1波长敏感细胞提取的各个波段，唯独在V4色彩密码细胞中通过比照和相关性产生颜色。事实上，每个细胞都扮演着兰德式关联物和亥姆霍兹判断。

像其他早期的动作、深度、感知视觉进程一样，色觉不需要先验知识，并不由学习和经验决定，而是像神经学家所言是从下至上的过程。对V4区的电磁刺激实验可以产生颜色，观察到所谓的彩色环和晕。但现实生活中的色觉是人们全部体验中的重要部分，与我们的类别和价值相联系，成为我们生命的一部分。V4可能是最终色彩发生器，与大脑中其他系统相互转化，相互传递信息，甚至可能被其调制。整合达到了相当高的程度，就是色彩与记忆、期望、协作融合，创造出一个共鸣而具重要意义的世界。

无法重拾的视觉

艾先生不仅是大脑色盲的纯病例，而且是一个非常智慧和专业的见证者。他擅长描绘和报告他所经历的一切。我还记得当我们第一次见面的时候，他描述那种物体和表面在不同光线下的起伏，真可以说是只见波长不见色彩。这种经历与他之前的经历如此不同，如此奇异，如此反常，以致他当时几乎无法进行描述和类比。

当我打电话与泽基教授谈及这个独特病例时，他非常激动，也很惊诧，尤其想知道，如果对艾先生进行蒙德里安测试会有什么结果，他和兰德只是用这种方法来测试视力正常的人和动物。他立刻动身来到纽约并加入我们的团队（眼科专家鲍勃·瓦舍，神经生理学家S和我），随后对乔纳森进行了综合测试。以前还没有以这种方式测试过哪个色盲症患者。

我们使用了一幅非常复杂和壮丽的蒙德里安的画作，它经由白光或红光、绿光、蓝光照射。照射光强度恒定。

艾先生能够分辨大部分的几何形状，尽管那只是由不同的灰色阴影组成，但他能立即归类于1至4灰阶，虽然他不能辨别色彩边界（例如，白光照射下，红和蓝同时出现，他看到的是黑色）。随着过滤片快速、随机地切换，所有形状的灰阶值发生了急剧的变化，先前无法辨认的阴影变得差异巨大，所有阴影（除了真黑）都或显著或微妙地随着照明光束的变化而改变（绿区中波长光下看成白色，白光或短波长光下看成黑色）。艾先生能立即作答并且回答一致（即使一个拥有完美记忆力、具有最新色彩理论的深厚知识的正常人，也很难作出如此即时不变的正确判断）。很明显，艾先生能够辨别波长，但他不能进一步将此转化为色彩，也不能从大脑和精神层面构建色彩。

这一发现不仅澄清了问题的本质，而且精确定位了艾先生的麻烦所在。艾先生的初级视皮层完好无损，损害主要集中于次级视皮层，虽然人类的这个区域非常小，但我们对颜色的所有感知、想象和记忆色彩的能力、对色彩生动世界的感知，无不依赖于它们的整合。厄运摧毁了艾先生大脑中一块仅有豆子大小的区域，于是他的整个生活为之改变。

蒙德里安测试已经证实了损害所在区域，我们现在关注的是，能否通过大脑扫描观察到，但计算机辅助测试（CAT）和核磁共振成像（MRI）却显示完全正常，这可能是因为现代扫描技术在显示V4区域的片状损伤方面仍存不足，也有可能是代谢损害而非结构损伤，或者主要损伤并不在V4区域，而在V1区的斑状带或V2区的纹状带。

泽基和弗朗西斯·克里克都曾经强调，斑状带和纹状带代谢活动非常活跃，并且可能易受损伤，即使是氧气量的暂时性降低也是如此。克里克（我和他非常详尽地讨论过该病例）怀疑艾先生是否遭受过一氧化碳中毒，因为这可以经由影响色觉区血液氧浓度导致色觉病变。他推断艾先生受过汽车泄露的尾气中的一氧化碳影响，抑或那次交通事故也可能导致此种影响。

但所有这一切仅具学术意义。三个月后，艾先生的色盲症依旧，他的对比视力还一直处于受损的状态。3我们还不能说，一些继发性脑部色盲症病例得到改善，我们仍然对导致了艾先生大脑损伤的原因一无所知，一氧化碳的毒素、车祸影响、脑部视觉区血量缺陷，还有中风等都只是猜测。尽管他现在状况稳定，但预后不明确。