大脑的故事

Posted on Dec 08, 2022 (Update: Dec 09, 2022)

标签： 科普 

我们的过去并非一段段忠实的记录。相反，它是一次次重构，有时几乎是编故事。

你情不自禁地用现在涂改过去。因此，对同一件事的感知，在你人生的不同阶段很可能有很大差异。

记忆的敌人不是时间，而是其他记忆。

– 大卫·伊格曼 《大脑的故事》

前段时间网上热议究竟是“天将降大任于是人也”还是“天将降大任于斯人也”，虽然教科书摆事实证明课本上确实一直都是「是」版，但还是有很多网友坚称自己当初学的是「斯」版。前几天蹭车去奥特莱斯购物的返程在某中餐厅用餐，一进门，首先映入眼帘的是一幅署名为贾平凹的书法字“星随平野阔，月涌大江流”……

本家 W 兄便立马指出，难道不是“星垂平野阔”吗？而我又像面对「是」与「斯」的问题一样，毫无立场的中庸者，似乎别人说什么多对，只能掏出手机验证一下。

这两种情况我觉得都可以简单概括成当初语文背诵特别不扎实，没有建立深刻的印象。别人随便说个相似的，自己就很难分辨。

但最近还遇到另外一个现象，前后几分钟之内自己就“更改了”记忆。简而言之，我碰到一个异常的微信登录问题¹，可能因为自己刚好刷到一个质疑微信会被他人登录的帖子，所以下意识地觉得出了个“大新闻”，自己也被登录了，于是实时与好友分享自己的探案过程。

我：那个时间戳 17:35 我还在外面跑步，十分确信电脑端没有登录

之所以会说电脑端没有登录是因为在探案的时候微信确实还没有登录，而且我记得是在跑步之前因为程序故障而退掉的，所以说是“十分确信”跑步的时候还没有登录。而且在给好友发这条消息时，还停顿了几秒确定了下是跑步之前发生程序故障的。

然而继续探案发现，程序故障的时间点刚好是异常登录的时间点，这说明刚刚的记忆是错误的，它只是自己“编出来”迎合自己最开始觉得有“大新闻”的倾向。

但话说回来，上述基于回忆的复盘又有多可靠呢……

所以自己觉得记忆十分具有迷惑性，但这一切是为什么呢，于是翻开了这本《大脑的故事》试图寻找答案……

当然此书不仅仅是关于记忆，而是对大脑更丰富更全面的介绍。

第一章 我是谁

硬接线 vs 现场接线

• 硬接线：动物大脑按预设程序接线的方式
• 现场接线：人类大脑的接线方式
  • 出生时，婴儿的神经元是相互独立的、未连接的
  • 两岁时，小孩子拥有超过 100 万亿个突触，是成年人的两倍
  • 童年之后，青春期开始前：前额叶皮质长出新的细胞和新的连接（即突触），为大脑塑型创造新通路。

青少年情绪高度敏感，控制情绪的能力比成年人要弱

• （成熟的）伏隔核：寻求愉悦相关的脑区，青少年时活跃度跟成年人一样高
• （不成熟的）眼眶皮质：与决策、注意和模拟未来结果有关，活跃度跟童年时差不多

记忆

• “时间变慢”的原理：身处危机之时，我们会对时间产生预期判断，多数情况下我们是在“回顾”时间，所以时间的长短体现的是记忆的密度。（weiya 注：原文这段实则出现在作者简介部分。）
• 记忆并不是一段视频，不能准确地记录你人生的每一个瞬间；它是来自往昔时光的一种脆弱的大脑状态，你要回想，它才浮现。
• 记忆的敌人不是时间，而是其他记忆。
• 你情不自禁地用现在涂改过去。因此，对同一件事的感知，在你人生的不同阶段很可能有很大差异。
• 我们的过去并非一段段忠实的记录。相反，它是一次次重构，有时几乎是编故事。
  • 不是所有的细节都准确无误。一些细节是别人讲给我们的，另一些是我们自己补充的，我们认为当时肯定就是那样。
  • 所以，如果你完全根据自己的回忆来回答你是什么人，你的身份就变成了一段奇异的、不断变化的、不定的故事。
• 记忆的目的不光是记录以前发生的事情，还让我们能设想未来。为想象明天的海滩体验，大脑里的海马扮演了关键角色：重新组合来自过去的信息，将其组装成一幅未来的画面。

衰老

• 修女去世后捐献的大脑实验：保护大脑并帮助它尽量长久地保持我们的内在本质是可行的。我们无法阻止衰老的过程，但通过练习认知工具箱的所有技能，我们或许能够延缓这个过程。

