原作名
Consciousness and the Brain: Deciphering How the Brain Codes Our Thoughts
状态
已读
评分
⭐⭐⭐⭐
作者
[法] 斯坦尼斯拉斯·迪昂
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
Nov 14, 2022
读完时间
Nov 26, 2022
已读页数
319
总页数
319
进度
1
阅读时长
来源
微信读书
📍 任务系统
ISBN
9787553673844
译者(选)
章熠
出版日期
Nov 1, 2018
摘要
BookId
24240889
微读同步状态
已同步
摘抄|Excerpts
阅读原因(或目的)
整体书评
人是寻求意义的动物,那么意义从何而来?
神经元 → 记忆/学习的机制 → 意识 与工作模式 → 人的意义
“意识从何而来?” 这是困扰人类千年的难题。虽然意识至今仍算不上被完全理解,但至少已经入门。
迪昂院士作为主流四大意识理论之一 —— 全局神经工作空间理论(GNW)的创始人,很好地跟我们介绍了大脑的工作机制,其GNW理论也从功能角度解释了意识的由来,值得一读。
从《认知神经科学》对大脑认知机制的前沿解构,到《追寻记忆的痕迹》中对神经记忆机制的破译,到《学习之道》中对大脑机制在学习上的应用技巧,到《象与骑象人》《思考,快与慢》描述的大脑两套系统决定的行为表现,到《神经的逻辑》探索大脑机制对人类神经疾病的影响,到《脑与意识》对意识机制的理论解码,再到《大图景:论生命的起源、意义与宇宙本身》对生命意义的探求,探索大脑机制和生命意义的路上,越深入越令人着迷。
[ 神经元机制 → 记忆/学习机制 → 意识理论(双系统) → 意识空间的双模式(TPN/DMN) → 人类的理性和非理性行为 → 生命的源起和意义 ],一个自下而上的体系架构开始出现模糊的脉络,当这个体系被完整地构建,会是一个多么激动人心的时刻。
重点摘要
- 身心二元论(实体二元论)
- 由笛卡尔在第二、六沉思录中提出。
- 二元论认为,每个人都由身体和心灵两种完全不同的实体组成。身体与心灵都是可以独立存在的实体,心灵能够独立于肉体而存在,因此存在一个可能世界,这个可能世界里只存在心灵。并且身体与心灵不存在同一性,我的身体里不必对应于我的心灵。心灵的本质是思考等心灵活动,身体的本质是拥有空间延展性和占据一定空间。
- 探索意识的科学方法
- 仪器:
- fMRI(核磁共振):空间分辨率高,时间分辨率低
- MEG(脑磁仪):时间分辨率高,空间分辨率低
- EGG(脑电仪):时间分辨率高,空间分辨率也中(高分辨需要植入)
- 方法:
- 双目竞争:两眼看不同画面,会出现双目竞争现象,意识可以控制呈现哪只眼的画面;
- 注意顺脱:注意力瞬间脱离,通过使显意识大脑暂时饱和来创造一小段看不见图像的时间,它被形象地称为“注意瞬脱”。典型的是“看不见的大猩猩”。
- 该实验证明,1. 不注意可以让任何事物从意识中消失,即使你看到或者感知到了,但并不能意识到; 2. 意识的容量很有限,很容易陷入饱和状态;
- 掩蔽意识知觉:又称为“阈下知觉”,通过控制外界刺激的参数(比如呈现时间)来使得某些刺激无法被意识察觉,而察觉与无法察觉的边界就被称为知觉阈值,典型的视觉阈值是50ms。
- 大脑的双系统机制
- 通过阈下启动效应的相关研究,心理学已经充分证明,不仅阈下知觉是存在的,而且一系列心理活动都可以无意识地进行,包括如下无意识活动。
- 无意识活动虽然能够实现很多行为,但核心特性是影响时间短、无法形成记忆、无法知觉。
- 意识系统的四个可靠标志,它们是表明被试是否产生意识知觉的生理标志。
- 一个意识刺激可以触发强烈的神经活动,并突然激活顶叶和前额叶回路。
- 在脑电记录中,意识通达伴随着P3慢波,这个波在刺激出现后的1/3秒出现。
- 意识也会激发一个晚期突然爆发的高频振荡。
- 许多区域跨越长段距离交换双向同步信息,由此构建了一个全脑网络。
- 意识理论:全脑神经工作空间理论
- 当前主流的四大意识理论之一,主要从功能视角对意识进行理论建模和解释。
- 全局工作空间理论认为,意识来自于那些全局可用的认知过程。各个无意识子系统就像网络中的各个处理节点,而意识空间则是连接这些节点的交换机,各子系统的信息在意识空间汇聚、交换,形成统一的认知,而每个时刻在交换空间被选出并激活进行广播交换的信息,就是被我们意识到。
- TPN/DMN是这个意识空间的的两种运行模式,工作记忆是这个空间的能力(也是特征),这个工作空间关联着我们的长时记忆、注意系统、评估系统、运动系统和评估系统等。
- 机制来源:大脑独特的连接组网络架构。详见《大图景》第38章
