好奇人类
CURIOSITY
神经科学家大卫·伊格曼认为：大脑"可塑性"是个有误导性的词，“可塑性”蕴含着“成型，然后保持特定的形状”这层涵义，但是大脑一直处在变化的状态之中。他不屑于用计算机来类比大脑，他认为大脑的“软件”与“硬件”是不可分割的。伊格曼是一个精力充沛的人，斯坦福大学兼职教授，小说家，《西部世界》世界科学顾问，他在硅谷的公司还在研究通过皮肤拓展听觉和视觉。以下的内容，是对伊尔曼的访问，访问的内容包括：大脑内部的竞争机制与梦境的产生，人类如何可能的拓展已有的感官，你=你的神经元这种说法是怎么来的。下面是一本正经的科普时间：你的大脑时刻在进行重塑你说我们才刚刚开始了解我们的大脑有多可塑性，大脑内部每天都在重新连线吗？你生命中的每一刻，你的大脑都在重新连线。你有亿个神经元和之间四万亿个连接。这些庞大的连接网不断地改变着它们的强度，这就是为什么你不同于一周前或一年前的你。当你知道我叫大卫的时候，你的大脑结构就发生了物理变化，这就是“记忆“的涵义。这些只是细微的变化，还是一周内会发生重大的重新连接？两者兼而有之。现在，处在新冠时期的每个人都有很多变化。我们突然发现自己原来的节律被打破了，必须重新思考事情，并进行创新。大脑会建立一个内部的世界模型，它可以预测下一步会发生什么，但现在这种预测突然受挫了。所以，对于我们这些没感染新冠的人来说，我们不断用新的方式来挑战自己，在这过程中，一直在锻炼着大脑的可塑性，也算是新冠的一个好处吧。科学家们研究过一直住在修道院的修女，在她们死亡之后，尸检的结果发现，她们当中有一些人已经得了老年痴呆，但是在她们活着的时候，没有人知道。一个原因就是她们总是在责任和家务中不断的挑战自己，所以直到她们去世的时候，她们的认知一直保持着非常活跃的状态，即使大脑生理上被疾病啃噬，但在认知上依然不断地建立新的通路。如果我们不做梦的话可能会失去视觉能力能解释一下：“大脑内不同的神经元竞争，争夺对大脑的控制权”是怎么回事吗？竞争无处不在。你看森林里的树木为了争夺阳光也会进化出不同的竞争机制，我们的神经元也是如此，在神经信号传递的过程中，当一个向另外一个神经元释放化学物质，传递信号时，就脱胎于相互斗争的侵略性背景。这个角度可以解释很多问题，比如如果大脑的一部分闲置的话，很快就会被其他部分所接管。能举个竞争的例子吗？大脑后部的区域的视觉皮层主管“看“的所有活动，但一个失明的人，或者我们蒙住被试者的眼睛，再用扫描仪观看被试者这部分区域，就会发现这个区域会被别的功能比如触觉、听觉、记忆词汇等所占用。所以我们不能简单的给大脑的区域贴上固定功能的标签。所以大脑只是在收集信息，然后重新组织吗？大脑的神奇之处在于，它并不关心信息的来源。大脑内部的活动由流动的电化学电位来衡量，大脑的每个神经元每秒都会释放十到上百次电化学信息，大脑不知道这些数据是来自光子还是耳朵接收到的声波，或者是鼻子嘴巴接收到的分子混合物。大脑只是想办法建立反馈回路，向肌肉发出指令，以特定的方式改变输入的数据，这就是我们学习世界的方式。你有一个很吸引人的推测，我们做梦的原因是为了保护我们的视觉想象，你是说，如果我们不做梦的话，可能会失去视觉能力吗？没错，我们现在有电可以照明，在进化过程中，99.99%的时间里，我们都没有这个条件。你完全的处在黑暗当中，你的听觉和触觉都非常好，但是你的视觉却处于劣势地位。考虑到大脑执行功能的速度，按照现在的昼夜节律，视觉皮层也有可能被大脑别的区域接管。几年前，我和我的学生建立过一个模型，显示出做梦似乎是保持视觉皮层受到保护的一种方式。