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科学探索:大脑跟意念到底什么关系?

2019-08-04  莫遵义

作者毕业于清华大学无线电系,美国电子工程博士,美国认证催眠师,美国国家催眠协会会员。现居住美国大波士顿地区。


前两天美国人埃隆.马斯克的新公司Neurolink一夜间变得家喻户晓。原因是他们号称准备给人脑植入芯片测量脑电波。其实他们目前公布的产品只是作为神经外科的微创医疗手段帮助瘫痪病人。这方面的理论与应用都不是他们首创,只是试图做的更好一些。不过在发布会上马斯克和NeuroLink CEO都憧憬说,“因为关于你的灵魂,思想,情感等所有的信息都在你的大脑里。。。你所有的认知,感觉,听觉和思考都只不过是大脑神经网络上的电脉冲而已。。。所以这项技术有着将人类跟人工智能合二为一的无量应用前景。。。”

他们这一憧憬不要紧,让各地小编们的想象力爆炸,纷纷为《黑客帝国》明天就要实现或激动或担心起来。。。

看到这里笔者觉得有必要花时间把早就计划分享的一些前沿研究资讯尽快介绍给朋友们。

大脑到底有什么用?

神经外科技术和医疗仪器的进步大大地促进了脑神经学的发展,使得人们对大脑的组织结构和生物工作机理有了长足的认识。

图1. 大脑解剖图(借自https://www.booklife.com.tw/club_rwd/talk_detail.php?get=did-1053)

借助先进的医疗仪器,研究人员可以实时对大脑不同区域的活动进行观测。神经科学家通过得到的统计数据似乎可以归纳出一些功能规律。类似下图这样的大脑区域功能图几乎像世界统一课本一样科普着各国人民大众,包括埃隆.马斯克和他的团队。

图2. 大脑功能区分布图 (图片来自互联网)

这种看法还直接导致爱因斯坦的大脑被处理他遗体的解剖医生偷走[1][3]。几位医生后来花了很多年研究爱老师的大脑细胞与相对论的直接间接关系,据说还发表了好几篇研究报告。同行们对各种结论的评价说法不一,找出不少研究方法的漏洞,最后也是不了了之。

然而随着研究的进一步深入,自觉已经把头脑摸得一清二楚的神经科学家们却越来越感觉抓不着意识了。比如“中国脑计划”主要推动者,资深神经科学家杨雄里院士不久前就感叹[2]:

”过去30年产生的有关神经科学的知识大概是20世纪80年代以前的46倍。在微观上,人类对脑和神经系统的研究已深入到细胞和分子水平,对神经信号的发生和传递的规律,以及作为脑认知和行为基础的神经回路机制,乃至对困扰人们已久的若干脑及神经系统疾病的病因和发病机制,都已有了相当的知识积累。但是,时至今日,大脑依旧是人类认知的黑洞

特别是脑的高级复杂功能(感知、认知、意识、情绪、语言等),这都是涉及大群神经细胞活动及相互作用的动态过程,这种过程会因内外环境的变化而显现出极其复杂的、多维度的改变,其后果是脑活动强烈的不确定性。这不仅给实验研究带来许多困难,也意味着脑高级活动遵循的规律并不完全与物质世界运动的规律相同。”

美国著名神经学家詹姆斯.法隆[4](下图)在接受央视记者采访时干脆说,大脑仍然是个谜,我们对于很多根本问题其实一无所知。

图3 美国神经科学家James Fallon

看到这里,读者朋友们是否好奇,为什么每天在实验室和医院里跟大脑打交道的研究人员感觉自己对大脑一无所知,而大街上的马斯克们在产品宣传的同时却信心满满地科普(误导)着大脑的功能?

视频摘自央视2019年6月22日首映纪录片的《手术二百年》第四集《攻入颅腔》

准确地说,至今仍然令杨院士和法隆等科学家们大惑不解的其实是大脑跟意念的关系。不过以他们为代表的脑神经科学界似乎仍然沿袭着“大脑是意识的发源地”这个已有500年历史的基本认知。

无法解释的特例现象

美国《科学》杂志于1980年12月12号发表了一篇题为《Is Brain Really Necessary?》(大脑真是必要的吗?)在当时颇为惊世骇俗的文章[5]。作者Roger Lewin介绍了一位英国Sheffield大学医学院儿童神经科教授John Lorber医生的发现。