- 大脑神经元的连接模式:皮质柱(一个皮层垂直区域的神经元集群) → 功能脑区(小范围的神经元集群组) → 脑区间长距离网络(各脑区的长距离连接沟通的全脑网络)
- 大脑连接组(所有神经元的连接关系总和表示)是由短距离连接+长距离连接组合的网络,信息可以本地预处理、结果能够快速传播到整个网络,结构稳定不易崩溃。这种结构可以用较低的复杂度(全连接复杂度过高)实现较好的传递速度、网络稳定性和泛化表征性能,所以成为大脑网络(连接组)的首选结构,也是现实世界中各种人造网络的结构(交通网,电力网,互联网)。
无意识系统

意识系统

- 意识研究的临床应用
- 分辨有意识人和无意识人

界定“意识通达”看得见VS看不见主观报告科学吗寻找意识思维的标志意识科学的未来1 如何以科学方法研究意识意识面面观最小差别实验双目竞争注意瞬脱掩蔽意识知觉相信主观报告2 打开“黑箱”,探索无意识无意识研究的历史在脑中定位无意识阈下启动效应自动视觉加工声音和图像的自动联结无意识的语义启动批评与自我批评无意识算术不依靠意识的概念组合无意识与决策意识让思维延续人类图灵机社会分享意识——神经激活的雪崩意识通达的时间进程区分意识与无意识全脑启动深入意识脑全脑激活的意识网络解码有意识的思维现实与幻象如何阻断意识“罐中之脑”意识是全脑信息的共享超越模块化交流网络的演化编码意识思维全脑神经工作空间计算机模拟意识的启动无休止的自发活动自发活动的进化无意识的分类物质的主观状态检测自发想法婴儿有意识吗动物有意识吗猴子有自我意识吗人类意识是独一无二的吗为什么人类会有精神疾病如何建造有意识的机器译者后记点评
界定“意识通达”
对意识更精确的定义;可以对意识进行实验操作的发现;重新重视对主观现象的研究。
追寻记忆的痕迹中给出了意识的两个特征,一是统一性,意识能够将不同的知觉(视觉听觉嗅觉触觉)整合成统一的认知。二是主观性,每个人对同一个外界输入(比如一幅画)所引发的觉知和意义是完全不同且非常主观的。
后者是意识研究最大的门槛,过于主观导致无法进行客观的观察描述和研究。
对意识更精确的定义;可以对意识进行实验操作的发现;重新重视对主观现象的研究。
当代意识科学区分了三个最小化概念:警觉——觉醒的状态,在清醒或睡着时发生变化;注意——将大脑的资源集中在特定信息上;意识通达——有一些受到关注的信息会最终进入意识,并且可以向他人传达。
真正可以算作意识的是意识通达,
意识通达也是通往形式更复杂的意识体验的途径。
看得见VS看不见
我们现在可以通过实验的方法来探究意识知觉的机制
前文所述的现代意识研究的第二个基础,可以通过实验方法来探究意识。难道指的是fMRI?
我们现在可以通过实验的方法来探究意识知觉的机制
主观报告科学吗
正确观点应该是将主观报告视作原始数据
寻找意识思维的标志
关注意识通达、操纵意识知觉、仔细记录内省这三个要素将意识的研究转化为普通的实验科学。
在我们有意识的头脑中,发生了大量的无意识加工。
目的是探寻只有在人有意识体验的时候才产生的脑活动模式,也就是我所声称的“意识标志”
其实探究的是笛卡尔当时研究的问题:意识究竟在哪儿?是在全脑还是特定的局部脑区?
目的是探寻只有在人有意识体验的时候才产生的脑活动模式,也就是我所声称的“意识标志”
意识是全脑皮质内部的信息传递,即意识从神经网络中产生,而神经网络存在的原因就是脑中有大量分享相关信息的活动。
我们习惯于用很多高级概念来包装特定感觉,比如神圣感,或者全身发麻的激动感,这些其实都是神经网络针对特定输入之后的某些激发模式,而我们给这些模式起了个名字,成为xx感觉。
意识是全脑皮质内部的信息传递,即意识从神经网络中产生,而神经网络存在的原因就是脑中有大量分享相关信息的活动。
意识在脑的计算经济中有了准确的定位,它选择、放大并传播重要的想法
意识的功能定位,或者说演化目的,为了能够持续选择,方法并传播特定重要想法,从而使的某些重要的想法或者信息能够被反复深度加工和记忆,提高存活概率。如果不存在意识的自我深度加工,那么要强化记忆只能靠不断的外界相似刺激才行。
意识在脑的计算经济中有了准确的定位,它选择、放大并传播重要的想法
当足够多的脑区一致认为刚收到的感觉信息很重要时,它们就会同步形成一个大尺度的全脑交流系统。
意识的表现是大尺度的全脑神经交流。而对应到fMRI中的表现就是看到全脑神经网络被大范围激活。
当足够多的脑区一致认为刚收到的感觉信息很重要时,它们就会同步形成一个大尺度的全脑交流系统。
当信息变成有意识的时候,脑就能对其进行一系列任意长度的运算。虽然不再以本能的方式来加工这些信息,却能够随心所欲地反复斟酌和调整。多亏了与语言区的连接,我们能够将思想告诉他人。
我们的全脑神经工作空间并不是以一种“输入-输出”的形式来运作的,在刺激的作用下才会产生结果。相反,即使在完全的黑暗中,大脑也在不断地传递全脑的神经活动模式,产生威廉·詹姆斯所说的“意识流”。
