大脑如何思维——智力演化的今昔 精彩片段:
第六章 大脑“达尔文机”的运作机制
我们的知性借先验图式的原理理解现象世界……这是一种深蕴于人类心灵中的技能,我们很难揣测自然界在此采用的秘诀。 伊曼纽尔·康德(lmmanuel Kant),《纯粹理性批判》
“为什么”,渡渡鸟说,“要解释它最好是演示一下”。 刘易斯·卡罗尔(Lewis Carroli),《爱丽丝漫游奇境》
这一章是否确实是必需的?如果你能读完前一章又并不意识到有何缺失,那么,在这个意义上,这一章是多余的。
所有这一切取决于你对组构图的满意程度。有些人并不想了解得更多,我们说: “忽略掉细节,有一幅实施概图就可以了”。但是这一章并不是谈上一章所略去的细节,它是从一个不同的角度来写的,以“自下而上”的方式来阐述,而并非从推演出的原理出发。
遗憾的是,原理很像组构图——一种方便的图式化虚构。真实的组村是由一连串的信息和决策过程所组成的,单用箱子和符号并不能囊括其内涵。组构图未能考虑到“人” 这样一个因素,以及他们怎样彼此交谈,也未能考虑到“惯常记忆”(istitutional memory)。对于诸如专门家怎样也能成为多面手;在一个层次上作出的决定怎样和在另一层次上作出的决定相互影响等问题,组构图也未加以考虑。对脑所做的任何图示式的解释都会有组构图的这些短处。
对智力所作的这种阐述至今未能对神经无多加考虑,也没有充分考虑这些脑细胞如何彼此交换信息;它们怎样记忆往昔的事件;它们如何协同工作,在局部和区域性的尺度上作出决定。虽然对其中的一些过程尚无所知,但现在已有可能对不同的大脑密码间的竞争勾画出一幅言之成理的概图。
在讨论科学问题时,一种行之有效的普遍规则是;举出一科特例,即使这只是一种可能的并非公认的机理。
这正是本章所讨论的问题。我将举出一个例子,说明我们的大脑皮层能够怎样作为一种达尔文机来实施功能;在这一过程中,又如何不断地转移我们的意识焦点(甚至那些不时地突然显现在脑际的下意识的想法)。这个例子显示,我们如何能在离线的的情况下去模拟现实世界中将要发生的动作,而我们认为这种能力是使智力作出正确预测的关键。
许多普通人,以及那些对“计算机有心智”这一点持有异议的人的心里总嘀咕着的是,无法想象一种机制能产生心智。应用这一章所描述的构建单元,我能想象如何能构建一台思维机。你的标准可以不同,但这是你的选择。只要一个章节那么长的文字,你就可以看到一种“自下而上”的机械性实例,它能显示对于新奇和常规的事物我们的精神活动是如何在有意识和下意识的情况下运作的。
除非大脑已经死亡,脑的灰质实际上并不是灰色的。在活的大脑中,脑灰质有丰富的血液供应。试想一下在雷雨后河流呈现的略带红的灰褐色,你便能对活动中的“灰质” 的色彩有正确的印象。
但是,脑的白质实际上呈瓷白色,这是它所具有的脂肪呈现的颜色,这种脂肪包裹着神经细胞纤长的突起部分使之绝缘。这突起部分被称为“较突”,和电线相似,把神经元的输出传送至近例或远处的目标。“髓磷脂”是脂肪绝缘物的专门名称、白质实际上是走向务处的神经纤维的集合,很像在电讯中心大楼的地下室所能见到的那样。脑的主体正是这些绝缘纤维,它们把实现重要功能的脑的各部分相互连接起来,而后者要小得多。
在轴突的一端是球形、膨大的神经元的细胞体,包含细胞核。细胞日常运转和维持所用的DNA模板即在其中。有许多树状分支从细胞体伸展出来,称为树突。神经元的这一部分没有白色的髓磷脂,因此它们大量集合起来便呈灰色。神经元轴突的另一端通常与一个下游神经元的树突相接触。(若用电子显微镜仔细看,你将看到在两个神经元间的窄小的缝隙,称为突触。)上游神经元释放微量的神经递质至突触这片“无人之境”,然后扩散至下游神经元的膜,打开某些膜上的通道。(虽然也存在某些逆行性神经递质,但一个突触通常是单向交通,因此称为“上游”和“下游”神经元。)
从总体上来看,单个神经元看起来很像灌木或草本植物(如姜)的根须。它是典型的计算单元,能把几千个输入的影响综合起来,这些输入大部分是兴奋性的,有一些是抑制性的——很像银行帐号中的存款和取款,然后用一个声音对其成千上万的听者(下游神经元)说话。从这个“活期帐号”中送出的信息主要是关于其“帐号余额”的情况,以及余额递增得有多快。除非余款超过某一阈值,否则不会有信息送出。大的存款产生大的信息,就像付利息带着红利。但是,正如只有你敲击钢琴键足够重,键才会发出声音一样,除非输入信号合适,皮层神经元通常是安静的,它们的输出则与它们为“帐号余额”所刺激的程度成正比。(过于简化的二进位模型通常把一个神经元当作拨弦古钢琴的键,有一个阈值,但敲击得更重时音量并无分级型变化。)
虽然短轴突的神经元的信息可能是较简单的,但轴突长于约0.5毫米的神经元总是采用一种信号放大装置;冲动,即一种标准大小的短暂的电压的变化(像拨弦古钢琴键的响度)。把冲动放大,并送入扬声器,听起来就是“咋”的一声,我们称之为神经元“放电”。为了避免标准大小变化的局限性,冲动常以与“帐号余额”成正比的速率重复。有时,特别是在大脑皮层,在成千上万的输入中只要有几个便能协同起来触发一个冲动。