《贪婪的大脑-为何人类会无止境地寻求意义》读书随笔

书籍信息

-作者:Daniel Bor[英国]

-译者:林旭文

说明:本人是认知科学的门外汉,看书记录纯粹是习惯。如有错误,敬请指正,不甚感激!


这是一本研究意识科学的著作。内容涉及哲学、生物学、神经科学、心理学等。作者坚定地认为意识是大脑的产物,是物质性的,大脑就是一台计算机。本书的主要论题是:意识只是一种信息处理过程。

很多哲学观点认为意识以某种方式独立于身体而存在,比如笛卡尔著名的身心二元论。作者反对这些哲学观点,并且认为,比起那种认为意识独立于物质世界的观点,认为意识是大脑活动的产物,是一种物质的处理过程是一种更科学的观点。

从生物学角度,作者说明了意识不是突然神秘地出现的,而是像自然界所有生物一样,有一个逐渐发展的过程,并与准确获取有用信息的、普遍的生物机制密切相关。我们大脑及意识的运算信息,反映了进化过程中几乎所有的特性。

进化的基本理论极其简单:所有生命体共同的祖先经过几十亿年的时间进化产生了上百万种不同的生命形式,各种生物为获取资源而互相竞争。那些有利于有机体生存与繁衍的特性被保存下来并进一步发展,那些阻碍生存与繁衍的特性经过几代的演化逐渐消失,物种的特性经过一代代的变化,才产生新的物种。其中隐含着生命体的一种内在需求,即准确反映世界相关特性的需求。从某种角度上说,这种内在需求是进化的本质,可能有助于创造基因、DNA,甚至是生命体。

通过基因突变方式的进化需要长时间的更新换代,这种了解周围环境的方式效率太低。较为理想的一种方式是,在有机体的一个生命周期内就获取相关知识,这种方式称为内在进化。人类大脑就像一个内在进化的世界,学习和思考就是进化的过程。我们的大脑能充分、准确地反映世界,我们几乎不需要浪费一点体力,就能产生各种想法以及做大量选择。并且这种方式很安全,我们思考各种选择时不用冒任何风险,不会在基因优劣的竞争中失败而无法生存,或者因为一些失误而造成身体上的损伤。


图1 大脑结构图(图片来源自网络)

参照上图,先大致介绍一下大脑结构。我们的大脑像城市一样,最古老的部分处于中心部位。

大脑的中心主要是脑干(brain stem),又称为“爬行动物脑”(reptilian brain),因为这是我们人类与爬行动作祖先共同拥有的唯一区域。脑干是连接大脑与躯体的通道,我们身体所有的感觉信号都是通过脑干传给大脑的其他部分。相应地,较为复杂的大脑区域的命令会经过脑干,传向脊髓,再传到身体其它部分,以顺利执行运动命令。脑干还控制着其它基本功能,如呼吸和心率。

围绕脑干的部分是边缘系统(limbic system),这是人类与最早的哺乳动物共同拥有的区域。这一区域可以称作本能中心,决定了我们的性取向和性嗜好。边缘系统影响饥饿和口渴的感觉,能调节体温,而边缘系统神经元有节奏地运作使我们的生物钟具有规律。另外,像愤怒、恐惧这些原始的情绪,以及逃离危险或挺身而战的本能反应,都是由边缘系统决定的。

在大脑的这一中间地带,有一个特殊的区域值得一提,那就是丘脑(thalamus)。丘脑是大脑的中转站,将大脑各个部位联结起来。丘脑是影响我们感觉的重要结构,能使信息在大脑内顺畅流通。

大脑的第三个区域是大脑皮层(cortex),大脑皮层最晚出现,是包裹在大脑其他部分的外壳,只有高级哺乳动物才具有大脑皮层。我们最为复杂、灵活的精神活动发生在大脑皮层这一区域。大脑皮层能够复制、甚至可能改变或控制大脑其他两个较为原始的区域的功能,但是同一种功能发生在大脑皮层会比发生在其他两个区域更为复杂。


图2 大脑皮层结构图 (图片来源自网络)

大脑皮层由四部分(或者称为四叶)组成,大脑左右半球各有四叶,呈对称分布。

枕叶(occipital lobels)位于大脑皮层最后部,离眼睛最远,却负责处理视觉信息。

颞叶(temporal lobes)位于大脑中间低端,处理听觉信息,并具有部分语言功能(尤其是左脑)和识别物体的高级视觉功能,还有长期记忆功能----存储我们见过的脸孔的信息,经历的事情以及对意义的感知。

顶叶(parietal lobes)位于大脑后部顶端,处理空间信息和触觉信息。空间信息处理体现为:表现数目,以及通过记住一个空间的多种事物进行短期记忆。顶叶还具有集中注意力、关注细节的能力。顶叶的后部负责处理复杂的思想,如智商测试。

