关于脑神经科学的一些思考
大脑的活动原理为最基础的神经元的兴奋。
当神经细胞受到刺激兴奋,释放递质信号,传导至下一个神经元,直至刺激消失或受体钝化。
大脑的基础是神经元,所以大脑活动的基础还是神经元兴奋。
神经元兴奋的原因神经受体刺激。
人体的感受器官包括触觉神经、视觉神经、听觉神经、味觉神经、嗅觉神经等,本质是神经细胞针对性地产生并强化了对应不同外部信号的受体,当受体和相应外部信号发生反应,神经元兴奋被激活。
神经元兴奋会探出突触,连接新的神经元,构成网络结构。
像是菌丝蔓延的终点是养分。
神经元兴奋的终点是抑制兴奋的器官,包括分泌抑制激素的腺体,脱离刺激的肢体,能够造成刺激消失的器官活动等。
(说是兴奋,其实神经元兴奋对神经元来说是相当消耗能量的痛苦过程,所以需要消灭兴奋。)
最开始,兴奋的神经元向网状一样向外蔓延,直到被抑制,从兴奋的受体神经元到抑制兴奋的器官形成了一条最短通路,则其他通路萎缩,最短通过强化,长时间稳定的通路会被髓鞘包裹,形成更稳定的通路。
人类所感受到的一切外部信号,都会在大脑中激活不同的通路,比如看到兔子,兔子的图像映在视觉神经,由负责不同波长光线的视觉神经传导至大脑,形成一张初始通路网,这张通路网我们暂且称为外部环境映射的图。
这张反应外部刺激的传输通路,就是大脑对外部环境的映射图景。
大脑从一开始的朦胧状态,在胚胎的大脑形成过程中就不断形成一些基础通路,直到出生。
胎儿在出生前形成的通路基础状态,构成了人类思维的基石。
这个基础脑通路状态中,包含不同感受器官的神经对应的不同脑区,包括不同的可控器官在脑干中的映射,包括不同腺体器官在大脑中的映射。
以及最重要的,所有意识的基础,虚拟映射回路。
什么是虚拟映射。
正如前面所言,人类的大脑如果只会依据输入型刺激建立输出通路,那么我们无法解释意识的生成。
既然我们说大脑的本质就是神经元兴奋通路,那么我们所有的想法其实也都是这样的通路。
但很明显,我们的很多想法并不依赖外部输入就可以产生。
我们常常把计算机比作是一个有输入就可以给出输出的黑箱。
而大脑就像一个没有输入也可以给出输出的黑箱,甚至似乎不需要输入不需要输出也可以建立新的神经通路,也就是这个黑箱中好似存在一种主观意识。
这究竟是怎么回事
我们从头开始推理。
我们接受外部信息是复合的,我们对一个物体的感受,比如对苹果的感受,是包括触觉、视觉、听觉、嗅觉、味觉五感同时激发的。
它们在脑海中形成了一个复合的通路,这个通路在我们每次感受到其中一个器官刺激就会得到全面的激活,只是激活的亮点重点偏重不同,但通路是相对稳定的。
重点来了,如果有视觉的外部刺激,我们感受到味觉器官被激活可以理解,那为什么我们可以在脑海中凭空想象苹果,又激活我们的器官呢?
