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我的世界观

 hfmhusain 2022-05-15

神经元是感知世界的唯一途径,因为感知世界就是神经元网络对外界刺激的一种反应。

      动物只能感知变化的信号(信号意味着变化,信号是一个物理量的变化),人体内脏都有神经元,但是大脑却感觉不到内脏器官的存在,除非内脏发生了异常(信号),如疼痛,信号才会被传入大脑,这也说明在一个稳定的无变化的神经网络中,信号是不存在的,也就无所谓处理。

      任何系统均有其局限性,人类的所有感官也一样具有局限性,而且这种局限可能超出你的想象。视觉是人类主要的信息来源。如果没有视觉,人的行动自由会受到最大程度的制约。对于一个正常人来说,人类通过视觉辨别物体的能力是多么天经地义,然而对于一个从出生就失明的人,当突然看到世界之后根本是无法辨认世界的。即使是人和房子的区别,刚恢复视力的人依然要经过很长时间的训练才能识别。这让我们联想到视力的建立过程,并不是人天生的一种能力。当一个婴儿出生后,她(他)根本就看不到东西,那是视网膜没发育完成么?我想应该不是吧,而应该是在一个新生儿的大脑中,神经元就如一个空白的内存,什么信号也没有,当有外界信号刺激时,神经元只是简单的受刺激而产生没有规律的电波反应。此时,婴儿处于无意识状态。我们知道训练婴儿视力比较好的方法,就是在其眼前晃动一些颜色比较鲜明的物体,由于这些颜色块(物体)相对于其他颜色落差大,因此在视网膜上产生的信号的差别也大,这样传输到大脑神经网络的信号就明显,如果这个颜色块(物体)与其他颜色(背景)是一样的,那么对于视觉系统来说,这个物体与背景没有任何区别,也就是说这个物体会被视觉看成是背景的一部分,人眼只能从颜色块上来确定物体的边界,只要连接在一起的两个物体之间的色差足够小,人眼看到的就是一个物体。但是还有另一种区别混合颜色的物体方式,那就是人脑的经验模式,经验模式与后天形成的记忆有关,这不是先天的视觉识别功能。

      人眼先天的视觉功能,我们可以从光电原理来解释,视网膜就如一个数码照相机的感光区,光线的强弱和不同颜色所引起的光电反应的信号是不同的。由于视网膜的感知神经元非常多,光线一个微小的变化都会引起其信号的不同。但是无论怎样,只要神经元不是无限多,视觉依然是有局限性的。对于极其微小的变化,人眼还是无法分辨的。例如对于几十微米以下的微粒,人眼就没法看清楚(但是用一个放大镜又可以看清楚),不是因为微粒反射的光线太弱了,而是因为这个微粒反射的光线只有很少部分的神经元接收到,而这些神经元接收信号总会有个饱和状态,因此其传递的能量是有限的,其信号能量不足以驱动神经网络的电波反应。当采用放大镜后,虽然微粒发射的光线能量被分散了,但是接收到信号的神经元数量增加了,其总能量如果达到了驱动电波反应的能量下限,人眼就看到了微粒。例如一个1微米的微粒,反射的光线总能量为600单位,如果接收到微粒反射的神经元为3个,每个神经元接收能量最大为5,那么3个总共接收了15个单位能量,如果人眼感知物体的总能量下线为200,那么人眼是没法看清楚的。用一个10倍的放大镜,能量分散为1/100,接收的神经元为300个,那么接收到的总能量为600单位,每个接收2个单位。

因此人眼要感知物体必须具备以下条件:

     1)  物体的颜色与周边背景色的对比,必须具有人眼可辨别的差别。

     2)  物体反射的光线不能太弱。

     3)  人眼接收到得物体反射的光线的范围不能太小,也就是物体不能太小。

       我们在一个黑暗的房间里,看到光束中会有很多微粒在飞舞,但是我们平常在灯光下又看不到,这是因为在光束下的反射具备了第1个条件,如果我们在光束的另一面加上一个白色的纸,我们依然一样看不到这些微粒。

        一个婴儿眼睛应该是具备了先天的识别颜色的能力,只是他(她)还不能把这些颜色与意义关联起来。如果信号不重复,那么婴儿永远也不可能有处理信息的能力。但是世界的信号总是重复的,因此人才能从纷繁复杂的事物中区别出特定的信号。当一个物体在婴儿面前总是晃动的时候,色块的移动会刺激视觉神经,并把这个信号传递到大脑神经网络,信号经过神经元的传递时,会有定向、放大、共振、衰变、回环等特征(神经元网络具体怎样处理信息目前无法得知)。物体的移动,在神经元中产生的信号比起静止画面产生的信号变化大,当信号经过大脑处理后,电波经过传导最终到达主导肢体活动的神经元网络单元,而眼睛获取的信息,最原始的生理反射就是导致眼部的活动(如眼球的转动或)。眼皮的自我保护和眼睛对移动物体的自动扑捉是人先天的生理反射机制。这是生物生理进化的结果,如果眼皮不具有自动的保护功能,那么人的视觉会应极易受到伤害而使物种适应自然的能力急剧下降。如果人眼面前是一幅静止的画面,表示没有任何信号产生(信号是一种变化),那么神经元网络就处于平衡状态,因此肢体和眼睛不会有任何的反应。这只是一个理想状态,人的神经元网络从一发育开始就不会处于绝对平衡状态(如果是静止状态,那么意味着人已经死亡),人在生命之初神经元网络至少具备对身体的调节、重力感知、触觉感知等方面的能力,也就是说脑电波一直处于一个波动状态。婴儿先天具备肢体的反应能力,是因为神经元网络的进化的结果。