在Lorber教授工作的大学里有一位智商126的数学尖子(一般人的平均智商为100左右[6]),他在日常其他各个方面的能力跟正常人没有什么区别。一个偶然的机会,Lorber医生为这位数学尖子的头部拍了个片子,发现他竟然几乎没有大脑,头盖骨里灌了满满一腔的脑脊液,就是我们俗称的脑袋里进了水。

图4. 左为正常大脑,右为进水大脑(图片来自https://rifters.com/real/articles/Science_No-Brain.pdf

在观察了600多不同程度水脑子病人的大脑片子,评估了他们的生活能力后,Lorber医生的结论是,我们的大脑或者只被利用了10%,或者根本就不像我们想象的有那么大的用处。因为在大脑整体或局部萎缩的人群中,很大一部分的生活能力跟医学教科书(比如图2大脑区域功能划分)上的结论不符甚至完全相反。

借助于脑外科技术的进步,大脑切除术已经成为治疗严重癫痫等神经疾病的重要手段。笔者有不少朋友在医疗成像领域工作,经常跟外科医生和手术打交道。据他们说在临床第一线的大夫们也常会见证大脑切除后病人跟教科书完全不同的反应。比如说切掉原来认为主管语言的那部分大脑的儿童,醒来第一时间会毫无障碍地跟妈妈交谈。

2011年1月美国德州一位女议员被当街枪击脑部。子弹穿过她的左脑。她的主管语言的区域遭到严重损坏。几年以后,她已完全可以用清楚的发音跟人们进行交流[7]。

上个世纪40年代,美国科罗拉多州的一位农民Lloyd Olsen在宰杀一只鸡时砍掉了大半个脑袋,只剩下脑干和一只耳朵。令人惊奇的是这只鸡并没有死。这位农民于是善心大发,留下这只鸡并取名为麦克(图6)。

图6, 无头鸡麦克和他的主人Lloyd Olsen(图片来自互联网)

后来麦克在Olsen的照料下健康地存活了十八个月,而且名噪一时[14]。当地人把每年五月的第三个周末定为无头麦克日,举行包括跑步,趣味游戏等各种活动。无头麦克日的传统一直延续到现在。

以上这些现象不能不引起神经科学家们的重新思考,让他们对捧在手里的大脑仍然有摸不着头脑的感觉。

意识心源论研究重新兴起

早在2500多年前,被誉为西方哲学之父的亚里士多德观察到小鸡胚胎第一个长成的主要器官是心脏(这也是所有脊椎动物胚胎成长的共同特点)。他认为心脏里自由流淌着意识。而意识来源于一个叫集体感知的空间。大脑的主要作用是心脏的散热器。血液的一个重要功能是散热介质[8]。

现代临床实践表明[22],大脑相比其他器官对温度更敏感,喜凉不喜热。脑部组织的导热系数也相对比较高,接近于水的导热性能[21]。看来我们平时说要避免“头脑发热”,保持“冷静思考”还真有一定的到理。

古埃及人也认为心脏代表人的德行,大脑只不过是头颅的填充物。所以在人们死后遗体处理成木乃伊的过程中会把大脑挖出扔掉,而把心脏等重要的器官保留下来[9]。

传播实践了几千年的中医理论把人的精神意识和思维活动统归于心,认为心是君主之官,神明之所出,精神之所舍[10]。《黄帝八十一难经》[11]如是说,“五脏有七神。。。肝藏魂,肺藏魄,心藏神,脾藏意与智,肾藏精与志。”《类经·疾病类·情志九气》中有:“心为五脏六腑之大主,而总统魂魄,并该志意。故忧动于心则肺应,思动于心则脾应,怒动于心则肝应,恐动于心则肾应,此所以五志惟心所使也。”[12]在这些经典中,大脑被有意或无意地边缘化了。

在西方,心脏是人的情感之源的认知主导了上千年。直到17世纪,英国医生威廉.哈维发现了心脏在血液循环中的血泵作用。这个发现使得现代西方哲学奠基人笛卡尔认为人的心脏等器官仅是上帝给人制造的机器,只有大脑,特别是脑中的松果体才跟人类思想和意识有关系。这种认知在过去的500年中一直占有主导地位。

虽然现代医学认为大脑是意识的发源地,心脏不过是一个生物泵而已,我们日常生活的用语仍然处处在暗示着心脏与我们精神世界的关系,比如,心心相印,心服口服,心悦神怡,心猿意马,心焦如焚,心病还得心药医。如果把这些词语中的'心'换成'脑',有没有感觉哪里不对劲?