神经环路不断地激活,反馈,然后环路继续激活。由于网络的广泛扩散以及本身的短时突触强化,使的每一个激活周期,其实网络的激活模式都在变化,不断有新的想法加入,也可以不断强化原来的想法。
而不是代表环路只会一遍又一遍重复完全一样的循环。
我们的全脑神经工作空间并不是以一种“输入-输出”的形式来运作的,在刺激的作用下才会产生结果。相反,即使在完全的黑暗中,大脑也在不断地传递全脑的神经活动模式,产生威廉·詹姆斯所说的“意识流”。
意识科学的未来
我们对意识的理解不断增长,不仅有助于解决某些我们对自己最深的疑问,而且也会面临某些艰难的社会抉择,甚至会出现模仿人脑计算能力的新技术。
1 如何以科学方法研究意识
临界状态
找出临界状态,并根据该预知来区分意识刺激和无意识刺激,通过fMRI来区别不同刺激情况下脑区的活动情况,从而区分出无意识和意识情况下,大脑的活跃脑区差异。
临界状态
寻找主观状态的客观机制,也就是大脑活动由无意识变成有意识的系统“标志”。
“特克斯勒消逝效应”(Troxler fading)的视错
一个客观不变的视觉图片能够随机进出我们的主观意识。这个意义深远的发现构成了现代意识科学的基础。
有没有一种独立的神经活动的模式,能支持所有的意识状态,并提供统一的意识通达的“标志”?
核心问题。
有没有一种独立的神经活动的模式,能支持所有的意识状态,并提供统一的意识通达的“标志”?
视错觉成为意识知觉实验研究的原因:1. 简单,不涉及复杂思维概念;2. 这类视错觉的例子很多,可以为研究提供充分的素材;3.虽然带有明显的主观性,但却是在每个人身上客观可重复的,也就是为主观性意识的研究开辟了一种可以重复的科学研究方式。
三个特征使得意识知觉的实验骤然间成为可能
我认为这三个重要的因素将意识拉进了科学的范畴:关注意识通达、使用一整套技巧来随心所欲地操纵意识、将主观报告作为真实的科学数据来对待。
意识面面观
科学经常通过提出新的分类来细化自然语言中的模糊分类,从而得到发展。
作者的观点:科学需要精准区分概念,然后才能得到发展。模糊的概念会阻碍科学的进步。 然后补充了19世纪 热力学中热量与温度的例子来对该观点进行说明。
科学经常通过提出新的分类来细化自然语言中的模糊分类,从而得到发展。
为了让这个领域有秩序,我们应该首先厘清这些含义。
这也是很多时候,明明已经受伤流血了完全没感觉到(意识到),直到你看见了这个伤口,就会开始感觉到伤口开始发痛。
注意一下你腿的姿势,也许你能感到某处的压力或者另一处的疼痛
一旦意识通达使这些信息进入你的注意,瞬间你就能够让语言系统和记忆、注意、意图和计划等其他过程来运用这些信息
意识通达的神经机制。
为了避免信息过载,大脑的许多系统使用了一种选择性过滤机制。在无数种潜在的思维中,进入大脑的是最佳选择(la crème de la crème),经过这个复杂的筛选所得的结果就是我们所说的“注意”
环境中充满了刺激性的信息,我们需要给予足够的注意才能选择出要通达的想法。于是注意常常成为意识的大门3
选择性注意和意识通达是两种不同的过程
觉醒、警觉和注意只是意识通达的前提条件。它们是使我们意识到一条特定信息的必要条件,并不总是充分条件。
如果无法弄明白我是什么,就无法达成德斐尔神庙的古老神谕的指引——“认识你自己”,无法认识自我,也无法解开意识之谜。
如果无法弄明白自我是什么,那么我们就无法解开意识之谜。
戈登·盖洛普(Gordon Gallup)的经典镜像自我识别的实验
当感受对象和被感受对象是在不同时间或者不同系统内编码的,悖论就消失
“反思”(reflection)这个词在英语中有“反射”的意思,暗示了有些脑区拥有可以重现和评估其他脑区的镜像功能。
最小差别实验
使得意识科学成为可能的第二个要素是:一整套能够随心所欲操纵我们意识内容的实验。
复习一下意识科学的三个基础要素:
1. 对意识更精确的定义 - 前文给出了定义“意识通达”,并与警觉、注意做了区分。
2. 可以对意识进行实验操作的发现;
3. 重新重视对主观现象的研究。
使得意识科学成为可能的第二个要素是:一整套能够随心所欲操纵我们意识内容的实验。
只要关注这微小的差别,并理解脑中发生了什么变化,研究者就能排除意识和无意识加工共同拥有的大脑加工过程,并且专注于标志无意识到有意识间转化的脑活动。
对科学家而言,研究行为的自动化可以为有意识到无意识的转化带来启示。结果,这个简单的差异确定了一个主要的皮质网络,主要包含前额叶中那些在意识通达时被激活的脑区13。
视觉系统将一个物体的完全静止状态视为一种线索,提示这里需要用旁边的纹理来填充
这是前述斑点消失视错觉的一个解释。 生物学和演化论解释为忽略不变的视觉输入(比如眼里遍布的血管),来提升有效信息的获取,从而提升生存率。
