原作名
The Idea of the Brain: A History
状态
已读
评分
⭐⭐⭐⭐
作者
[英] 马修·科布（Matthew Cobb）
作者(R)
大类
理论类
标签
理论类
认知神经科学
脑科学
书单
开始时间
May 23, 2023
读完时间
Jul 6, 2023
已读页数
608
总页数
608
进度
1
阅读时长
来源
微信读书
📍 任务系统
封面
ISBN
9787521738902
译者(选)
张今
出版日期
Mar 1, 2022
摘要
BookId
44171529
微读同步状态
已同步
摘抄｜Excerpts
概要总览
阅读目的：
阅读方式：检视阅读/分析阅读
粗读四问：
- 这本书讲的主题是什么？
人类对大脑的认知历史。讲述了我们是如何达到目前对大脑的认知状态的。
- 作者分别细说了什么？论述/说理的方式是什么？作者是借着怎样的整体架构，来发展他的观点或陈述他对这个主题的理解？
- 这本书说的有道理吗？是都有道理，还是部分有道理？为什么？
- 这本书跟我有什么关系？（给予了资讯、建议、技巧还是启发？具体的给予内容是什么？）
整体书评
一部关于人类认知的科学史，从最早心智来源于心房，到现在的心智来源于大脑，从现在的心智具身与不具身的争论，到未来大脑心智机制的完全破译，这是百年来成千上万研究者的奋斗成果，让我们终于看见了曙光。
⌈关于意识的真理曙光，已然出现在地平线上，但这真理是何模样，我们仍是知之甚少。⌋
重点摘要
绪论第一部分 过去第1章 心：史前时代至17世纪第2章 力：17世纪至18世纪第3章 电：18世纪至19世纪第4章 功能：19世纪第5章 进化：19世纪第6章 抑制：19世纪第7章 神经元：19至20世纪第8章 机器：1900至1930年第9章 控制：1930至1950年第二部分 现在第10章 记忆：1950年至今第11章 环路：1950年至今第12章 计算机：1950年至今第13章 化学：1950年至今第14章 定位：1950年至今第15章 意识：1950年至今第三部分 未来点评
绪论
脑与世界互动，然后和我们身体的其余部分一起，用先天和后天形成的神经网络来表征有关外界刺激的信息。脑会预测这些信息可能发生何种变化，以便准备随时做出反应。
我们应当把当前的无知视作一种需要克服的挑战，而不是失败的迹象，这是我们前进的动力
第一部分 过去
正确理解过去有助于明了当前的理论和框架的背景，甚至有助于想象未来会怎样发展。
"你能看到多远的过去，才能看到多远的未来。“——丘吉尔。
正确理解过去有助于明了当前的理论和框架的背景，甚至有助于想象未来会怎样发展。
第1章 心：史前时代至17世纪
信仰，而不是事实，仍然是知识的本质，并且构成了欧洲学术世界的框架。
第2章 力：17世纪至18世纪
身体和心智的所有活动都可以用物质来解释。
思维物质就是脑
火花潜藏在钢或者燧石中，除非钢和燧石之间发生摩擦，否则不能激发火花。同样，神经力也是处于潜伏状态中的，只有被施加的刺激激发时，才能激发神经系统的活动。
精妙的比喻。
受限于当时的科学水平，“电”学理论还未诞生，“电”还未被正确地理解，因此神经的作用机理（生物电）自然也无法被正确地阐述。
火花潜藏在钢或者燧石中，除非钢和燧石之间发生摩擦，否则不能激发火花。同样，神经力也是处于潜伏状态中的，只有被施加的刺激激发时，才能激发神经系统的活动。
第3章 电：18世纪至19世纪
新的术语来描述这种沿神经传导的信号——动作电位（action potential）
第4章 功能：19世纪
一场深刻而旷日持久的辩论，辩论的一方认为脑作为一个整体运转，而另一方则认为脑包含不同的区域
只有最简单、最生理性的行为以及与运动相关的行为才表现出定位性，而所有代表更高层次心智活动的官能则是一个整体，以某种方式通过整个脑表现出来。
语言理解作为一个整体功能在脑中的分布是高度分散的。
大脑皮层的特定区域参与身体特定部位的随意运动。
运动和一些更高级的心理功能（比如注意力）位于大脑的特定部位。但当涉及思维这个脑功能中最复杂和最非物质的方面时，证据却不支持功能定位的结论
第5章 进化：19世纪
古斯塔夫·费希纳（Gustav Fechner）做出了脑科学史上最大胆、最卓越的预测之一。费希纳指出，心智明显的一体性源自脑结构的完整性，这意味着如果你切断连接两个大脑半球的胼胝体，那么你将会产生两个心智。费希纳说，这两个心智最初是一模一样的，但随着经验的积累，它们会逐渐变得不同