最近的几十年间,科学家们发现心脏自带由几十万个神经元组成的神经网络。这一发现让研究人员开始重新审视和研究心脏的功能。一个新的研究领域:心脏神经学(Neurocardiology)[17],应运而生。

英国牛津大学研究人员通过动物实验证实,心脏神经网络可以独立自主控制心率,不受连接脑干的交感和副交感神经指挥[13]。(难道胚胎心脏在大脑出现之前已开始跳动不是早已说明此结论了?

美国研究人员还发现[15],心脏可以通过至少四种通路跟大脑互动,神经通路(通过电脉冲),生物化学通路(荷尔蒙与神经递质),生物物理通路(血压波)和能量通路(电磁场能)。大脑和心脏之间的控制是双向的,并不是以往认为的心脏服从于大脑的控制。

1983年,随着一种由心脏分泌的新荷尔蒙(心房肽ANP)的发现,科学家们也开始注意心脏作为荷尔蒙腺体的功能。研究发现心房肽的增加可以抑制压力荷尔蒙的释放,减少交感神经发起的战斗和逃跑信号的强度,而且还会对免疫系统产生影响[15]。更令人惊讶的是实验表明心房肽还会影响到意志力和行为表现。后续的研究进一步证实,心脏还有分泌多巴胺等多种愉快荷尔蒙的能力,甚至还可以产生大量影响认知和社交等功能的催产素。

通过高敏度的磁电心电仪,研究人员可以测量到人体器官产生的电磁波。心脏周围的电磁场是所有器官里能量最强的,为大脑周围电磁场的100倍[15],离身体1米之外都可以捡测到。

图5 心脏周围磁场示意图(图像来自[15])

借助信号处理技术,科学家们可以在测量数据中检测到人与人交流时调制于心脏电磁波中的情绪信息[15]。同时监测大脑和心脏信号可以发现,在受到视觉情景刺激时,心脏的情绪反应调制信号早于大脑的情绪反应信号。

顺便提一下,这是笔者第一次读到生命科学家开始突破看得见摸得着的细胞,血管和神经网络的束缚研究生物电磁场中的信息传递方式。一看介绍,原来研究团队里有骨干成员是从资深电子工程师转行到生命科学领域的。这又是一个发挥跨学科优势的典型例子。

目前,年轻的心脏神经学发展迅速,在病理学和身心关系等领域已经取得了需要重新改写教科书的重要研究成果。

肠胃发现大量神经元

就好像有意要验证中医经典理论,过去20年里发展起来的另一门崭新的学科是肠胃神经学(Neurogastroenterology)[18]。

科学家们发现,肠胃里也存在着数以亿计的神经元,足以堪称第二大脑。看来英语中常用的“gut feeling”(肠胃感觉=直觉)和遇着麻烦事时的“butterfly”(胃翻腾)说法也是有些依据的。相信很多读者也都经历或见识过遇到烦心事会影响食欲的情况。

目前,医学界对很多肠胃疾病,比如过敏性肠功能障碍,神经性烧心等,束手无策。许多消化内科临床医生也认为肠胃问题至少50%以上与心理压力有关。

跟心脏神经网络类似,肠胃神经网也可以不受交感,副交感的影响自主独立控制肠胃。肠胃神经跟大脑的控制互动也是双向的。

另外,肠胃也有分泌多巴胺,血清素(5-羟色胺)等多种'愉快'荷尔蒙的功能。身体中95%的血清素和50%的多巴胺存在于肠胃里。这个发现催生了心理障碍跟肠胃健康关系的全方位研究。

到目前为止,科学家们顺着神经网络的研究开始意识到大脑可能不是唯一跟人的意念活动相关的器官。如果这一认知得到全面证实和接受,几百年来对大脑行为进行的孤立观察和研究就好比只摸着象鼻子研究大象,其结论难免片面,甚至还会互相矛盾。这也许是造成本文前面提到的脑神经学家们对大脑高级功能仍感困惑不解的原因之一?