这种方式是通过非常特殊的电路来实现的，每隔90分钟，中脑的神经元就会开始跳动，并且引起视觉皮层的活跃，这基本上是一种随机的活动，但它的作用似乎是防御性的激活，它好像在说：“好吧，入夜了，你在睡觉，我们要让这部分的功能保持活跃，这样它就不会被邻居接管了。”那做梦就太不浪漫了！你是说我们做梦只是为了让视觉皮层保持活跃，而不是我们灵魂和潜意识的入口。我有时候会寻求浪漫，但是大多数时候都是寻求真相。我们的团队研究了25种灵长类动物，数据显示大脑的可塑性和快速眼动睡眠周期有着很强的关系。（快速眼动睡眠：睡眠周期中眼球快速摆动的周期，研究认为大多数梦发生在这个周期）一个物种的大脑可塑性越大，需要的快速眼动睡眠就越多。快速眼动睡眠最多发生在婴儿身上，因为那时候处于发育状态的大脑可塑性很强，最需要保护视觉皮层。如果有一个星球不自转，没有另外一半的时间处于黑暗之中，那么这个星球的生物是不是不会做梦？我们做梦的人可能是宇宙中的稀有物种。如果你在一个永远光亮，或者永远黑暗的地方，根本不会有这个问题。或者在一个自传速度很快的星球上，90分钟之内就能完成昼夜交替的，也不会做梦。得了阿尔兹海默症，认知功能还能很活跃有很多“半脑人”的故事，他们因为手术缺失了一半的大脑，但他们还能有正常的生活，这怎么可能呢？基本上在7岁之前切除半个大脑，人的认知不会受到影响，有些在年轻的时候就做了半球切除手术的成年人，除非有些人走路有些颠簸，你根本无法看出来他的不同，即便是一半的大脑消失了，整个系统也能再次重新协调，认知行为上仍然可以很好的工作。动物界也有令人惊奇的大脑可塑性的例子。例如，有一只狗，它天生没有前腿，却学会了用后腿走路。这只狗能够像人一样用后腿走路。为什么呢？因为它要去找食物，要去找妈妈，所以它就要想出在没有前腿的情况下怎么走路。这就告诉我们，狗的大脑并不一定被设计为只能按照狗的方式走路。它们可以后天调整。纵观整个动物王国，你会发现有这么多种令人难以置信的体型、骨骼长度、肌肉结构、翅膀、爪子等。大自然母亲不必每次都重新设计大脑。她只需要在基因上做文章，就能得到不同的身体结构。拓展感官的可能性人的大脑如何重新连接，来补偿某种缺失的感官呢？我们能不能为人类创造新的感官，这是我很感兴趣的问题。能不能向我们的大脑中输入某种数据流，让我们获得一些有用的新数据呢？这就叫做感官替代。在我们实验室里，我们用聋哑人来研究这项技术。我们做了一件有震动马达的背心，有点像手机上的振动器，背心可以捕捉声音，然后将声音转化为振动模式。马达的频率包含高频和低频，也符合内耳的结构方式。相当于把内耳转移到了躯干上，耳聋的人只需要通过感知皮肤上的振动模式，就能获得听觉信息。皮肤是我们不经常使用的器官，但是它却有非常强的感知和计算能力，可以用来传递大量的数据。为什么皮肤的计算能力这么强？因为它被开发的非常敏感，以防苍蝇落在你身上，或者有什么东西爬到了你身上。它有很宽的宽带，你可以传递很多信息，很多有关信息交流的研究大多集中在利用眼睛或者耳朵，但是其实皮肤是一个更加可用的通道。对于耳聋的人，这个设备可以带来听觉信息，但是对正常的人，这种感官扩展也可以提升我们的感官体验。比如说你可以把你的视觉范围拓宽到红外线或者紫外线。我的一个工程师给我挂上红外腕带的第一个夜晚，我在漆黑的夜里走来走去，突然感到手腕上有嗡嗡的响声，为什么我会收到红外线呢？我跟随着手腕的信号，找到了一个夜间监控的摄像头，它被红外LED围绕着，这是对我们来说，就是看不到的信息。