第6章 抑制：19世纪
任何行动的初始原因总是来自外界的感觉刺激，因为如果没有这些刺激，思考是不可想象的。
他提出了一个复杂的进化论视角的观点，认为意识的作用是控制，只有在那些并不仅仅是由反射组成的生物体中才会起作用，因此自动机不需要意识。
智能确实可以不需要意识，比如 chatGPT，你不能说他不智能，但你也不能说他有意识。
他提出了一个复杂的进化论视角的观点，认为意识的作用是控制，只有在那些并不仅仅是由反射组成的生物体中才会起作用，因此自动机不需要意识。
脑并不是简单地记录了刺激的发生，而是对它所接受到的刺激的本质“得出了一个结论”
第7章 神经元：19至20世纪
“神经递质”
第8章 机器：1900至1930年
复杂的适应性行为可以从简单的结构和功能中产生，而不依赖于任何生机论的概念
涌现概念的雏形
复杂的适应性行为可以从简单的结构和功能中产生，而不依赖于任何生机论的概念
节律在某种程度上与视觉注意的机制相关：当受试者没有活跃地使用他们的视觉感知能力时，神经元就会“以固定的频率自发放电（中枢神经系统的其他部位也是如此），并且倾向于保持步调一致”
第9章 控制：1930至1950年
目的论放进正反馈和负反馈的框架中来进行解释
【目的】源自系统中的反馈模块（即误差计算和反馈部分）
目的论放进正反馈和负反馈的框架中来进行解释
负反馈如何使机器或者动物的活动看起来就像是有目的一样：一旦某个活动到达给定的状态，负反馈会终止该活动，从而产生一种目的性行为的错觉
据香农回忆：我们怀有梦想，图灵和我曾经谈论过完全模拟人脑的可能性，我们真的能造出一台相当于甚至超过人脑的计算机吗？也许未来比现在更容易。我们都认为这在不久之后——10年或15年内——是可能实现的。这在过去是不可能的，30年来都没有人这样做过。
几十年后的今天，这个梦想算是基本实现了。 计算机发展依赖，电脑在记忆力、计算能力上早就超越了人脑，而近期的GPT、Midjourney，甚至在人类引以为傲的艺术、逻辑、语言等领域，都开始追平甚至超越绝大多数人类，“人造大脑"超越“自然大脑”并非遥不可及。
据香农回忆：我们怀有梦想，图灵和我曾经谈论过完全模拟人脑的可能性，我们真的能造出一台相当于甚至超过人脑的计算机吗？也许未来比现在更容易。我们都认为这在不久之后——10年或15年内——是可能实现的。这在过去是不可能的，30年来都没有人这样做过。
负反馈在使动物和机器的行为看起来像是存在某种目的性这一过程中所起的作用
理论很强大，但复杂的生物现实更强大。
毕竟生命经过漫长的几十亿年的演化，而人类对脑的真正研究才开始不过百年，中间差了将近1亿倍的时间，但人类的进步已经非常惊人了。
理论很强大，但复杂的生物现实更强大。
以在封闭环路中传送的冲动的形式存储在脑中
第二部分 现在
然而，我们看待脑的方式却仍然与我们的科学先辈们一样。
要搞清楚我们将走向何方，未来将会是什么样，我们首先需要知道目前我们身居何处，以及我们是如何走到这一步的。
你能看到多远的过去，才能看到多远的未来。 —— 邱吉尔
要搞清楚我们将走向何方，未来将会是什么样，我们首先需要知道目前我们身居何处，以及我们是如何走到这一步的。
第10章 记忆：1950年至今
赫布对这种悲观情绪的反应非常强硬：“我们未能解决某个问题并不意味着这个问题是没法解决的。一个人不能既在物理、化学和生物学上做一个决定论者，又同时在心理学上做一个神秘主义者。”
由海马处理的记忆也需要脑中远处一些区域的参与。海马不是记忆印迹的所在站点，而是编码器和网关
埃里克·坎德尔（Eric Kandel）
诺奖得主，以破解神经元之间的信号传递和记忆存储的机制获奖。 著有自传《追寻记忆的痕迹》，讲述了坎德尔的研究历程，非常值得一读。
埃里克·坎德尔（Eric Kandel）
记忆印迹不过是突触活动的变化罢了
记忆的信息存储再神经网络的拓扑结构中
记忆印迹不过是突触活动的变化罢了
记忆通常是多模式的，涉及地点、时间、气味、光线等诸多因素，而且通过复杂的神经网络分布在大脑皮层中。
拿磁盘做类比的话，记忆（信息）其实是分布式存储在磁盘各个区域的，但核心的主控和I/O通路是复用的一个（海马体对应的应该是写入的主控和总线）
记忆通常是多模式的，涉及地点、时间、气味、光线等诸多因素，而且通过复杂的神经网络分布在大脑皮层中。
第11章 环路：1950年至今
很多这类患者最终都无法习得正常水平的识别能力，因为他们已经错过了相应的关键期。