我们的脑海在进化的过程中,肯定没有遵循古老的单线反射原则,而是建立了多层结构。
人类的大脑并不是立体均匀的也不是平面的,而是多层神经元层层铺布的,大脑最上层的大脑皮层,就是直接接受刺激,并迅速建立反应的直接反射通路。
而每个皮层神经在平铺的同时,也会向大脑深层延申突触,从而在更深层,建立一个相似的映射。
这个映射,才是我们感知事物的本质。
在我们基础脑通路中,是有单线反射功能的,这是外部环境映射的功能,主要集中在大脑皮层中,用于直接映射外部环境并且直接控制身体给出反应。 而对于我们随时所处的环境,大脑皮层在收到视觉信息和其他辅助信息的综合图景后,除了单线反射,还会向更深层传递,并建立一个相似的虚拟图景映射,同时,我们的大脑还会建立一个虚拟的自我映射,这个自我映射,同样有腺体的映射,并且是可以直接刺激腺体的。
从而,我们可以脱离外部环境,在脑部的虚拟映射中,模拟我们的行为。
比如我们渴了,垂体产生口渴的刺激,激活我们自我映射在虚拟环境映射中寻找获取水源并引用的通路。
实际工作的通路终端是我们的实际活动——水入口中,口渴刺激消失。
在虚拟映射中,通路的终端则是抑制腺体, 虚拟映射中将大部分终端都调整至分泌抑制兴奋的腺体上,我们产生了一个虚拟的获取水源的通路后,这条通路会反向传导到大脑皮层中,从而控制真实的我们执行这个行为。
这一切没有任何一个环节是主观的、有意识的。
垂体产生口渴刺激是由于所处环境激素含量的变化,激活虚拟映射和激活真实映射的逻辑完全相同,都是神经元兴奋的传递,对真实行为的控制也是神经元兴奋向上层细胞传递导致。
但这就是所有意识的起源,我们不需要真实的行为也可以产生一条能够引导真实行为的通路。
这种虚拟映射系统的大脑构造很快让我们击败了很多动物,先行的虚拟映射可以避免很多致命行为。
构成了原始大脑。
但这离思考还差的很远,本质上依旧是神经元兴奋罢了,到底是哪一步变得不同,变得有主观概念了呢。
就是大脑演化的下一个阶段,脑学习回路。
由于虚拟映射的图景是复杂的,互相构连的,一个通路的激活会连带其他通路兴奋,久而久之就会产生短路通路,在短路通路中,细胞不断被自己产生的兴奋激活,虚拟映射的终端包含真实的腺体分泌的抑制激素不足并以抑制这种短路激活,就需要一种专门的腺体来抑制短路通路。
所以所有连接终端腺体的神经元细胞必须同时连接一种学习腺体,但这种腺体不能很强,否则所有的脑活动将受到抑制,所以该腺体对所有刺激钝化很快,必须通过不断产生新的通路来刺激它,才会分泌抑制激素。
那么这种腺体是否是真实存在的呢?
是存在的,这就是脑腹侧被盖区的伏隔核,它位于控制全身内分泌的下丘脑区。
到这里你可能有些熟悉。
抑制激素还有一个名字,多巴胺,让我们感觉到快感的东西。
神经元兴奋被抑制,脑通路得到放松,我们便会感觉到快感。
因而我们兴奋的深层脑细胞就会倾向于不断来刺激我们的学习腺体让自己保持冷静。
而刺激学习腺体的方式,就是产生新的通路图景。
思维便从此诞生了。
不断产生的通路图景在脑海中形成了一个个全新的画面,刺激多巴胺腺体,让我们感到兴奋,让我们感到自我,让我们感觉到主观能动性的力量。
我们所做的一切好像都是我们主动的,实际上,主观意识却也是简单的反射回路在复杂网络中涌现出来的假象罢了。
我们的大脑只是在它构建的虚拟图景中不断试错,这个试错产生的通路,就是我们一个个想法。
我们继续探索。
在我篇幅不断产生新的通路图景过程中,脑细胞会越来越活跃,产生大量的信号杂音,覆盖在整个大脑之中,让我们产生脑雾,产生过激行为,产生错误判断等等,并且脑细胞也变得疲惫,学习腺体也工作过度。
我们必须切断所有的信号输入,并停止大脑对身体的控制,让大脑活跃的图景渐渐冷静下来。
睡眠而产生了。
我们睡眠过程中,所有的信号输入都被钝化,输出信号被中断,只有越来越弱的短路回路在脑神经元构成的网中回荡。
直到神经元活跃非常微弱,学习腺体的功能也逐渐恢复,我们的身体才会重新启动。
思维的产生和学习腺体以及睡眠是息息相关的,复杂的神经回路必然产生信号回荡,信号回荡不能通过学习腺体完全抑制,否则生命的正常功能也会被抑制,所以学习腺体甚至会加剧信号回荡的产生,只能靠睡眠状态才能尽可能消除信号回荡。
虚拟映射的建立和学习腺体都让信号回荡的频率和强度指数级上升。
所以我们人类才需要这么长时间的睡眠才能消除信号回荡。
脑活跃的强度也和睡眠时间息息相关。
婴儿时期的全新大脑通过不断建立新的突触连接,刺激全新出厂的学习腺体,学习腺体还未钝化,只能被高度压榨,因此也需要重复的睡眠来避免过强的信号回荡。