不容忽视的心理现象

与科学家从研究神经网络来认识意念的角度不同,心理学家们在长期的临床观察和实践中对意念有着自己独到的看法。

具有30年心理治疗经验美国加州大学教授丹.西格尔在他的新书[20]中给意念下了如下的定义:意念是自我形成的既有体现性又有关联性,可以调节个体内部和互相之间能量和信息流动的一个过程(process)。意念不局限于大脑,甚至不局限于身体。

西格尔教授的定义是以大量的对人类心理现象的观察,分析和科学研究为基础的。

濒死经历研究

美国弗吉尼亚大学教授布鲁斯.格雷森(Bruce Greyson)对数以千计经历了濒死却被阎王爷拒绝的人们进行了长达40多年的采访,跟踪和调查。他也因此被誉为濒死经历研究之父。

在格雷森教授的研究中,有的人在心脏停跳,脑中血流停止的情况下感觉比以往任何时候都清晰地看见外科医生们对他的身体进行抢救的微小细节。后来这些细节得到医生的证实;有的人在被救过来后描述在抢救时见到的亲人,事后才被告知那位亲人当时已经过世;还有的人在濒死阶段见到慈祥的陌生人,十年后从家人的相册里得知原来那是一位已故的亲人;也有不少人活过来后性格都发生了变化[28],让亲朋好友感到陌生。

格雷森医生发现有过濒死经历的人有一个共性,就是在他们的大脑受到重大创伤,在医疗意义下已经停止工作的时候,这些人却具有非常清晰的思维,并且有感知和视见周围世界的能力。这些研究使得格雷森教授本人相信人的某些意念并不随着身体的死亡而消失。

转世记忆研究

笔者在不久前贴出的《催眠案例:前世回忆与心理健康》[30]中介绍了我的来访者们的前世回忆经历。这种自然回忆起前世的现象在催眠心理治疗中时有发生。美国精神科医生布莱恩.维斯在他的《前世今生》一书中[31]对这一现象有过更加详尽的描述。过去的几十年,科学家们也开始对这一现象展开研究。

弗吉尼亚大学教授伊恩.斯蒂文森(Ian Stevenson)在40年职业生涯里曾遍访世界各地出现的孩童自发回忆到前世经历的现象。作为严谨的科学家,他花大量的经历进行时间,地点和历史事件核实。许多与被访问者今生毫无关系的前世经历的客观真实性,使得科学家们开始认真思考生命轮回的可能性。

大量的观察和研究让格雷森教授等一些科学家认为意念独立于大脑和身体而存在[29]。

灵魂出窍研究

很多人都熟悉灵魂出窍的说法。经历过的人会描述他们的灵魂离开自己的身体,以第三者的角度在身体之外的某个位置观察自己的身体。这种现象最开始在大脑损伤病人中有所记录,一般是自发产生,不受主观意识控制,长期以来对没有经历过的人来说是一个不可随意复制的传说。随着这方面研究工作的展开,人们发现灵魂出窍经历并不稀有,几乎有10%的人口一生中会有一次以上的经历[26]。

研究人员把灵魂出窍的原因归纳为自发性出体(睡梦中,濒死经历,身体极限负荷下)和非自发性出体两大类。非自发性出体可以由致幻性药物和对大脑某些部位施加电磁刺激,甚至通过心理诱导技术来实现。

几年前,瑞典卡罗琳斯卡研究所的研究团队在Henrik Ehrsson领导下利用视觉和触觉错位训练第一次成功诱导了灵魂出窍和附着他体的感觉和经历[23],对人们正确认识这一现象提供了科学依据和方法[24][25]。

视频来自社交媒体,感谢作者的呈现。本文在此借用以飨读者

在这个实验中,Henrik Ehisson采用跟上面视频类似的方法诱导被试者对自我身体产生错觉,最快几秒钟便可完成对身体拥有感从本体到客体的转移。为了客观评价被试者对客体的拥有体验,研究人员对客体进行打击,同时监视被试者的皮肤电导反应(SCR)和这个代表危险压力条件反射的指标。客观SCR测试数据和主观对测试中客体身体位置感的反馈都表明,被试者对客体的拥有感跟对本体一样逼真。

在他们发表的实验中,客体都是没有生命的人体模型。虽然被试者对身体的拥有感发生了转移,与本体已经分离,但是对客体受到冲击的条件反射反应仍然体现在本体上。这说明对被打击的恐惧和逃跑反应系统仍然留在本体,不受身体拥有感的影响。希望他们今后尝试用活人当客体,观察一下对本体拥有感的改变是否对客体的生理和心理有任何影响。

虽然有研究人员认为Ehisson团队用视觉和触觉诱导的认知出体现象跟濒死经历中灵魂出窍不是一个性质,他们的实验结果对人们深入了解意念现象提供了难能可贵的科学依据。

总结与思考

多年来,神经科学家们收集了很多说明大脑直接参与人们的意识活动的证据。没有人再怀疑大脑与意识活动有一定的相关性。随着多学科在各个方向研究的推进,“大脑为意识源头掌管一切意念活动”这个缺省认识正在受到越来越多神经科学家们的质疑。

