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云课堂精要08期|主观与客观世界在脑中的交互作用

 邻村阿牛 2023-08-04 发布于四川
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(左)主讲嘉宾:俞洪波   复旦大学生命科学学院教授;国际核心期刊 Neuroscience Letters 杂志副主编,Frontiers in Neuroscience 杂志编辑;任职于中国自动化学会、中国神经科学会等专业委员会
(右)对话嘉宾:田   芊   复旦大学心理学博士、管理学博士后;复旦大学心理学系副教授、研究生导师;复旦大学心理研究中心副主任。

01

脑是接受多种外界客观刺激的器官,

但并不如实

首先,我们回顾一下关于脑的背景知识。脑是接受多种外界客观刺激的器官。脑通常接受来自感觉通道的刺激,例如,视觉、听觉、味觉、触觉、温觉,还有容易被我们忽略的前庭觉。因此,多种外界实实在在的刺激通过感觉通道将其转换为电信号再输入到我们的脑或皮层中。例如,在视觉信息传导中,蓝色刺激可以由蓝锥细胞捕捉并传导,红色刺激由红锥细胞捕捉并传导。再例如,在体感信息传导中,热的感觉是由皮肤表层的TRPV1细胞加工传导的,冷的感觉则是由TRPM8细胞加工传导的。这些结论似乎在告诉我们,我们的大脑设计很精巧,任何外界刺激都可以精细地、如实地被大脑反应。

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然而,也有研究结论认为,当外界刺激转为电信号时,一些信息就有可能失真。就像某一条新闻在网络上发布时,随着传播,这条新闻可能渐渐就与原初的信息大相径庭了。大脑对外界信息加工的“偏差”并不难被我们理解。很多视觉实验中的拮抗作用、对比作用和补偿作用都说明了一个道理,即我们常常看到的刺激未必是世界真实存在的刺激。这样“眼见并不如实”的现象其实是大自然精巧的设计。这些设计甚至不是在脑机制这一层次上设置的,而是在感受器、编码层次上就已经存在这样的设计了。

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这意味着,是大脑设计出现了系统漏洞吗?不是的,这些有偏事实的刺激加工和认知,实际上是有助于人类生存的。例如,皮肤表层的TRPV1不仅可以被热刺激激活,同时也可以被常温的辣椒素激活,为什么会这样呢?其实也很简单,从进化论的角度来理解,辣椒素可能对我们祖先的生存是一个危险信号,因此,我们的表层细胞可以通过激活TRPV1来让我们感受到“热”,以此提示我们辣椒的危险,进而做出适当反应。可见,有时我们“戴着有色眼镜”看这个世界可能是为了让我们能更好地适应生活

02

脑具有主观认知世界的脑机制

脑不仅不会如实反应客观世界,它甚至还会“主动”地理解这个世界。视觉中的“盲点”现象就说明了这一点。当单只眼睛观察周围环境时,你其实可以看到盲点的存在,但通常情况下大脑会根据周围环境自动填充盲区,让单只眼睛看到的世界依然正常,也就是说大脑“脑补伪造”了周围部分环境。大脑不仅在视觉上对盲点脑补,对语言文字,对图形线条都会进行脑补,也可以理解为“大脑的无意识加工过程”,正是有了这个功能,人类才克服了许多生理漏洞。

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我们再来看另外一个释梦的例子。通常我们认为,人的梦境是一个非常主观的现象。人们在做梦时,实际上并没有经历梦中感受到的种种客观真实的刺激,但是,你在做梦时,你又实实在在地感受到梦里看见的或者你听到的刺激。那么,在梦里被清晰认识到的场景,究竟是发生在我们大脑的哪个部位?一些研究在被试做梦时用脑成像技术连续记录脑功能的成像信号,我们可以将成像信号再转换为图像,我们就能很直观的看到被试做梦时的图像。

以前,我们会认为,所谓主观心理现象是不可以被窥视到的、不可测量的。也会有些人认为,人的一些主观的想法、思想是捉摸不定的、或脱离现实的。但在这些证据面前,人们的诸多主观心理现象也是客观的,也是脑活动而已。这也就揭示出,看起来天马行空的主观世界,其实也都可以从脑的活动方面被体现和记录。

接着来看,如果通过做梦的例子。我们知道,可以通过捕捉做梦时被激活脑活动的电信号来还原梦中的图像。那么,我们是否可以通过人为地给予刺激,激活大脑特定的脑活动,进而有意识的让被试感知到我们想让他感知到的信息呢?2020年《Cell》上的一篇文章揭示了这方面的工作进展,在报告的实验中,通过在脑颅内贴柔性电极,然后传输一个“Z”字母的刺激。这时,告知被试要在闭眼的情况下,在Ipad上写出你在脑中你看到的字母。结果被试是可以写出这个“Z”字母的。