视觉系统将一个物体的完全静止状态视为一种线索,提示这里需要用旁边的纹理来填充
双目竞争
给眼睛长时间呈现图片,并且让图像信息进入大脑的视觉处理中,但是最终在主观意识中,图片却可能完全被抑制。
注意瞬脱
在没有意识关注的情况下,这两张图片会同时得到处理而且不再竞争。竞争效应必须是在观察者主动而且注意集中的情况下才能显现。
有一种方法,通过使显意识大脑暂时饱和来创造一小段看不见图像的时间,它被形象地称为“注意瞬脱”21(attentional blink,字面意思为注意眨眼)
大脑是个严格单线程的处理核心,我们所意识到的多任务处理,其实和单线程CPU一样,是通过时分复用所带来的错觉。
当试图同时关注两件事时,印象中我们的意识是即时的,并与两件事保持联系,然而这只是个假象。事实上,主观思维没有同时感知这两件事情。当一件事情进入意识,另一件事情就必须等待。
一个能够很容易就测量到的加工延迟,它被形象地称为“心理不应期”
注意瞬脱和不应期是紧密相连的心理学现象。当意识脑被占据的时候,其他信息必须在一个无意识的缓存中等待。
如饥似渴的读者、全神贯注的象棋选手和专心致志的数学家都深知这种专注的用脑可以创造长时间的心神分离,这期间我们对外界一无所知,这种现象被称为“非注意盲视”
这就是“心流”状态吧,当某项任务长时间占据意识时,我们会忘记时间,忽略掉周围环境,进入到“忘我”的境界。
如饥似渴的读者、全神贯注的象棋选手和专心致志的数学家都深知这种专注的用脑可以创造长时间的心神分离,这期间我们对外界一无所知,这种现象被称为“非注意盲视”
结果表明,人并不是完美的目击证人。一个简单的操纵就能让我们忽视一个视觉场景,哪怕是在最显眼的地方也一样。
很多魔术也是利用人意识和注意力弱点来达成的。
结果表明,人并不是完美的目击证人。一个简单的操纵就能让我们忽视一个视觉场景,哪怕是在最显眼的地方也一样。
不关注可以让任何事物从意识中消失
掩蔽意识知觉
大脑中一定经历了一场神奇的竞赛:尽管单词先进入意识,但是后面的掩蔽图却赶上来阻止了它进入意识知觉中。一个可能的解释是,大脑就像统计学家一样权衡证据,然后确定呈现的是一个刺激还是两个刺激。如果单词出现的时间足够短,而且后面掩蔽图的掩蔽作用足够强,观看者的大脑就会收到强有力的证据,从而得出只存在掩蔽图的结论,而对单词则一无所知。
相信主观报告
按定义来看,在意识研究中,主观性才是研究的核心。
的确,研究意识避不开主观性这道坎,而敢于去研究意识的主观性,已经很佩服作者的勇气了。
按定义来看,在意识研究中,主观性才是研究的核心。
主观报告,是可信的,且应该被研究者相信。尽管由掩蔽造成的看不见是主观现象,但这对于我们处理信息的能力有着实在的影响,尤其是极大地降低了我们说出刺激内容和记忆的能力。
不管是什么信息,我们意识到以后,就能比在阈下条件下时更好地对之进行命名、评估、判断或者记忆。换句话说,人类观察者的主观报告既不是随机的,也不是古怪的:当他们真的看见时,这种意识通达对应了信息加工中巨大的改变,一般总会带来更好的表现。
它能够提供宝贵的资料,这些资料往往可以通过行为或者脑成像等客观手段进行确认。
其实能被行为、以及fMRI辅证也非常重要,这可能是主观被告被同行认可的很重要的因素。
它能够提供宝贵的资料,这些资料往往可以通过行为或者脑成像等客观手段进行确认。
我们在为一个主观报告寻找客观解释:意识标志,也就是当一个人感到某种意识状态时,大脑中有条理地开展的一系列神经活动。
意识标志是作者为主观报告这件事所做的解释,因为主观报告属于一种意识状态,因此也需要激发被试者大脑的一系列神经活动,而能否主观报告,也就表明被试者是否真正有意识到特定的测试事件。因此被试能否完成主观报告可以作为是否意识到的一个标志,即主观报告是是否意识的标志。
我们在为一个主观报告寻找客观解释:意识标志,也就是当一个人感到某种意识状态时,大脑中有条理地开展的一系列神经活动。
象与骑象人中,骑象人表示有意识的认知,而大象代表无意识。象与骑象人的关系并非我们自以为是的那种骑象人完全指挥大象的关系,而是骑象人被大象完全带跑,然后还要充当事后诸葛亮,为大象的行为进行一番合理的解释(但其实根本不是大象的动机)。
人们通常在事后为自己的决定想出各种歪曲的理由,而完全不知道无意识真正的动机。
我们认知神经科学家“只”需要确定方程式的另一半:在一个人的主观体验背后有哪些客观的神经生理现象。
所以,作者强调的是科研可以利用“内省”作为数据资料,但不能完全盲目相信内省,作者也提到了,还会结合行为以及fMRI的方式进行辅证,通过对"内省"这种表象背后的神经元活动机制的探索和研究,来能获得“内省”的科学见解。
