简读《贪婪的大脑》人类意识是如何产生和进化的

导读:

丹尼尔·博尔,1997年获得牛津大学哲学与心理学学士学位,1998年获得剑桥大学认知神经科学博士学位

书中提出了一种新的意识运作模式,他的观点与传统的哲学观点完全不同。博尔认为,意识是大脑的产物,随着知识积累,意识也在发展。意识实际上是一个思想工厂,是经过精心选择的、致力于创新的精神空间。意识的主要任务是发现深层结构。

博尔的意识运作模式解释了我们的大脑为何会贪婪地探寻信息,尤其是那些具有模式的信息。比如,当生理需求得到满足后,我们会玩填字游戏和数独游戏。从生物学角度看,玩这些游戏只是在浪费时间;但在博尔看来,这种探寻结构的行为有重大的进化意义。正是这种对结构模式的探寻,引导人类发现了火,学会耕种。

目录:

第一章:哲学视域下的意识难题

第二章:大脑进化史:思维的科学

第三章:大脑的进化与构造

第四章:从注意到意识

第五章:大脑如何产生经验

第六章:总结


第一章:哲学视域下的意识难题

意识是人类生命的本质,通过意识,我们才能认识自己,了解他人,欣赏美景,聆听音乐,分享喜悦和悲伤。我们生活中的很多行为都是一种意识行为,如果没有意识,我们生命将失去色彩和意义。

从历史上看,对意识问题有强烈兴趣是哲学家,400年前,哲学家提出意识是纯粹个人、主观的,个人的意识他人是无法体会的。现代哲学家进一步发展了这种观点,认为意识不能被简单地解释为大脑活动的产物,他们认为,人体验到的情绪和掌握的知识纷繁复杂,是计算机不能比拟的。

但本书的作者的观点与他们是对立的。作者是一位神经学家,他认为:意识是大脑的产物,而且大脑本质上就是一台生物计算机。意识是人脑在接收和处理信息的过程中产生的。

但并不是所有的信息都能达到意识这一层面,很多基础的信息,比如呼吸、走路等常规和无趣的信息是无意识处理的。意识的一个强烈渴望就是发现信息的深层结构,能快速提高我的理解能力和控制能力的创新思想,意识急于在现有结构之外构建新的模式。

现在,神经学家们已经清楚地知道意识在大脑产生的区域,并提出了这些区域是如何相互联结以形成意识的数学模型。这些模型建立在神经结构和信息特征的基础之上,已经在理论层面得到解释。同时,新的实验方法不断出现,以探究不同层次的意识。

第二章:大脑进化史:思维的科学

地球上一开始没有生命,只有化学分子,然后擅长复制相似性很高的后代的分子得以继续发展,最终形成了生命,生命得以脱颖而出的关键在于:非生命体不能进行大量的信息存储,而生命体可以。

最初的生命体由RNA(核糖核酸)构成,RNA是DNA的近亲,作为信息存储的最初载体。他们不仅仅是自我复制,还能像计算机采用0和1或者二进制编码一样制造蛋白质。

RNA因为其分子结构的不稳定性,所以无法增加信息存储量,但是DNA解决了这一问题,它要比RAN稳定很多,复制也很少出差,还能存储更多的信息。

DNA存储于有机结构和功能相关的指令;RNA临时复制DNA编码片段,将信息转化成不同类型的蛋白质;而蛋白质是所有有机体必备的生物分子。这一过程最初形成是很成功,击败了所有的竞争对手。

一些微生物比如细菌能以蛋白质为基础进行运算,展示了学习能力,但非动物类生物需要花几代时间,通过自然选择和DNA对周围环境变化进行编码。而即使是结构最简单的动物,只需要几秒技能从环境中学习到大量的知识,轻易掌握相关环境的一些复杂特征,这仅仅靠DNA是无法实现的。某种意义上讲,动物掌握了另外一种进化形式:内在进化,通过学习进行积累,计算和学习功能内化成为了“想法”,这有些类似我们的人工智能领域的:深度学习。

一头动物能产生无数的“想法”,对于生命体来说,基因之间组合产生复杂想法的现象很普遍,因为每一种有机体都有几十亿相互作用的基因的“想法”,经过无数代的发展演化,产生大量复杂的思想。这种高级的、智慧型的信息处理行为的根源在于DNA。

人类的大脑就像一个内在进化的世界,我们的大脑能充分、准确地反映世界,几乎不需要浪费一点体力就能产生不同想法并进行大量选择。控制身体是大脑主要的任务,但与产生想法相比似乎没有那么重要。大脑构建了一个广阔的内在世界,让我们几乎毫不费力地拥有各种想法和一套“价值体系”。

它知道什么是好的,什么是不好的,什么有利于进化繁衍,什么不利于进化和繁衍。

第三章:大脑的进化与构造

人类的大脑有三个不同进化的区域。

大脑的中心脑干,又称为“爬行动物脑”。这是人类与爬行动物祖先共同拥有的区域,是联结大脑和躯体的通道。我们身体所有的感觉信号都是通过脑干传递给大脑的其他部分。脑干还控制着基本生命特征,比如呼吸和心率,脑干受损,那么死亡的几率就很高了,即便是活着,也可能永久失去了意识。