说明学习存在关键期，而关键期行为对未来的发展有极大的影响。
有一个说法是，如果孩子在5岁前没有接触过任何语言，那么它就再也学不会语言了。很多狼孩，后来被救出后，也始终无法学会人类的正常沟通。
很多这类患者最终都无法习得正常水平的识别能力，因为他们已经错过了相应的关键期。
拥有更多“积极”变量（如教育、耐力和良好的记忆力）的人脑的不同脑区之间有“更紧密的连接”
无论是对基因组还是对连接组来说，结构并不能解开功能之谜。结构所能提供的是一个更好的概述、一个对问题局限性的窥探、一组可行的假设，以及一个以更精确和更有力的方式检验这些假设的框架。
结构不能解开功能之谜，但却是解开功能之谜的关键钥匙。
无论是对基因组还是对连接组来说，结构并不能解开功能之谜。结构所能提供的是一个更好的概述、一个对问题局限性的窥探、一组可行的假设，以及一个以更精确和更有力的方式检验这些假设的框架。
每个环路都有一个中央模式产生器（central pattern generator），这是一组不需要感觉输入就能自发地产生重复输出的组件。最重要的一点是，这种节律的特征既不是由外部输入，也不是由环路中的任何单个单元决定的。[插图]节律产生于整个网络的活动中。
有点像芯片中的PLL时钟电路，负责产生标准时钟，供其他电路模块以此为基准进行工作。
每个环路都有一个中央模式产生器（central pattern generator），这是一组不需要感觉输入就能自发地产生重复输出的组件。最重要的一点是，这种节律的特征既不是由外部输入，也不是由环路中的任何单个单元决定的。[插图]节律产生于整个网络的活动中。
单细胞转录组学
一种通过检测神经元的基因表达来对神经元细胞进行分类的技术，相比传统通过解剖结构和位置来进行分类更加的精准。
单细胞转录组学
我们正在被有关脑结构的海量数据淹没，而我们真正需要的是一些更清晰的理论和想法，以便解释各种脑结构是如何契合到一起，让脑发挥功能的。
第12章 计算机：1950年至今
在未来的世界里，当我们使用私人公司投资生产的脑机接口时，我们可能会失去对自己身份的控制。
当大脑可以被控制，人可以像傀儡一样被掌控的时候，这会是一件很可怕的事
在未来的世界里，当我们使用私人公司投资生产的脑机接口时，我们可能会失去对自己身份的控制。
第13章 化学：1950年至今
这些神经元能够帮助衡量预测和实际情况之间的差异，还可以调节脑对厌恶性刺激的编码。
误差神经元
这些神经元能够帮助衡量预测和实际情况之间的差异，还可以调节脑对厌恶性刺激的编码。
如果一个预期的刺激（包括厌恶性刺激）没有发生，那么多巴胺能神经元就会参与把关于这一点的信号传递给动物的过程。[插图]这些神经元还能检测刺激和奖励或惩罚之间在时程上的联系，这种联系是学习[插图]的基础：识别出两个事件的先后顺序，并依据是奖励还是惩罚来加强或者抑制突触的活动。
结合预测性编码模型，多巴胺能神经元的作用是进行反馈误差计算，那么多巴胺的动态特性就很好理解了。 奖赏多了，预期就会拉高（阈值也会升高），这时候就需要更多的刺激才能激发多巴胺，这就是为什么药物/毒品等成瘾机制，越往后要求的剂量会越高。
如果一个预期的刺激（包括厌恶性刺激）没有发生，那么多巴胺能神经元就会参与把关于这一点的信号传递给动物的过程。[插图]这些神经元还能检测刺激和奖励或惩罚之间在时程上的联系，这种联系是学习[插图]的基础：识别出两个事件的先后顺序，并依据是奖励还是惩罚来加强或者抑制突触的活动。
第14章 定位：1950年至今
评价还原论在解释人脑如何工作上是否成功，并不是看它能否产生一个基于800亿个神经元中的每一个神经元的活动的理论，而是看感官现象的处理过程以及人类和动物的心智是否能用神经元群体的活动模式来解释
2001年，马库斯·赖希勒的研究小组使用PET扫描发现了一组脑区，这些脑区对称并且分散地分布在左右两个脑半球的大脑皮层上，在执行需要集中注意力的任务时，它们的激活程度要低于躺着不动时的激活程度。
这些区域被称为“默认模式网络”（default mode network），它们似乎与人脑在“放空”时的内在活动有关。
我们充其量只是确定了哪个部位对功能来说是必要的，而且通常只是表明了部位与功能之间存在相关性。
关于科学如何解读人脑，一个最具大众影响力但完全错误的观点是，在我们的颅腔深处，有一个“爬行动物脑”（reptilian brain），它负责我们最基本的行为
原来爬行脑、动物脑这种分类方式是错误的....