科学研究已经证实[33],我们位于头部的眼耳鼻舌接受到的外部信息后通过神经网络传给我们意识体系中的感官处理层。在这个层次里我们用已经形成的思维定式对感官输入进行过滤和修正后形成认知和判断。而认知和判断则决定我们的生理和心理行为和状态。在这个复杂的意识过程中神经科学家们对哪些器官到底起到哪些作用仍然知之甚少。

大量的跨学科观察和研究引起科学家们重新思考[29], 或许大脑于意念更像一部手机于我们。手机硬件通过号码与我们个体捆绑。当我们通过手机互相交流时,手机的作用只是尽可能逼真地把谈话声音或文字传递给对方。我们都清楚手机里听到的声音或看到的文字并非出自手机。当然如果手机不工作了,我们的远程交流也就无法进行。不过我们总还可以通过其他办法(比如写信,电报或者面对面)来达到交流的目的。但是我们对身体不工作了,意念用何种方式继续存在和互相交流几乎一无所知。

本文篇幅有限,无法详细描述所有提及的科学实验。欢迎对细节感兴趣的朋友阅读下列参考文献。如有问题敬请留言。

参考文献:

  1. https://www.nationalgeographic.com/science/phenomena/2014/04/21/the-tragic-story-of-how-einsteins-brain-was-stolen-and-wasnt-even-special/

  2. “中国脑计划”院士杨雄里:人类大脑时刻改变着世

  3. 爱因斯坦大脑下落 (https://www.youtube.com/watch?v=v9_jWyHycIY)

  4. James Fallon(https://en.wikipedia.org/wiki/James_H._Fallon)

  5. '大脑真是必要的吗?' (https://rifters.com/real/articles/Science_No-Brain.pdf)

  6. 人群智商分布(https://commons.wikimedia.org/w/index.php?)curid=27215839

  7. Babby Gifford(https://www.youtube.com/watch?v=dtm2IFqbXX4)

  8. https://web.stanford.edu/class/history13/earlysciencelab/body/brainpages/brain.html

  9. https://faculty.washington.edu/chudler/papy.html

  10. http://www.med66.com/web/zhongyijichu/ln1503034521.shtml

  11. 《难经》(https://www.abirus.ru/user/files/Ebooks/nanjing.pdf)

  12. '七情内伤' (https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%83%E6%83%85%E5%86%85%E4%BC%A4)

  13. BBC: Heart vs Mind (https://www.youtube.com/watch?v=6bH8gQezrws)

  14. https://en.wikipedia.org/wiki/Mike_the_Headless_Chicken

  15. https://www.heartmath.org/research/science-of-the-heart/

  16. https://www.rewireme.com/brain-insight/your-heart-and-stomach-may-be-smarter-than-you-think/

  17. https://en.wikipedia.org/wiki/Neurocardiology

  18. https://en.wikipedia.org/wiki/Neurogastroenterology

  19. https://qz.com/866352/scientists-say-your-mind-isnt-confined-to-your-brain-or-even-your-body/

  20. Mind: A Journey to the Heart of Being Human, 2016

  21. 人体导电系数表(https://itis.swiss/virtual-population/tissue-properties/database/thermal-conductivity/

  22. 大脑温度特性调研报告https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4189373/

  23. 如果我们可以离开自己的身体进入新的身体会怎样?https://www.youtube.com/watch?v=ZEhXX47PRvw

  24. The Experimental Induction of Out-of-Body (Experienceshttps://pdfs.semanticscholar.org/2869/d97650f4778f5e7ab046985bc760d9de2cde.pdf)

  25. 瑞典科学家诱导人们产生灵魂出窍的错觉(http://it.sohu.com/20081203/n260998096.shtml)

  26. https://www.sciencedaily.com/releases/2007/08/070823141057.htm

  27. out of body experience(https://en.wikipedia.org/wiki/Out-of-body_experience)

  28. Is there life after death(https://www.youtube.com/watch?v=gN_VI-wobsc)

  29. consciousness is independent from brain (https://www.youtube.com/watch?v=2aWM95RuMqU)

  30. 催眠案例:前世回忆与心理健康

  31. 《前世今生》https://www.universeresearch.org/uploads/2/0/6/3/20639392/b01..pdf

  32. Scientific reincarnation evidence (https://www.youtube.com/watch?v=-pPBwFFWz_k) 

  33. The power of mind, blocking visio perception with hypnosis (https://www.nature.com/articles/s41598-017-05195-2)


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