我们认知神经科学家“只”需要确定方程式的另一半:在一个人的主观体验背后有哪些客观的神经生理现象。
布兰克发现了一个位于右颞顶交界处的脑区。当这个脑区受损伤或者被电流干扰时,就会反复出现出体运动的感觉40。
大脑通过将这些线索整合起来,就能生成一幅身体与环境相对位置的综合表征。
这是意识的统一性,当负责统一性的脑区出现活动异常,就会导致认知不统一,无法将各种感觉与“我”这个主观视角融合,导致“灵魂出窍”的错觉。
大脑通过将这些线索整合起来,就能生成一幅身体与环境相对位置的综合表征。
这些研究真的非常有趣。人的各种思维和认知谬误,对其的深刻了解也可以防止和纠正自己可能存在的谬误。
使用这些方法,我们能够让单词、图片甚至整部电影从意识中消失,然后通过最小程度的改变甚至什么都不变,又让它们重新在意识中出现。
2 打开“黑箱”,探索无意识
它可以到达更高级的大脑皮质中枢并且影响我们所做的决定吗
这是本章的核心问题,无意识对生物体的影响到底有多大。反过来也就可以探究我们所自以为是的“自由意志”到底有多大的自由度。
先说说我的看法,我认为无意识对人的行为和决策有着巨大的影响,而这些影响是我们自己的意识完全觉知不到的(才会有马后炮式的找理由)。在象与骑象人中,大象作为无意识的代表,大象看到的东西会对大象产生深渊的影响,甚至影响大象的行为模式。而这一切,作为骑象人的显意识可能完全没有觉察。所以训练大象很重要,“相信直觉”也很重要,如果你的直觉很准,说明你的大象训练的很好。
它可以到达更高级的大脑皮质中枢并且影响我们所做的决定吗
我们会对被掩蔽的图片无意识地进行识别和分类,甚至会对没看见的词语进行解释和理解。阈下图片刺激会激发我们的动机和奖励,这一切都不需要意识,甚至联结知觉和动作的复杂操作也可以悄悄地进行,这些都证明了我们在频繁地依赖于无意识的“自动探索”。我们对这些千头万绪的无意识加工过程一无所知,所以一直高估了意识在决策时发挥的作用——但事实上,意识的控制能力是有限的。
双目竞争图像、非注意状态、掩蔽和其他一些情况都能使我们注意不到周围事物。
无意识研究的历史
无意识推理(unconscious inference),以此描述我们的视觉如何自动解码传入的感觉信息,得出最合理的解释。
在脑中定位无意识
大脑皮质是哺乳动物脑中进化得最充分的一部分,负责注意、计划和语言的高级运算。
证明复杂的情绪处理可以在意识水平之下进行,并且通常是由一系列专门加工情绪的皮质下核团引发的。
“视觉形状失认症”
看起来像是视觉皮层中负责进行形状提速的“卷积核”坏掉了,导致无法识别形状。
“视觉形状失认症”
大脑皮质仍然对这些被忽视的信息进行了无意识的加工。
阈下启动效应
我们使用脑成像技术证明了看不见的文字和数字能够到达皮质的深处。
自动视觉加工
我们发现,当单词range出现在RANGE之前时,会产生阈下重复启动效应,而当anger出现在RANGE之前就不会产生这种效应。这表明阈下加工具有很高的灵敏度
我们所感受到的有意识的视觉景象是一个经过了高度加工的图像,远远不同于我们眼中所接收到的未加工的信息。我们看到的世界和视网膜所看到的世界从来都不是相同的
声音和图像的自动联结
我们所听见的声音既来自视觉信息,也来自听觉信息,两者是等同的。
无意识的语义启动
我们的无意识大脑聪明到能够同时存储和提取与这个单词有关的所有可能的含义,即使这个单词是模棱两可的,或者只有一个意思完全符合上下文。无意识的脑提出建议,而有意识的脑做出选择
批评与自我批评
了我们可以无意识地理解单词、数字,甚至是图片
无意识算术
存在一个更高级的关注事物特定含义的脑区,并且可以在无意识状态下被激活。
不依靠意识的概念组合
根据对意识的定义-一种大脑通达的状态,那么这里也可以理解为普通的加工脑区激活水平并不能达到意识水平,自然就无法触发意识。
神经活动的记录直接证明了那些涉及语义加工的脑区不需要意识就能激活。
颞叶中的神经网络不仅自动加工被掩蔽单词的不同含义,而且还会检查词义与过去的意识背景的兼容性。
无意识与决策
为了生存,生物必须有一个非常快速的评估方式来判断每一个事件的价值是积极的还是消极的
那就是我们的大脑掌管着一系列机智的无意识装置,这些装置不断地监控着周围的世界并且赋予其价值,以此来引导我们的注意并且塑造我们的想法。
意识让思维延续
将当下那一刻的记忆浓缩并延长它在脑中保留的时间,是我们意识思维的特征。
对涉及不同时间、空间及知识形态的信息进行综合分析,并在未来任何时间都能回想起来的能力,是意识思维的一个基本组成成分,似乎也是进化过程中的正确选择。
意识在进化中扮演了一个特定的角色,它使人们随着时间推移不断学习,而不只是简单地活在当下。
只有意识才能让我们的思维保持持久。
人类图灵机
由几个基本步骤串连在一起而形成的复杂策略机制是意识进化出的另一个独特功能,计算机科学家们将这种策略机制称为“算法”。