意识

第二章 我们如何感知世界

• 视觉系统并不像摄像头。
• 视觉发育也需要身体的运动。

内部模型：远在大脑接受来自眼睛和其他感官的信息之前，它自己就在生成现实。

• 丘脑：头前部的眼睛和头后部的视觉皮质之间，大多数感官信息通过这里，连接到皮质的相应区域。
• 视觉信息进入视觉皮质，所以从丘脑到视觉皮质有着数量庞大的连接。
• 惊讶的是：在相反的方向上，即从视觉皮质到丘脑的方向上，连接数目是前者的 10 倍

人不是每一刻都在利用感官不断从头重建现实，而是用大脑已经构建起来的模型跟感官信息相比较，对模型不断更新、精炼、纠正。

颜色是周围世界具有的一个基本特质。但在外部世界里，颜色实际上并不存在。颜色是对波长的阐释，只存在于大脑内部。

如果梦境和清醒状态相互交织、难以区分，甚至无法区分，那会是什么情况？有一些人，大约占总人口的 1%，就无法区分梦境与现实，他们的现实骇人且势不可挡。

weiya: 想起了前段时间刷剧看到的“黄梅杀”情节，看来并非完全杜撰啊，现实可能会比戏剧更戏剧更难以置信。

第三章 谁说了算

脑电图是监听来自神经元的整体电活动的一种方法。我们在人的头皮表面上放置小电极以接收“脑电波”（口语词汇，指下层复杂神经活动产生的平均电信号）

1924 年，德国生理学家兼精神病学家汉斯·贝格尔 (Hans Berger) 首次记录了人类的脑电波。

20 世纪三四十年代，研究人员确定了若干种不同的脑电波：

• 睡眠期出现的 δ 波（低于 4Hz）
• 与睡眠、深度放松和视觉想象相关的 θ 波 (47 Hz)
• 人放松且平静时出现的 α 波 (8 ~ 13 Hz)
• 思考活跃、解决问题时的 β 波 (13 ~ 38 Hz)

之后还识别了处在其他范围的重要脑电波

• 与推理和计划等专注的精神活动相关的 γ 波 (39 ~ 100 Hz)

我们的整体大脑活动是所有这些不同频率的组合，但取决于我们正在进行的行为，组合中会主要展现某一频率。

• 熟能生巧：通过练习，技能被写入了大脑的微观结构。
  • 叠杯冠军奥斯汀·纳贝尔
  • 心流期间，大脑进入“额叶低功能” (hypofrontality) 的状态：前额叶皮质的一部分暂时变得不怎么活跃了，这些都是参与抽象思维、规划未来、专注于人的自我意识的部位。
  • 无意识大脑能够高速运转，而意识大脑慢得根本跟不上
• 有意做某事容易适得其反：
  • 对于自动化技能，有意识地加以干预，往往会使其表现变差。习得的熟练动作，哪怕非常复杂，最好还是不要加以干涉。
• 内隐自我主义 (implicit egotism): 我们容易被那些映射出自我的东西所吸引
  • 社会心理学家布雷特·佩勒姆 (Brett Pelham) 研究团队的发现：名叫 Dennis 或 Denise 的牙医，以及叫 Laura 或 Laurence 的律师，从统计比例上看明显过多。
  • 心理学家约翰·琼斯 (John Jones): 许多已婚夫妇都有相同的名字首字母。

weiya: 在美帝餐厅会经常被问叫什么名字，想起前几天 G 分享的一件趣事，他老板叫 Jason，于是他们实验室的人出去吃饭都会自称 Jason。我在想，倘若某天有好事者研究，会发现某领域的大佬都叫 Jason，重新用 Jason 定义了该领域的名字。

• 西格蒙德·弗洛伊德：第一个解释无意识的隐形深度的人
  • 对于患者常常并未意识到自己行为背后的内驱力，他认为是他们的大部分行为是看不见的心理活动的产物
  • 他认为，意识只是心理活动的冰山一角，而驱动思想和行为的更大部分，隐藏在看不见的地方。

轻推无意识：《助推 (Nudge)》

• 通过影响大脑的无意识网络，改善“事关健康、财富和幸福的决定”

人类真的有自由意志吗

• 阿尔瓦罗·帕斯夸尔－莱昂内（Alvaro Pascual-Leone）的实验：经颅磁刺激的干预让参与者变得更倾向于某一只手，但我们从直觉上相信自己选择的自主性。
• 神经科学并未做出完美的实验，彻底否定自由意志的存在
• 我们的生活，受着远超自己认识和控制范围的种种力量的操纵。

weiya: 这大概可以从科学上解释为什么认识自己是一件很难的事情。

第四章 我怎样做决定

早期决策理论认为，人类是理性的行动者，会权衡选择的利弊来做出最优决定。但有关人类决策的科学观察并不支持这种设想。大脑由若干互相抗衡的网络组成，每一套网络都有着自己的目标和愿望。