比如你走过一辆车，你能判断它是刚刚停车，因为它的引擎还是热的，像是温度信息等很多信息，都可以进行挖掘。除了拓展，我们还可以增加一个全新的感官。如果你能够对股市、Twitter数据或者你正在飞行的无人机有直接的感知体验，让你在皮肤上感受到俯仰、偏航、滚动和方向，会出现什么情况？是不是无人机变成了你皮肤的一部分？我们有很多实验正在研究如果你有了全新的感觉会怎么样，你的大脑能不能对此有新的体验？我=我的神经元？会有一天，我们能够绘制出所有的神经连接图，进而得知这是什么样的一个人吗？也许吧，但是在我们的有生之年是不可能的。从理论来看，你的每一次经历都会被映射并储存到你的大脑中，这不仅仅是神经元之间的连接强度，更深入到了细胞的内部。通道的分布，生化级联，到基因表达的细胞核，所有的这些都代表着你在这个世界上的历史。也许年后，你可以读懂某人的大脑。这种理论有很多反对的声音，心智都被还原为脑科学，有人称之为“神经狂热症”，甚至是“神经垃圾”，怎么看待这种批评？这种说话毫无根据。研究界确实有很多“神经垃圾”，很多简单的研究不能揭示神经的基础，但是毫无疑问的是，你确实是你的大脑，你所有的历史，你成为谁，你见过谁，都被储存在你的大脑中。研究治疗帕金森疾病的时候，有些医生发现有些帕金森患者变成了强迫性赌徒，后来发现，这种变化跟他们服用的药物有关，这种药物提高了他们体内多巴胺的水平，有助于疾病改善，但是也引发了他们强迫性赌博行为，所以当你的神经递质得到调整的时候，你的行为方式也会发生改变，他们并不是选择成为赌徒，而是被迫如此，所以当你的大脑改变的时候，你也发生了改变。如果按照这个逻辑，那么许多古老的哲学问题，诸如自由意志，或者精神体验的起源，都可以归结为神经元的活动了吗？不能简单的说它是一堆神经元，大脑中每个细胞都有整个基因组在里面，它在极度复杂的生化连结中，运送数以百万的蛋白质，所以我们说你只是一堆神经元时，就掩盖了其背后极其庞大的东西。实际上，你的内在生命是一个完整的宇宙。但是，所有的主观体验都可以归结为大脑的功能吗？当然，像一些药物会给你带来不同的体验，或者大脑损伤也会致幻，化学物质会改变大脑功能，但是没有一个理论来解释意识体验是怎么回事——肉桂的味道，或者是美好的夕阳的感觉是如何产生的。意识看起来是大脑产生的，但是有可能是其他的东西。想象一下，如果你从来没见过收音机，你可以旋转旋钮改变声音，你会把后盖卸下来，改变电线的位置，也会引起声音的变化，这个时候，如果你是个唯物主义者，你可能会得到：电线的排列会导致声音的发生，但是你也许不会意识到，这些声波，是从遥远城市的无线电塔发生来的，这些才是声音的来源。这也是神经科学中的一种可能性，我们必须要考虑。如果有一个关于大脑的未解之谜，你最想弄清楚的是什么？意识。为什么会有活着的感觉？我们可以造出很复杂的机器，但我不怀疑我的Mac笔记本有某种内部的主观体验，但我们却以某种方式拥有这种体验。这正是做人的意义的核心所在。对此，我们现在不仅没有一个好的理论，我们甚至不知道一个好的理论会是什么样子。涵姐有话说“梦的产生脱胎于保护视觉皮层的需要”，这个理论即便成立，也不能证明梦与潜意识无关。一个物体的产生原因，并不能决定它全部的特性。所以涵姐认为，梦依然是浪漫而又神秘的！
不过既然大脑如此可塑，那么下次再面临挑战的时候，试着尝试用不同的方式去面对吧！苟日新，日日新，你的大脑比你还要勤奋，为了建造广袤的神经元连接而努力！
文/STEVEPAULSON
翻译/涵姐
原文/