关于科学如何解读人脑，一个最具大众影响力但完全错误的观点是，在我们的颅腔深处，有一个“爬行动物脑”（reptilian brain），它负责我们最基本的行为
第15章 意识：1950年至今
大多数发言者都认为，意识是全脑神经活动的某种整合产生的功能。
整合本身是一部分功能与另一部分功能之间的关系，这便是心智，它产生了意识现象。不可能有意识的中枢。意识没有一个具体的位置。它是一系列复杂环路中使心智得以运行的神经冲动流。
虽然左脑半球什么也不知道，但它不能接受自己直言一无所知。它会猜测、搪塞、合理化、寻找因果关系，最终总会找到一个符合情况的答案……这就是我们的脑整天在做的事情
裂脑患者的左脑半球往往会做出不恰当的道德判断，而右脑半球则会采取更为常见的道德立场
[插图]事实上，除了语言能力位于左脑半球和情感反应倾向由右脑半球负责外（这一点在我们的灵长类近亲身上也可以观察到），两侧脑的功能并没有明确的根本性差别
有关你移动手指的决定的意识感，只是对神经系统已经做出的决定的一种合理化
动作电位的实验表明，意识只是事后的感知，而不是事前的掌控，更像是坐在大帐里被架空的大帅 马后炮式的感知和解释，而不是真正对事情具备控制能力，真正的指令在意识感知到之前就已经被潜意识下达并且执行了
有关你移动手指的决定的意识感，只是对神经系统已经做出的决定的一种合理化
全局神经元工作空间理论
详情可以参见 作者本人所著的《脑与意识》一书
全局神经元工作空间理论
欧洲的思想家在15世纪至18世纪逐渐接受了思想的场所是脑而不是心脏这一观点。那时没有出现一个脑中心论诞生的时刻，将来也不太可能出现一个神经网络中心论诞生的时刻。相反，缓慢积累的证据将逐渐揭开谜底。
第三部分 未来
但即使是最简单的脑，其复杂程度也足以令我们目前所能想象的任何机器相形见绌。
人类大脑中的神经元有100万亿的突触节点，而2023年最强大的人工智能GPT4仅具有不到1万亿的参数，，距离大脑还有100倍的差距，但其所表现出来的智能已经让人惊叹，虽然还无法确定其是否拥有意识，但随着人工神经网络规模的继续增加，其能力上限是有可能被不断拔高（甚至是随着规模强涌现，指数提升的）
但即使是最简单的脑，其复杂程度也足以令我们目前所能想象的任何机器相形见绌。
它提出的关系是隐喻性的，是在敦促我们去做某些事情，而不是在试图告诉我们真相是什么。
身体处于环境之中，两者都会影响脑实现功能的方式。
通过找到一个明显的严格受控行为的神经元基础，我们或许能深入了解更灵活和复杂的行为是如何出现的
我们的计算机系统将变得具有意识，给我们带来令人警醒的新见解
点评
一部关于人类认知的科学史，从最早心智来源于心房，到现在的心智来源于大脑，从现在的心智具身与不具身的争论，到未来大脑心智机制的完全破译，这是百年来成千上万研究者的奋斗成果，让我们终于看见了曙光。
⌈关于意识的真理曙光，已然出现在地平线上，但这真理是何模样，我们仍是知之甚少。⌋