割裂脑揭示了大脑内部的冲突

• 正常情况下，两个脑半球通过胼胝体连接，好让左右脑协调一致地工作
• 切断胼胝体后，有可能出现异手症，两只手根据完全不同的意图行事

神经科学是一门新学科，但对于决策中的逻辑和情绪的直觉有着悠久的历史。古希腊人认为，生活是战车。我们是战车的驾驭者，要同时驾驭两匹战马：理性的白马和激情的黑马。

大脑不是自上而下地指挥身体的，而是不断收到来自身体的反馈。来自身体的生理信号快速地总结了正在发生着什么、要采取什么样的措施。要做出一个选择，身体和大脑必须密切沟通。

奖励，本质上是能让身体更接近理想状态的东西。

当期待与现实失调，中脑多巴胺系统就会释放信号以重新评估价值。

尤利西斯契约：尤利西斯指定将来的自己没有能力做出良好的决定。所以，理智的他提前把事情安排好，让自己没法做错误的选择。当前和将来的自己所做的此类交易即为尤利西斯契约。

• 关键点：要意识到自己在不同的背景环境中会变成不同的人。要做出更好的决策，不光要了解自己，更要了解所有的自己。

自我损耗：另见《意志力》

第五章 我需要你吗

镜像反应：

• 结婚多年的夫妻会比那得越来越像
• 肉毒杆菌毒素：美容用的保妥适 Botox，使面部肌肉麻痹，从而减少皱纹
• 保妥适的实验：使用了保妥适的参与者对表情的识别正确率更低。
  • 假说：缺乏来自自己面部肌肉的反馈，解读他人表情的能力也变差了。“我的面部肌肉反映了我的感受，你的神经机制利用了这一点。如果你想了解我的感受，你会自己来试试模仿我的表情。”

共情：

• 看到有人疼痛和你自己在疼痛，使用的是相同的神经机制，都会激活疼痛网络

遭到排斥带来的社交疼痛和身体疼痛激活了相同的大脑区域

真社会性 (eusociality, 前缀 “eu” 在希腊语是“好”的意思)：与他人结成纽带的动力，提供了一种无关亲属关系的黏合剂，使部落、集体和国家得以建立。

战争与杀戮：种族灭绝为什么不断重演？

• E 综合征：情绪反应减少，令暴力行为能反复出现
  • 超唤起 (hypersonal)，德国人称之为陶醉 (Rausch)：j进行暴力行为时的飘然得意感
  • 会集体传染
  • 心理区隔 (compartmentalization): 人会关心自己的家人，却会对他人的家人施以暴行
  • 不是涉及整个大脑的变化，而只涉及了情绪和共情区域：语言、记忆和解决问题的能力都不受损害
• 实验：参与者接受大脑扫描期间，看手部被棉签擦拭或被针头扎入的视频
  • 平均而言，看到自己群内人疼痛，人的大脑表现出更强烈的共情反应
• 去人化 (dehumanization): 大脑更像对物体一样看待人
  • 人们看到流浪汉时，内侧前额叶皮质的活动较少，更接近看物体时的状态。
  • 种族灭绝的关键组成元素
  • 纳粹把犹太人看成东西而不是人，南斯拉夫（已于1992年解体）的塞尔维亚人看待穆斯林
• 埃利奥特的教室实验：
  • 第一天告诉学生蓝眼睛是更优秀的人
  • 第二天反转：棕眼睛更优秀
  • 世界的真理并不固定，而且也不见得就是真理。

我们不能回避此刻在大脑回路里的真相：我们彼此需要。

第六章 我们会成为什么

weiya: 这一章挺科幻的，但更吃惊的是有些设想竟然已经实现了！非常颠覆我的认知！原来早就有人在实施冷冻技术了！

大脑的可塑性

• 卡梅伦·莫特：因癫痫而摘除半边大脑，但影响却十分轻微
  • 并不是有一半的大脑根本没用；相反，是剩下的那一半大脑动态地重新接了线
  • 有别于人类数字计算机上的硬件，大脑是“活件”
• 人工耳蜗和人工视网膜
  • 对大脑来说，习惯人工植入体，有点像学习一种新语言
• 感官替代：通过不寻常的感官通道来馈送感官信息，比如通过触觉来馈送视觉
  • 1969年，神经学家保罗·巴赫里塔：盲人坐在一把改装过的牙科治疗椅上，来自摄像头的视频信号转换成小活塞泵压的模式，压在他们的后腰上。他们可以学会“看”物体。
  • 名为大脑端口 (BrainPort) 的邮票大小的设备：通过舌头传递视觉信息
  • “可变超感官传感器”（Variable Extra-Sensory Transducer，简称“VEST”，也叫“背心”）