我们不能用无意识直觉进行策略性的推理,阈下信息不能参与到有策略的思考中。
社会分享
在人类进化的过程中,分享社会信息可能是意识最核心的功能之一
意识远超出语言的承载能力,我们知觉到的东西远远超过了我们所能描述的范围。
巴赫拉米的实验很好地解释了为什么对于自信程度的判断在我们的意识中占据了中心地位。
这个网络主要出现在当我们有几秒钟闲暇放松时被激活的回路中,我们在空闲时间会自发地回到这种追踪社交的“默认模式”(default mode)系统中45。
这些大脑网络建立了一个关于我们自己的心理表象,将自己看作一个独特的角色,坐在心理数据库中的社交熟人的身边。就如法国哲学家保罗·里科(Paul Ricoeur)所说,每个人都是“作为他者的自我”(oneself as another)50。
我们的一生都与自我在一起,我们对于自己性格、知识和自信心的认识,只是比对于别人的认识要精确一点点。
意识使我们能够自主创造虚拟的世界:我们可以通过假装、伪造、假冒、撒谎、欺骗、做伪证、否认、发假誓、争吵、反驳和回绝等方式,转化社会决策算法,使其有利于我们自身。
意识是思维的虚拟-现实模拟器。
意识——神经激活的雪崩
回路突然被系统性激活是意识思维的标志,并且可被重复验证9。
意识通达的时间进程
当这种解读溢出并进入额叶和顶叶更广阔的区域时,才标志着意识知觉的出现。
P3波是意识的第二个标志
有意识的脑不可能同时经历两种激活,它只能让我们在某一时刻知觉到一个意识“组块”
这就是意识同一时刻只能处理或专注于一件事的背后原理
有意识的脑不可能同时经历两种激活,它只能让我们在某一时刻知觉到一个意识“组块”
区分意识与无意识
只有当规模结构完整的P3波延伸到双侧前额叶皮质时,才真正表示的是意识知觉所独有的神经活动。
全脑启动
形似P3波——一个头顶部的高电位波。这个脑波由一个大回路各节点的同时激活而产生,这些节点位于左右枕叶、顶叶和前额叶的许多区域中。
深入意识脑
意识知觉的标志不是γ波,而是后期这一波段信号强度的放大
全脑激活的意识网络
跨越整个皮质的巨大的同步电信号,这是意识知觉的第四个标志42
解码有意识的思维
意识在不停地维持着知觉的稳定性
前颞叶神经元对人物、地点以及其他难忘的概念形成了分布式的内部编码
当它们进入后扣带回时,图像却变得稳定了
后扣带回是人脑的稳定器(视觉防抖模块)
当它们进入后扣带回时,图像却变得稳定了
现实与幻象
脑活动和意识体验之间存在因果关系
我们脑内的微神经回路保存了生活中详尽的大大小小的事件,随时可以被脑电刺激唤醒。
神经活动最先引发的内容是无意识的,只有当活动延展至远处的顶叶和前额叶时,意识体验才会产生
局部脑活动不足以产生意识知觉,在它产生意识前,必须先到达距离较远的大脑位点。当激活传播到高级皮质中枢,并产生分布式的脑网络时,激活序列的后部似乎可以产生意识知觉。
如何阻断意识
意识存在于循环中,皮质回路中不断往复的神经元活动,产生了我们的意识体验。
反射活动是引发意识体验的必要不充分条件。只有包含前额叶和顶叶的长距回路,才会产生意识编码。
“罐中之脑”
四种可靠的意识标志,它们是表明被试是否产生意识知觉的生理标志。第一,一个意识刺激可以触发强烈的神经活动,并突然激活顶叶和前额叶回路。第二,在脑电记录中,意识通达伴随着P3慢波,这个波在刺激出现后的1/3秒出现。第三,意识也会激发一个晚期突然爆发的高频振荡。最后,许多区域跨越长段距离交换双向同步信息,由此构建了一个全脑网络。
意识是全脑信息的共享
意识的功能便是使全脑的高级决策系统都能获得该信息。我们每个人都拥有一个意识路由器,这是一个进化而来的用于提取相关信息并将其配送到对应区域的结构
能够灵活派送信息的能力是意识状态的特征属性。
任何我们意识到的信息都可以驱使我们做决定、进行有意识的动作并且产生一种“掌控”感
超越模块化
这种可以利用全局信息的感觉正是我们主观体验到的意识状态13。
为了帮助我们灵活地挖掘那些可能与当前需要相关的所有信息资源,意识可能已经进化了千万年之久14。
交流网络的演化
那么为什么当信息进入意识后就会引起这些相互连接的区域的系统性激活呢?这是因为那些区域有着在脑中长距离传播信息所需要的长距离连接结构。
编码意识思维
经过多次循环之后,神经元表征编码了一个清晰、可理解的知觉图像。这个图像会变得更稳定,并且抗噪声,具有内部协调性,和其他神经元的吸引状态有所区别
神经联合体”,把它看作是意识表征的完美介质
全脑神经工作空间
工作空间理论提出,意识状态由稳定激活的神经元所编码,整个编码过程持续十分之几秒。这些神经元是工作空间中被激活的神经元的子集,分布在脑的多个脑区,为同一个心理表征的不同方面进行编码。
