想让孩子直观了解大脑的运行机制,千万不要错过观看《头脑特工队》!

2015年上映的《头脑特工队》(Inside Out),是一部在艺术创作与神经科学之间做到平衡的优秀动画电影。

该电影讲述了小女孩茉莉(Riley)因为爸爸的工作变动而搬到旧金山,她的生活被快乐、悲伤、愤怒、厌恶和害怕五种情绪所掌控,形象阐释了孩子面对外界刺激时大脑是如何运行的。

《头脑特工队》这部影片是如何兼顾艺术与科学的平衡性?网友神经科学研究者周不润对该影片进行了专业解读,很有意思,值得与朋友们分享。以下是电影中一些关键角色或情景设置的解读:

1.五位情绪主角

电影中设置了五大情绪主角:乐乐(Joy)、忧忧(Sadness)、怒怒(Anger)、厌厌(Disgust)和怕怕(Fear),分别代表了快乐、悲伤、愤怒、厌恶和害怕五种情绪。

对五大情绪设置争议最多的地方,在于人类情绪是否只有这五种。严格来说,人类有上百种情绪,据说该影片一开始想设置27种情绪,但考虑到很多情绪在不同种族和文化中有不同表达,难以量化比较,最后只选用5种核心情绪。

影片中乐乐、忧忧和怒怒的颜色分别设置为黄色、蓝色和红色。乐乐的头发不是黄色,而是与忧忧一样的蓝色,也许是想表达乐乐和忧忧之间的复杂关系,情绪从来都不是独立存在的,情绪之间也会混合和转换。

另外,根据角色设定,乐乐是短发,因为她不想花太多时间打理头发,只想尽快出去玩;而忧忧是长发,因为忧忧的原型是一滴眼泪,当她的长头发垂下来,她就看起来真的像眼泪了。

2.四大关键场景

影片设置了四大关键场景:总部(headquarters)、控制台 (control console)、记忆球(Memory orbs)和人格小岛(Personality Islands)。

影片中总部被设置为脑内的“指挥中心”,这个空间里包含短期记忆、所谓的“核心记忆”和五个情绪主角,而这五个情绪主角通过控制台来调控主人公茉莉的行为。

总部的设置是本片不够科学之处,主要原因是现实的脑中并不存在这样的地方。在现有的研究基础上,脑中并没有一个地方,有一群“小人”来有意识地调节你的行为。也就是说,意识这个东西,并非固定在脑中的一个地方,而是散布在整个大脑内部。

那么,总部和控制台能否和现实的大脑对应上?影片中,总部和控制台具有“执行”功能,五个情绪小人做出决定,在控制台上操作,主角莱莉根据操作做出反应。

从这个“执行”功能的角度上说,总部和控制台类似我们大脑中的前额叶皮质。前额叶皮质参与复杂认知活动的计划、决策、自我表达和社交行为等功能。前额叶皮质损伤往往带来专注、判断和解决问题能力等的下降,或者造成不正常的社交行为。

但影片中的总部显然不止“执行”这一个功能,它的功能还有:容纳五个情绪小人,短期记忆保存(记忆球待传输),传输短期记忆到长期记忆(记忆球从总部沿管道飞出到长期记忆区),记忆的回放(记忆球被投影到总部大屏幕上)和情绪对记忆的调节(忧忧摸记忆球变颜色)。

从这个角度说,脑中更符合影片中“总部”这个设定的,是边缘系统(limbic system)。边缘系统是脑中的一个复合结构,由许多较简单结构组成,包括嗅球、海马体、杏仁核、下丘脑、丘脑、穹隆等一系列结构。边缘系统参与人的情绪、行为和记忆等功能。     

边缘系统里的海马体在情景记忆的形成中具有重要作用,莱莉每经历一个事件,就会有一个记忆球形成,这就是情景记忆。

总部同样有记忆的“回放”功能。回忆的时候,长期记忆中的记忆球回到总部,记忆画面被投射到总部的大屏幕上。现实的研究中,海马体确实参与到记忆的“回放”过程中去,我们每做一个决策,都是根据记忆来判断的,在调用记忆来做决策的过程中,海马体处于被激活的状态。

边缘系统里的杏仁核同样参与记忆的形成和保存,尤其是带有情绪事件的记忆保存和巩固。例如,被蛇咬过,甚至是听说别人被蛇咬,或者看过蛇咬东西的视频,都会对蛇产生恐惧记忆,从而对蛇状的物体尤为警惕;而被切除了杏仁核的猴子,就对蛇“毫无畏惧”。杏仁核不仅参与了情绪记忆的形成,也促使人面对不同情况做出不同反应,例如影片中怕怕(Fear)让莱莉跳过了地上的电线。