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如果你仔细琢磨这个实验,实际上是很可怕的。这说明“人为控脑”可能会在不远的将来走进现实。如果这样“人为控脑”的行为发生在比较低级的认知过程中,问题并不大。例如,通过这种技术可以让行动不便的人也可以“感受”到来自远方的海风、美景。但如果这样的技术被用在人们的高级认知活动中,这就已经是赤裸裸地“控脑”或“洗脑”了。例如,在重要谈判时,通过这项技术改变他人的决策。这样的后果可能是非常可怕的。

通过以上不同领域的研究成果,给予了我们关于思考主客观现实的启示和挑战。首先,客观世界并不客观,外界刺激从最初输入时就不客观。第二,主观可以无中生有地产生物理感知,这在盲点现象中很好的被体现出来。第三,无中生有的场景可以真实体现在脑中。模拟梦信号的实验中能很好的体现出来。第四,在脑中人为刺激,你也会很清醒地感受到物理刺激

03

脑中存在主客观信息的互动

大脑又是如何在接受到客观和主观信息后运作的呢?认知科学中,经典的橡胶手错觉实验可以很好的说明这个过程。为什么人们会对这样一只不属于自己身体的一部分甚至不和自己身体有任何接触的橡胶手产生错误的体感呢?

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起初,Botvinick 与Cohen 将橡胶手错觉归因为视觉、错觉以及本体感觉之间的交互作用, 但这种笼统的解释显然不足以解答所有的疑问。后来,越来越多的学者认为,“自下而上”和“自上而下”信息加工机制的整合是关键。尽管“自下而上”机制中视觉和触觉加工至关重要, 但“自上而下”机制中所涉及的更高级的认知过程的匹配可能也是不可或缺的。

整合假说认为,身体体感的激活是作为当前的多感官输入与身体的内部模型之间的交互作用而产生的。首先,一个预先存在的身体模型会对可能是或不是某人身体一部分的对象进行识别。其次, 眼前的身体的结构表征和姿势表征会对多感官信息的整合进行调节, 而这种调节会导致视觉和触觉的再校准。第三, 触觉感觉的最终参照会引起体感的主观体验。这些过程涉及一系列的神经网络, 包括负责对外部对象的不相似性进行检测的右颞顶联结、保持对身体的在线表征的次级躯体感觉皮层、对围绕手的坐标系统的再校准进行编码的后顶叶和腹侧前运动皮层以及作为体感的主观体验基础的右后侧岛叶等。

通过这个例子,我们可以很好的认识到我们脑中自下而上的客观刺激输入与自上而下的刺激评估是如何同步互动协调工作的。一方面,信息在脑中是分层次性传递的,外界客观信息自下而上传递,内在主观信息自上而下传递。另一方面,这两个层次的信息是高度时时交互的,信息的流动往往互为因果。就好比一石激起千层浪,在最初的时候,一个浪花被一块石头激起,你可能能够找到具体的原因。但随着后浪推前浪,浪花与浪花的相互碰撞,你就难以区分作用之间真正的因果关系了

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Q&A

❶ 镜像神经元在内外界信息同步中是如何作用的?镜像神经元的敏感性上有个体差异吗

镜像神经是视觉、听觉等多个感觉的综合性神经元。一般来说,相似的镜像神经元是协调工作的,例如,一只猴子通过自己抓花生会产生一种“抓”的体感,而如果这只猴子看到另外一只猴子正在“抓”花生,那么仅凭看这个视觉刺激,也可以让自身产生抓花生的感觉。镜像神经元在敏感性上是有个体差异,这与我们的很多先天遗传因素有关。另外,通常来讲女性的镜像神经元的感受性要比男性更好一些

❷ 认为人有自由意志吗?

如果自由意志被理解为一个自主选择决策的能力,那么自由意志其实是可以被窥探和影响的。如果人们在做决策时,我们去观察他的脑活动,决策信息在脑中是有大致稳定的信息流向的,因此,我们可以在信息从B到C的过程中进行预测和干预。这么看来人似乎没有自由意志。但人有说“不”的自由意识,“say no”其实是前额叶执行抑制功能的表现,这个反应速度是非常快速的,很难预测。因此,人可以在说不后,改变和更换其决策过程,进而体现一些不被控制的权利。所以,人有说“不”的自由意志。  

整理:王   珏

排版:张   麟

审校:俞洪波  田   芊

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