不同脑区提炼的相关信息的碎片之所以能够整合,是因为所有神经元通过长轴突神经元以自上而下的方式保持着同步。
全脑工作空间模型主张:在任何既定的时刻,一个思维对象可以从这个具有无限潜力的集合中被选出并成为意识的焦点。
意识内容由沉默神经元和激活神经元共同决定。
一个意识想法是由一小丛激活并同步的神经细胞以及大量被抑制的神经元共同编码的。
所以P3波其实代表的是被抑制神经元共同活动所展现出来的集体特征?当多数神经元被抑制,出现P3,意味着大脑开始聚焦,因聚焦而突显的就是我们的意识(这也是为什么意识容量有限,只能单线程)
但是,受抑制的神经元才是主导,它们的活动叠加起来产生了一个正电位。由于受抑制的神经元数量多于激活的神经元,所有这些正电位最终会形成一个强波——P3波,只要意识通达出现,就可以很容易地检测到它43
计算机模拟意识的启动
在边缘区域,知觉是平行进行的:编码声音和光线的神经元可以同时被激活,而且不会互相干扰。然而,在更高级的皮质体系中,它们会相互抑制,使得这些区域只允许存在激活神经元的单一整合状态——单个“想法”
无休止的自发活动
自发性激活倾向于从工作空间中较高级的皮质开始,向下传播到感觉区域
内部意识状态会干扰我们意识外部事件的能力。自发的脑活动会侵入全脑工作空间,如果被采纳就会长时间阻止脑对其他刺激的获取。
日常生活中经常有这种情况,如发呆,想东西想的入迷,出神等,往往会听不到别人叫我们或者外界的情况变化。
内部意识状态会干扰我们意识外部事件的能力。自发的脑活动会侵入全脑工作空间,如果被采纳就会长时间阻止脑对其他刺激的获取。
脑活动中的随机波动会左右对外部微弱刺激的知觉
自发活动的进化
自主活动是神经系统的主要特征。内在的神经元活动凌驾于外界刺激之上。
在缺乏外部刺激的情况下,全脑工作空间也会通过自发生成上下波动的活动模式,使我们自由地产生新的计划并尝试实施,如果计划不能达到预期,我们还可以随意地改变它们。
我们的“意识流”,也就是那些组成心理世界并在脑中不断出现的文字和图片,其实源自我们一生中受教育和成长过程中形成的数以万亿计的突触中的随机锋电位。
无意识的分类
大部分的脑运算过程是无意识的
丰富的无意识处理器编织了我们的身份和行为
意识表征是由它不是什么和是什么所共同决定的
阈下刺激还是永远不可能被意识到,然而前意识的刺激却可以,只要我们肯花时间去关注它。这就是它们在脑水平上的主要差别。
在提取记忆时,突触会重现当时的神经元放电模式,这时候我们才能进行有意识的回忆。
对于算术而言,计划以及计划是如何展开的都被精确地编码在神经元放电中,这些神经元位于支持意识的神经网络中
物质的主观状态
全脑工作空间理论能解释很多关于意识及其脑机制的观察发现。它解释了为什么我们只能意识到储存在脑中的极少一部分知识
整个神经网络只是部分地受外部输入影响,自主性才是其显著特征。
所以人虽然受到环境影响,但并不是一味地被动响应外界变化。大脑自身也是具备自省能力和主观能动性的。
整个神经网络只是部分地受外部输入影响,自主性才是其显著特征。
检测自发想法
信息交换是意识的核心功能
婴儿有意识吗
对上了!因为婴儿大脑中长距离神经元纤维(轴突)没有髓鞘,导致电位传输速度慢。一旦髓鞘覆盖,形成朗飞氏结,电位就可以实现跳跃式传导,大幅提升传导速率。
婴儿的脑需要1/3秒的时间才能发现元音的变化,并产生不一致的无意识反应。他们的前额叶皮质需要整整1秒的时间来对新异刺激做出反应,这比成年人多花了3~4倍的时间。因此,在出生的第一周,婴儿的脑已经形成了可以运作的工作空间,但速度非常慢。
分娩就是一件比我们过去所认为的更有意义的事情:它是意识脑真正诞生的时刻。
动物有意识吗
在休息状态下激活的自发的“默认网络”
原来默认网络DMN和工作网络TPN是工作空间(即意识脑)的两种运行模式
在休息状态下激活的自发的“默认网络”
猴子有自我意识吗
我们所拥有的可以对自己的思维进行思考的认知能力,叫作“元认知”(metacognition)。
人类意识是独一无二的吗
人类语言的递归能力可能成为具有复杂嵌套性的思想的载体,这些复杂的想法是其他动物无法获得的。
人类意识是两个嵌套进化的独特产物。在所有的灵长类动物中,意识最初是作为交流工具进化而来的。
在人类身上,这种交流能力被第二次进化加强,产生了“思维语言”,使得我们能够思考复杂的想法并与他人进行分享。
为什么人类会有精神疾病
基因表达和分子运输变得困难。
精神分裂症的主要问题似乎在于不能把输入信息全面整合为连贯的整体。
统计学习需要信息的双向交换66:感觉区域将信息向上级传递,高级区域做出自上而下的预测反应,它们共同组成了一个不断解释感觉信息的学习算法
原来预测性框架是这么来的,那么,再这样一个负反馈回路中,什么样的神经元能够编码预测和实际输入的误差,以便于大脑启动学习机制进行纠偏?