我们怎样感知世界，仅仅是故事的一半。另一半是我们怎样与世界互动。能不能和修正感官自我一样，借助大脑的灵活性来修正我们接触世界的方式呢？

• 简·肖伊尔曼（Jan Scheuermann）：仿生手臂

过去50年，阿尔科生命延续基金会（Alcor Life Extension Foundation）一直在开发能让今天在世的人们以后享受第二次生命周期的技术。目前，该组织深度冷冻保存了129人，停止他们身体的生物腐烂过程。

weiya: 本来只在三体中看到这种技术，没想到竟然还真的已经有人开始往这方向努力了！

不必让死者复生，有没有其他方式可以提取存储在大脑里的信息？用计算机模拟人类意识？

一颗正常的大脑有大约 60亿 ~ 80亿个神经元，每个神经元要建立近一万条连接。它们的连接方式非常特殊，人人不同。你的经历、你的记忆，所有让你之所以成为你的东西，通过神经细胞之间数千万条连接的独特模式表现出来。

• 普林斯顿大学的承现峻（Sebastian Seung）：为了绘制连接网络，采用老鼠大脑，采用刀片将大脑组织切成非常薄的切片，每一切片再细分成更小的区域，在用功能强大的电子显微镜进行扫描，再恢复成三维尺度。
• 重建人类大脑所有连接的全貌涉及的数据量异常庞大：光是存储一颗人类大脑的高分辨率结构，就需要泽字节（zettabyte, 1ZB=1 000 000 000TB）的容量，其大小相当于此刻地球上的所有数字内容。

但即便遥远的一天连接体被完整地扫描出来，这恐怕也不能代表你，也不能够拥有意识。表明哪些细胞连接在一起的回路图，只是大脑运作魔法的一半，另一半是这些连接上发生的电化学活动。思想、感觉和意识的炼金术，来自大脑细胞每秒钟所进行的千万亿次互动。

关键的问题：

• 大脑的模拟会有意识吗？
• 如果正确地捕获细节并进行模拟，我们能够得到一种有感知的生命吗？
• 它能思考吗？
• 它拥有自我意识吗？

大脑的计算假说 (computational hypothesis of the brain): 神经元、突触和其他生物物质并不是决定性成分：关键的是它们所执行的运算。可能大脑的实体是什么并不重要，重要的是它所做的事。

如果模拟思想可行，新的问题：

• 我们还需要复刻传统生物方式的思想吗？
• 我们有没有可能去自己发明、从无到有地创造出不同的智能？

计算机能够通过编程获得意识和思想吗？

weiya: 这几天 chatGPT 异常火爆，自己也尝试了玩了会²，而且也看了很多网友分享的“段子”，虽然看上去挺智能，但是毫无疑问仍是在处理信息，而非获得了意识。

20世纪80年代，哲学家约翰·瑟尔（John Searle）的“中文屋论证”（Chinese Room Argument）

每一次尝试模拟或创造类人工智能，我们都要面对神经科学中一个核心的未解之谜：数十亿个简单的大脑神经元，怎样通过运作生成了“我存在”的丰富主观体验——疼痛的刺感、红色的鲜艳、葡萄的味道？

意识能摆脱大脑独立存在吗？

• 1714 年，莱布尼茨，“单靠物质永远也不能产生思想”：“莱布尼茨磨坊”的思想实验
• 蚁群就像是能完成非凡壮举的超级有机体，但每一只蚂蚁的个体行为十分简单，它只遵循局部规则
  • 涌现：简单的单位以合适的方式互动，便出现了更宏大的整体。
• 威斯康星大学的朱利奥·托诺尼（Giulio Tononi）：对意识提出了一个量化界定
  • 人清醒且存在意识时，不同皮质区域有着广泛的沟通，而深度睡眠时人处于无意识状态，各区域间则不存在沟通
  • 意识系统需要一种完美的平衡：即要有足够的复杂性来呈现极为不同的各种状态（分化，differentiation），也要有足够的连通性，让网络中距离遥远的部分彼此紧密沟通（整合，integration）
• 笛卡尔的“罐中之脑”的思想实验