围绕脑干的部分叫做边缘系统,是人类与最早期的哺乳动物共同拥有的区域,称之为本能中心。边缘系统决定了我们的性取向和性嗜好,影响饥饿和口渴的感觉,还能调节体温。边缘系统神经元有节奏地活动使得我们的生物钟很有规律,愤怒和恐惧这些原始情绪,以及逃离和挺生而出的的本能反应都是边缘系统决定的。

最后是大脑皮层,是包裹着大脑的其他部分的外壳,只有高级哺乳动物才具有,负责我们最复杂。灵敏的精神活动。它能复制、控制和改变另外两个相对原始的区域功能。

大脑皮层分为四个部分,处理各种感觉和抽象的思想。此外大脑还有一个联络官称为丘脑,位于大脑中间地带,将大脑各个部位联结起来,使信息在大脑内顺畅流动。

从生物学上讲,人类的目的就是生存和繁衍,无意识为这个目的尽一切努力,意识是协助无意识实现目的高级助手。意识的作用是实现人类的重大革新,揭示深层的认知模式,但是做决定时只是起辅助作用,而不是支配作用。

第四章:从注意到意识

注意与意识是紧密相关的,我注意的事情一定是我意识到的事情,而在我们注意范围之外的事情,都是交给无意识处理的。

注意的作用就是处理信息,一些复杂系统接收的信息量很大,大脑都没办法全部处理,那么注意就帮助其筛选出哪些需要处理,哪些不用处理。注意就是一个过滤和提炼数据的决定机制。

就感觉能力来说,我们和大多数哺乳动物差不多,人类的优势在于分析能力,大脑神经系统能进行各种数据处理,使得我们拥有无限的学习能力。处理信息需要我们的时间和能量,所以我们也必须要过滤掉冗余的信息。

那大脑怎么知道哪些信息重要或者不重要呢。注意系统中优先级最高的是“当前的威胁”,在没有威胁的情况下,注意集中在基本的生理需求,比如事物,生育和社会地位等,然后才轮到广泛的信息考察,也就是好奇心的世界。

注意力的产生是神经元(类似神经系统的原子)之间的相互竞争的结果。类似生物界的自然选择,强者生存的道理一样。“意识”就是我们的“注意”对信息过滤和提炼之后的产物。

将基础的信息组合起来,形成更有意义的信息,这一过程对学习和意思来说都很重要。注意过滤完信息之后,只保留三四个意识对象,但注意还有提炼的过程,弥补大规模的过滤的不足。进入意识的对象数量虽然有限,但每一个对象都经过了一个复杂的评估、比较和控制的过程,庞大的数据信息被压缩成为一个小块。这个过程是在“工作记忆”系统完成的。

工作记忆存储能力有限,只能存储几个关键的意识对象,但是利用注意系统以及意识强大的分析能力,可以将每个意识对象的信息量增大很多。

关系密切的项目可以形成组块,组块再组合成功更大的记忆对象。通过这种方式,我们可以运用意识和组块产生具有各种功能、各种等级和相互关联的知识。这就是在我们大脑中知识的形成过程。

大自然是高度结构化和相互关联的,我们可以把认识并运用结构化的能力称之为“组块能力”,能有条不紊地运用组块能力是人类比其他动物更加出色的关键所在。能在结构上增加结构,能在概念上组合概念,这也是人类最强大的能力之一。

意识的主要目的,是在工作记忆内部寻找有结构性的信息组块,有效利用它们,达到以最少量的意识完成任务的效果。

所以,我们渴望发现接收到的任何信息的结构。总是在积极寻求模式,任何能够提高我们理解和实践能力的模式,我们也在不断总结规律,并发现这些规律,我们还构想出对自己有利的策略来帮助我们发现更多的模式。如果将一种策略看成构成意识的材料,与其他策略联合来产生新的、更加有效的策略,就能获得学习和理解能力。

发现模式,就是发现信息中重复的部分,然后发现重复的规律,通过这种方式将信息压缩成容量更小却更有用的形式。这样我们就不需要记住大量的数据,记住规律就行了。我们通过规律还可以进行预测,从而有效控制周围环境。

新的重要的内容,不断改进我们对世界的认识。我们不断寻求包含模式、等级的信息,为了操控这些信息而寻求强大的结构性认知工具,这些工具中最有用的就是:语言,语言使另外一个层面信息处理成为可能,即人与人之间可以进行交流,团队合作产生富有创见性的新思想。

意识的主要目的:

一:处理某些新的或者复杂的任务;

二:革新,发现模式,创造组块。


第五章:大脑是如何产生经验

意识的产生并不是跟大脑所有区块相关,其最关键的区域之一是脑干的网状结构,它对意识的形成不可或缺。网状结构控制着人的睡眠和觉醒周期,当我们做梦时,网状结构发出信号,传递给脊髓神经或者身体的其他部位,这样,即使我们梦到自己到处跑,也不会真的撞到墙上。