统计学习需要信息的双向交换66:感觉区域将信息向上级传递,高级区域做出自上而下的预测反应,它们共同组成了一个不断解释感觉信息的学习算法
在《神经的逻辑》一书中专门针对精神类疾病做出了解释和说明,书中提到大脑有维护统一的自我感觉的趋向(工作空间需要达成共识,这个共识就是统一的自我感),但因为疾病原因导致长距离连接中断,人脑的意识系统和潜意识系统脱节,无法形成统一的自我认知,从而出现了精神分裂等一系列精神疾病。
简而言之,精神分裂症似乎就是一种长距离连接遭到破坏的疾病,这种连接用来传播全脑信号并形成意识工作空间系统。
如何建造有意识的机器
三个现在的计算机所不具备的重要功能:灵活交流、可塑性和自主性。
自由的定义是:在合适的情况下,我们有能力凭借自己高水平的思考、信念、价值观以及过去的经验来做出决定,并且对低水平的冲动加以控制
我们的全脑神经工作空间从当前感觉和记忆中收集所需信息,然后进行汇总、评估,选出想要的,并使用内部反馈来最终引导行为。这就是我们所说的有意识的选择。
尽管我们对颜色、形状和物体进行编码的神经机制总体上相同,但是它们在结构上的细节来源于个人的长期发展过程,通过不断选择和修剪突触,造就了每个人独一无二的脑,形成了不同的人格。
同一个概念或事物,在每个人脑中的表征(编码)都是不同的。就算是颜色,在每个人脑子里的表征也是不同的,看到红色你脑子里想的是血,而我的脑子里想的是火。
尽管我们对颜色、形状和物体进行编码的神经机制总体上相同,但是它们在结构上的细节来源于个人的长期发展过程,通过不断选择和修剪突触,造就了每个人独一无二的脑,形成了不同的人格。
什么东西,在一出现便是一个“已经记住的当下”76,是一个记录此时此刻的个人密码,并且被过去的记忆和未来的预期所加强,不断将第一人称的视角投影在周围环境中?答案是:意识的内部世界。这台精密的生物仪器现在就在你的脑子里运转。当你合起书,思考自己的存在,激活的神经元集群最终会形成你自己的观点。
译者后记
每个神经元都在无意识的加工过程中,对接收到外界刺激给出自己的解释,而意识则将千百万神经元各自不同的解释整合,形成最合理的稳定表征,并将信息长时间地保留在脑中,进而传递给需要的神经回路,比如记忆回路和语言回路,这样我们就可以在脑中完成一次多步骤的计算,并将得到的结果传达给他人。根据这种全脑信息的共享方式,作者提出了“全脑神经工作空间”的理论模型。
点评
“意识从何而来?” 这是困扰人类千年的难题。虽然意识至今仍算不上被完全理解,但至少已经入门。
迪昂院士作为主流四大意识理论之一 —— 全局神经工作空间理论(GNW)的创始人,很好地跟我们介绍了大脑的工作机制,其GNW理论也从功能角度解释了意识的由来,值得一读。
从《认知神经科学》对大脑认知机制的前沿解构,到《追寻记忆的痕迹》中对神经记忆机制的破译,到《学习之道》中对大脑机制在学习上的应用技巧,到《象与骑象人》《思考,快与慢》描述的大脑两套系统决定的行为表现,到《神经的逻辑》探索大脑机制对人类神经疾病的影响,到《脑与意识》对意识机制的理论解码,再到《大图景:论生命的起源、意义与宇宙本身》对生命意义的探求,探索大脑机制和生命意义的路上,越深入越令人着迷。
[ 神经元机制 → 记忆/学习机制 → 意识理论(双系统) → 意识空间的双模式(TPN/DMN) → 人类的理性和非理性行为 → 生命的源起和意义 ],一个自下而上的体系架构开始出现模糊的脉络,当这个体系被完整地构建,会是一个多么激动人心的时刻。
意识的传播功能使我们能够执行独特而强大的活动。