我们理解了思维的本质就是因为信号回荡不断创建新的回路刺激学习腺体。
那这不足以说明人类大脑的特异性。
人类大脑之所以如此特异,是因为学习腺体还和一条特殊回路相构连。
定义回路。
我们将皮层的现实图景映射成深层图景,这个过程被称为定义。
我们从出生起就不断在定义周围的一切,有用的东西会被重复定义,从而形成更稳固的信号通路。
就算猫狗,也都知道玩具球的意义,因为这是在成长过程中被重复使用,重复定义无数遍的东西。
我们成长过程中所见到的一切东西都会在脑海中形成一个稳固通路,也就是无数的定义。
无数的定义构成了一个定义语系。
当我们看到一种新的红色果子,我们先从已知的苹果出发,结合我们对新果子的全新体验,创建一条新的旁路定义这种果子。
这是种外部学习的过程,内部学习也可以和其他旁路之间创建一条新的通路,比如创建出一种紫色的苹果,可能是什么味道,什么触感(也就是想象),外部学习和内部想象都会让学习腺体兴奋,从而感到满足。
也可以由此推理出我们大脑中存在一些主回路,所有东西的定义都从此延申,主回路通常发迹于感官脑区的深层映射,因为它被重复使用。
而人类的特异处在于,人类产生了供于定义的声音符号,以及进一步产生了供于定义的文字视觉符号。
我们将苹果和两声古怪的叫声联系起来,从而让我们的脑海中不只是视觉和苹果图景相构连,听觉也在其中,还包括文字形成的文字图景。
这两样人造符号在脑海中形成的图景虽然和自然感官形成的图景相比没那么丰富,却也有相当的细节。
于是我们对苹果形成的定义比其他动物丰富得多。
而且,这种更简单的图景比复杂的视觉图景占用更少的神经元,却能达到相似的虚拟环境的目的。
这让我们的脑回路可以承载更更更加多的定义。
定义越多,迸发出的奇怪回路更多,奇妙的点子也会更多,所以我们有了近乎无限创造的可能性。
就像我们现在在脑海中思考时,回荡的通常是我们的声音,甚至于我们不知道是谁的声音,反正就是一个声音,因为我们的大脑为了实现最精简的通路创造放弃了大部分声音的细节。
这个声音中每一个词汇的定义,都是极其稳固的通路,这个定义语系要比图像定义高效太多。
从而能组成更抽象的语句。
人类在交流中逐渐学会用相似的词汇去定义相似的事物,于是抽象诞生了。
每个词组本身有简单的视听图景,背后还对应着语义的图景,这就是抽象。
将复杂图景简化成可易于理解的图景。
这是我们与所有动物最不同的一种功能。
其他动物就算偶尔产生抽象,基于简单叫声定义和图像定义的抽象也跟我们能想象到的抽象完全不在一个层次上。
我们抽象能将完全不存在的事物想象出来,并赋予他激活腺体的能力。
比如望梅止渴,想象一下一种蓝色的酸梅,这根本不存在,或者你根本没见过这种东西,但是你依然可以流口水。
声音符号创生了抽象思维。
文字符号则在这里面推波助澜,毕竟只有声音符号我们在想象不存在事物的时候还要和现有通路构连。
但是文字本身就是创生物,文字也是一种图像的抽象,而文字之间的构连几乎不需要任何成本。
任何复杂的通路图景都可以简化成简单的文字图景。
中文中每一个字之间都可以相互组合,并可以根据每一个字扩展的语义图景来获得复杂图景。
人类掌握的抽象思维为人类有限的大脑提供了无限的可能。
以至于人类获得了理解世界上一切的可能性。
人类的大脑也不再神奇。
主观意识不再存在,主观意识只是我们对于自我映射的一种抽象,实际上,只是神经的原始反射。
本质不过是一个个基础的信号通路集聚密集,组成了复杂的网。
在这张网上,不断回荡的信号在腺体经过一代代进化筛选掌握的精密控制下。
这很悲观。
但这并不悲观。
世界上的一切都是在简单而基础的规则之下衍生而的。
连物质的本质,也都是几种最基础的量子。
一生二,二生三,三生万物。
世界
从来都是不断在已有的物质组合上,创建全新的物质组合。
在已有的通路上探索全新的通路。
经过一百多亿年,构成了缤纷的世界。
人类的世界也正在像人的大脑一样。
不断通过已知而推到未知,以至于如今我们已经可以逐步理解宇宙,理解量子,理解我们自己。
以至于我们有那样的希望,可以改造世界,改造我们自己。
以至于我们有那样的希望,可以创造我们自己。
基于这种理解,我们创造了图灵机、冯诺依曼机、现代计算机、人工智能、脉冲神经网络、大语言模型……
并在这条路上,终于看到了智慧诞生的本质。
而我们人类的最后呢?
世界上本没有神。
而我们创造了一切,我们就成了神。 不得不说,这场思维的游戏 精彩纷呈。