因此,从上述总部对情绪和记忆的“调控”功能来看,总部更像是脑中的边缘系统,调节记忆和情绪。而控制台所控制的,是莱莉在社交活动中受情绪影响所产生的反应。总的来说,总部和控制台的设定,有一定的合理性。

记忆球的设定和总部类似,兼具合理与不合理之处。在影片中,记忆球是一些带有情绪色彩的、坚固、透明的圆球。每当一个生活中的事件发生,就会有一个记忆球产生,暂时呆在总部短期记忆中,等待着被送往长期记忆区。每个记忆球代表一个记忆片段,记忆的内容像录像一样的重复回放。

记忆球的合理之处,首先在于认为记忆有物理存在,电影中这种球形实体存在的记忆,与认为记忆是虚无缥缈相比,更符合科学看法;其次在于记忆会被调控和改变,当忧忧摸到记忆球的时候,记忆球会被染成蓝色;最后记忆球会褪色和消散,存在长期记忆中的某些记忆球,由于长期不被莱莉关注,会逐渐褪色,呈现灰色,灰色的球会被丢弃到一个充满褪色球的大坑中,并最终消散。

记忆球设定也有不合理的地方:一是虽然记忆球承认记忆的物理存在,但球体这个形状不符合实际情况,根据目前的研究,记忆的存在更像是树状或网络状;二是记忆球体之间互相独立,影片中的记忆球一个又一个,每一个只代表一段记忆,而真实的记忆并非球状,而是树状或网络状,这就决定了记忆之间错综复杂的连接与交流,不可能做到互相独立;三是记忆球的画面回放,这会给人一个误解,以为每个人的记忆就像照相机或摄像机,把所有看到听到的东西原封不动地保存下来,存在大脑里,需要的时候再还原出来,实际上,我们的记忆经常变化和不断被重建。

影片中的人格小岛是以核心记忆为基础形成的岛状建筑,代表了莱莉的不同人格,搞怪、诚实、家庭、友谊和冰球。当莱莉对它们的信念动摇的时候,小岛就开始崩塌。

导演试图通过人格小岛的设定来告诉大家,每个人有不同人格或个性,这些不同造就了不同的个人。可以理解导演具象化人格的用意,但人格小岛设置“不够科学”,主要原因是在我们的大脑中找不出真实存在的“人格小岛”。

3.三种寓意经历

 (1)莱莉睡觉时记忆球从总部飞向长期记忆区

情景记忆在海马区不能被长期储存,如果要长期储存,需要运送到新皮层的相关脑区,这个过程称为记忆的巩固。在慢波睡眠中,海马区的短期记忆被反复地重新激活,增加了可塑性,同时也促使它们向新皮层区域重新分布。睡眠在记忆的巩固过程中起到至关重要的作用,缺乏睡眠可能会导致学习障碍。

记忆球在莱莉睡觉时从总部飞向迷宫般的长期记忆区,从总部传送过来的记忆球放在弯曲和折叠的书架上。长期记忆区的弯曲和折叠,代表了现实大脑新皮层表面的沟回和褶皱,这些沟回和褶皱增加了新皮层的表面积,容纳了更多的神经细胞,这是人类智力比动物高级的基础。

(2)莱莉睡觉时思维列车停止运行

影片中的思维列车可以去脑中的任何地方,表示人的思维或者意识,是散布在整个脑中的。运行中带电,可能代表神经元放电是思维运行的基础。莱莉睡觉的时候思维列车停止运行,是因为人睡眠中意识水平降低,但不代表全无意识,可以认为脑内有很多思维列车,睡觉时只有很少的班次在运行。

 (3)莱莉长大时进入抽象思维阶段

影片中,莱莉儿时想象出来的最喜爱之物“冰棒”(一只糅合了猫、大象和海豚特征的动物),带着乐乐、忧忧进入一个“抽象思维”隧洞,它们仨都经历一个被抽象化过程。抽象化过程是逐渐缩减一个物体或概念的信息量,使它的复杂度降低,并广义化的过程。

乐乐、忧忧和冰棒进入“抽象思维”隧洞后,先变成粗糙三维图形,解构成不同部分,再变成单色几何图形,最后乐乐和忧忧都变成“原型”:星星和泪珠。

当儿童进入青少年时期,抽象思维能力大大加强,影片中莱莉11岁,正是刚刚出现思维能力的时期。冰棒假装对“抽象思维”隧洞很熟,实际上它以前从未见过,在莱莉很小的时候,只有“形象思维”,冰棒这一假象之物的出现本身就是一个形象物证。

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