额叶(frontal lobes)不参与任何感觉信息处理。移除一个大脑半球大部分的额叶,不会造成明显的损伤(除了主要运动区所在的额叶后部之外----我们暂且忽略这一部分)。额叶最前面的部分,被称为眶额叶皮层(orbitofrontalcortex),是次级情感中心,对边缘系统较为原始的情感起补充作用。我们复杂的情感在这里被激活,如在社交场合如何应对,如何根据风险或回报的程度采取相应的行动。

额叶的其他部分负责处理我们最为抽象的思想。这一部分与智商直接相关,负责处理复杂或新奇的任务。

额叶外侧的中间部分称为外侧前额叶皮层(lateral prefrontal cortex),与意识的关系最为密切,许多功能与后顶叶皮层(posterior parietal cortex)相同。

大脑和大脑皮层结构解释到此结束。接下来作者以全身麻醉状态研究无意识状态。无意识状态下的神经元以整齐、缓慢、沉重的方式在运作,只能处理最低限度的大脑信息。这些神经元可能在努力传递比附近神经元更多的信息,但是由于太多的神经元在步调一致地运作,他们接收不到任何可以传递的原始信息。只有神经系统内信息之间进行积极的转移与混合,才能产生意识。

之后作者分析一些无意识的研究实验,说明了无意识状态下只能处理相对简单的,几乎不具备任何结构的信息,只能进行非常简单的学习。但是大量的实验表明,无意识和非理性在很大程度上左右了我们的选择。研究表明,意识的作用是进行重大革新,揭示深层的模式,但在做决定时只是起辅助作用,而不是支配作用。从生物学上来说,人类的目的是为了生存和繁衍,无意识为这个目标尽一切努力,而意识是协助无意识达到目标的高级助手。

不过不用绝望,觉得失去了自由,很多情况都表明,意识在我们做决定时起了关键作用,尤其是从全部的决定来看,而不只是关注那些简单的、任意的选择。重要的区别在于我们做的决定是习惯性的选择还是新的选择。那些习惯性的、重复的决定看起来是不自觉的、无意识的,但是在最初的时候,也是经过有意识的思考才形成的,只是我们已经忘了这个思考的过程。无意识无法进行具有结构性的、高级的思考,因此在做这些重要的复杂决定时,意识起了不可忽视的作用。

接下来终于要讨论意识了,首先第一个问题是注意与意识的关系。注意对接受到的信号进行过滤和提炼,然后输出的信息将转变为意识。大量实验(如盲视实验)表明,我们所注意到的内容就是我们所意识到的内容。能够进入我们的感觉范围的刺激物很多,与之相比,意识的范围很窄。我们真正能够意识到的只是小部分内容,这使我们看不出一个场景中的显著变化,注意不到发生在我们眼前的突发事件。这种现象的另一个结果:使我们更深入地了解事物的某些特征,从而更出现地完成与这些特征相关的复杂任务。关于提炼,实验表明注意能使我们有意识地看一些信号微弱的事物,离开注意,我们观察不到这些事物。

那么注意是如何运作的呢?一种普遍认同的观点是:注意的产生是神经元之间相互竞争的结果。斗争在高于神经元的层面进行,是信息源之间争夺有限的注意资源的斗争。

通常几十亿条信息涌入我们的感觉器官,或者围绕无意识不停地跳跃,注意对这些信息进行过滤,最后保留3~4个意识项目。注意的过滤过程规模非常大,但是提炼能够弥补大规模过滤的缺陷:每个项目都是无比复杂的意识对象,虽然数量极其有限,但每个意识对象都要经过评估、比较与控制,过程无比复杂。

这个注意输出存储系统,体积很小但功能强大,被称为“工作记忆”(woring memory)。工作记忆是短期记忆的容器,在这里可以对意识各个项目的信息进行记忆、重整、评估,即使这些信息来自不同的感觉器官或属于不同的类别。工作记忆的第一个特征是它极其有限的存储能力,只能容纳少数几个意识对象,具体来说人类是4个。第二个特征是一个工作记忆对象(称为“组块”)能够包含极其复杂的信息。

那么我们大脑中到底哪个部分产生意识呢?意识是一系列紧密联系的处理过程的集合,其主要活动区域是前额叶—顶叶网络,注意和工作记忆是其两大显著功能。

关于什么事意识、如何产生的基本内容就是如此,作者在后面的内容中还解读了动物的意识、大脑损伤对意识的影响、意识异常导致的精神疾病等内容。

我觉得书中提到的注意系统是非常关键的一个部件,现在的人工智能在这方面非常欠缺,基本上还是由人来挑选供机器学习和研究信息,所以现在的人工智能都还只是弱人工智能,只能解决专门的问题,无法想人类一样解决普遍问题。但是书中对注意系统如果工作、组块的结构、大脑内保存的信息的结构等有助于工程实现的知识都没讲到,也许是尚未有合适的研究成果。

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