       虽然神经元网络中的信号(脑电波)总是处于动态的波动中,但是总是有一个相对的平衡状态。如人的情绪处于平静或激动。如果眼睛看到的是一个静止画面,那么不会对这种平衡态有任何影响,虽然切换到这个画面之初,大脑会有一个波动过程,但是时间久了,这个波动会慢慢衰竭,神经元网络会达到最终的平衡状态。这也就是视觉疲劳和审美疲劳的原因。当然一个人从一来到这个世界(即使在母亲的肚子里),就处于各种信号的刺激之下,大脑不可能处于一个静止平衡,但是对于体现出来的宏观平衡状态,依然是可以界定的。如一个人感觉疼痛时,必然比没有疼痛时脑电波会更剧烈些(在其他条件一样情况下);一个人情绪激动的时候,神经元网络的不平衡性必然比情绪平静时强。

        人眼对活动的颜色鲜明的物体的敏感度高是一种天性,这也是为什么可以通过移动一个颜色鲜明(如红色)的物体可以吸引婴儿的原因。其背后的物质原理就是信号强度的对于神经元网的影响力。而信号的强度如果没有达到一定程度,对于视网膜的刺激并不能引起神经元活动,那么人的大脑也就不会感知到信号的存在。例如我们再怎样也看不清10米外的一只蚂蚁,这主要有两个原因,第一个是神经元本身具有一定的尺寸大小,因此其分辨率必然有限制,第二个是神经元传导的信号时衰变问题,信号还没有传导到大脑神经网络就已经衰竭,那么对于不同的感官,必然各自有一个最小的信号能量阀值。(信号在传导到大脑神经网络后,并不会总是被衰减处理,也有可能被放大处理,这取决于信号与大脑原有信号的匹配程度)。人眼能分辨的最小尺寸大约为0.1mm,再小的物体(颜色)区别就会被人眼忽略,在时间维度上,当把动画按照每秒24帧的速度播放时,人眼就感觉动画在时间上是连续的。如果一个物体在人眼中一晃而过,只要速度足够快,人眼根本感觉不到其存在。当我们看一个转动的风扇的时,可以看到风扇背后的景象,而风扇叶片则似乎不存在,唯一能判别的是风扇部分的背景光线稍微有些暗,如果风扇足够大,那么人眼根本无法感觉到转动的风扇。这是因为一个快速运动的物体所反射的光在人眼视网膜上积累的能量太小。因此,要让人眼看到物体,运动的物体必须在视觉范围停留足够的时间以积累信号能量。

       人眼对于光线的频率接收范围也有限制,人无法感觉到红外线和紫外线(光波长度按照红橙黄绿青蓝紫的顺序递减,频率递增,低于红色光频率的光波,人眼无法感觉到,称为红外线;高于紫色光频率的光波人眼也无法感觉到,称为紫外线),这种限制应该是跟视网膜的神经元结构和光学原理决定的,这本人也没想清楚其原理。

        正因为人眼的局限性,才能看到一个美丽的世界,如果人眼能分辨原子的排列,那么我们看到的就是一个粒子组成的世界。(或许那也是另一种美,人类的审美标准就会不同,如果人眼只能看到一个模糊的物体轮廓,那么依然是朦胧美)。人类不能看到原子的内部结构,因此只能通过臆想来构建解释原子内部结构的理论,虽然这些理论看起来那么合情合理,但是都只是一种猜测,真实的情况如何,人类无法直接获知,而只能从侧面进行实验论证。

        人类能听到的声音频率处于20~20000Hz之间,如果频率太小,因为在人耳的神经元细胞积累的信号能量还没累计到能触发听觉反应的下限时就衰竭了,因此人不会感觉到这么低频率的声波。如果频率太大,神经元在波的上升沿累计的信号能量还没传出时,就被下降沿信号所平复,导致听觉神经元根本不产生信号给大脑。

       对于嗅觉、触觉、味觉均有感觉下限,这些在进化过程中为什么没有达到最优(例如嗅觉为什么不如狗呢),应该是动物进化出的功能只会是刚好满足适应自然的需求,嗅觉之所以只能在这个水平,应该是对于人类有威胁的气味信号就主要处于这个范围内,或者人类需要的辨别食物的能力就只需要自己的鼻子具备这样的水平。或许某天地球污染之严重,让某些对气味比别人更敏感的人因为可以避开这些危险而生存了下来,这部分人携带的微弱优势变异成为了未来人类的基因部分。通过一代代日积月累,人类嗅觉就会进化到另一个水平。如果我们一生都处于没有气味的生存环境中,因为嗅觉神经细胞经常处于休息状态而退化,就意味着嗅觉的退化。这就是达尔文进化论的用进废退的概念。

      有了眼睛、耳朵等感觉器官,并不表示人类就具备了感知事物的能力,动物一样也具备很多感官,却没有人类一样的辨知能力。可以说先天的获取信息能力仅仅是感官的低级反应。而人脑的记忆能力才是人类各种感知力的直接原因。可以说人类对世界的辨别能力全部来自于人脑的记忆能力。视力是一种记忆,听力是一种记忆,味觉、嗅觉和触觉都是一种记忆。

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