与网状结构相比,丘脑与意识的形成关联更加密切,丘脑可以从其他脑区接收和发送信息,除了信息处理外,丘脑还负责将注意力分配到不同方向,所以丘脑大面积受损会导致成为植物人。

外侧前额叶皮层和后顶叶皮层几乎总是被共同激活,我们称之为“前额叶-顶叶网络”,他们可以处理新鲜复杂的思想,意识与它的活动有极大的关系。人类的前额叶皮层面积比黑猩猩和其他灵长类动物大很多,因此我们才能从有限的感觉输入中获取深刻的理解。也就是前额叶帮助大脑更好理解事物。

人脑中最晚出现的高级感觉区域参与了经验的方方面面,但这些区域必须跟“前额叶-顶叶网络“联合运作,才能使我具有真正的意识。

它是整个大脑中最高级的部分。我们完成任何一件复杂或者新奇的事情,我们的“前额叶-顶叶网络”都会被激活。如果想要把这个区域最大限度激活或者想要让意识发挥最大的功效,必须让大脑探寻某种新的认知模式。一旦任务变得没有挑战性,它的活跃度就会下降,完成任务后,它就会停止活动。

那么意识是怎么产生的呢?

当我们看到一朵玫瑰,我们的体验在1/3秒内就形成了。首先是神经元之间展开激烈竞争,使得我们的注意转向玫瑰,超快速的和谐的神经元节律从丘脑章发出向各个方向传递,是存储在大脑皮层各个区域的与红玫瑰有关的神经元信息相互融合。这个统一的意识组块会向“前额叶-顶叶网络”传递,形成“意识”。

未来几十年,意识研究者面临的挑战是:研究神经元如何共同反映信息,什么样的神经元相互作用产生了意识。运用现在的技术,还远远不能收集到足够的数据。但在未来几十年里,技术将提升使得我们发现产生意识的神经元活动的精确情况。

有两种意识理论,都认为,意识产生过程就是信息在大脑中传递的过程。

大脑的专门区域接收来自感觉的数据,存储记忆,这个区域的神经元缺乏联系,我们需要完成一项轻松、自动、基本上无意识的任务时,只要有这些神经元就足够了。

多功能区域在大脑网络中心,包括前额叶-顶叶网络和丘脑。当执行一个复杂的任务时,使得整个大脑皮层同时被激活,这些核心区域包括很多神经元之间的远程连接,能从专门区域获取专门信息。如有必要,前额叶-顶叶网络和丘脑还可以控制和改变专门区域的活动,从而进行复杂的信息处理,完成困难复杂的任务。正是这个过程产生了意识。

第二种理论叫“信息整合理论”。这个理论只讨论意识的机制,不讨论大脑运作的情况,试图将意识和信息的本质联系起来,跟进这一理论,大脑是一个网络,他能否产生意识取决于不同类型的信息的数量以及这些信息能否有效联结。就一个网络来说,信息相互联结越多,这个网络产生意识的能力就越强。比如小脑只有少量神经元联结,所以它产生意识的作用就比较小。而前额叶-顶叶网络由于内部联结紧密以及与很多专门区域紧密相连,因此能够产生高层次的意识。

一个网络能容纳多少信息量和它能够拥有多少不同的活动状态是一致的,这也意味着我们能够拥有多少种不同的经验。

一直以来,哲学家们都被一个问题困扰,为什么意识会使主观的,我们的经验只属于我自己,他人无法感觉到。

根据信息整合理论,如果意识是大脑网络最密集的那部分活动产生的,我的意思当然不能延伸到我的大脑之外的另外一个人,这不是一个哲学问题,而是一个紧密联系的网络产生一个复杂统一的信息项目的过程,我们把这个过程称之为意识。

不过,目前我们对意识的研究还在起步阶段,还有很长的路要走。

第六章:总结

意识科学解释了意识的起源、作用、心理特征、神经机制。

从地球生命发展的历史中,可以找到意识的起源。古代生物为了存活下来努力获取关于周围环境有用的想法,在一代代的传承和进化中,出现了神经系统,这是进化过程中产生的专门处理信息的器官系统。

意识的本质和主要作用就是将各种对象组合起来产生有意义的结构。

进化赋予我们每个人一台复杂的生物计算机:大脑。意识深入探寻模式的能力有助于我们理解并征服周围环境,但只是满足原生社会进化的需求:生存和繁衍。

只有在人类身上,进化的基本动力与高级意识目标才会产品如此强烈的长途。我们的生活很容易失控,我们可以运用创新能力去发现世界的真相,也可以用它来做各种破坏活动和非理性的行为。我们是意识的受益者也是受害者。

从深层次意义上讲,意识科学能改变我们的生活方式,防止意识水平下降的一个有效方法就是培养怀疑的精神,意识的主要目的是革新,通过变革改善我们的生活,并养成一种习惯。让怀疑进入意识范围内的每一个精神组块的方法可以建立超级组块。这是一种更高级的习惯,使我们不停探寻任何有更高创造性的事物。

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