真正的思维方式可能需要重新定义。

                                                                       

据国外媒体报道,我们熟悉的大脑功能类别,如感知、记忆和力,都反映了我们的日常生活经验,但它们会误导大脑的工作方式。家试图将不同种类的精神功能映射到大脑的特定区域,但最近的研究表明,这些特定区域的定义和边界非常复杂,并与人们的生活环境有关。

神经科学家是大脑不同功能区域的“制图员”。它们可以定义自己的特征和活动,连接脑区的通道,定义大脑不同功能区的边界。大脑的前部,在前额的后面,是前额叶皮层,称为判断中心区。前额叶皮层后面是运动皮层,负责计划和协调运动,侧面是颞叶,对记忆和情绪处理至关重要。它们上面是体感皮层,后面是视觉皮层。

研究人员不仅经常描述大脑的结构,分析不同脑区的功能,就像地图在大陆上绘制国界一样,其工作原理就像“传统的地图绘制者”。他们根据自己在心理层面、精神层面或行为层面感兴趣的东西来分析洞察大脑是如何工作的,然后他们将这些大脑功能分配给不同的神经元网络,就像是乐高积木一样,它们之间有明确的界限。

“那些认为有一些强有力的相似性的人是错误的”

但是界限分明的脑图不仅过于简单,而且容易误导人。100多年来,科学家们一直在寻找思维、感觉、决定、记忆、移动和大脑其他日常经验之间的界限,但没有结果。最近,一系列神经学研究进一步证实,这些分类对于理解大脑结构或工作方式具有误导性。

神经科学家指出,神经科学家一般都同意大脑的物理组织是如何形成的——形成特定的区域、网络和细胞类型,但当涉及到大脑可能正在执行的任务,如感知、记忆、注意力、情感或行动时,事情就变得更成问题了。

没有人怀疑视觉皮层能让人拥有视觉能力,听觉皮层能让人拥有听觉能力,或者说海马体对记忆至关重要。这些区域的损伤会直接影响相关能力。与此同时,研究人员已经确定了这些大脑区域的潜在工作机制。但是,比如记忆也需要海马以外的大脑网络,海马已经被证明是越来越多记忆以外的认知过程的关键。有时,一些区域的工作机制重叠太多,以至于忽略了关键区域。

神经科学家用一些强平行的观点来理解大脑神经系统所执行的心理事件的心理范畴差异,这是错误的。

尽管人们对当前的大脑区域框架产生了重要的见解,但这造成了“一些令人窒息的研究陷阱”,这一结果直接阻碍了神经和心理疾病治疗的发展。

这就是为什么科学家们都认为,为了让我们真正理解大脑是如何工作的,这个领域的核心概念可能需要修改,也许是彻底修改。在试图应对这一挑战的同时,他们发现了构建关于大脑问题的新方法,并产生了新的答案:今年8月,研究人员提出了一种新方法,以揭示记忆形成和代谢调节之间意想不到的联系。

然而,即使一个新的概念框架能够成功解释大脑的运作,一些研究人员仍然对这种成功的成本是否会导致新概念与人类经验不符持怀疑态度。

“不仅仅是夏洛克·福尔摩斯的化名”

当研究人员使用功能磁共振成像(fMRI)和其他先进技术以越来越复杂的方式检查人类活体大脑时,神经科学家开始更加热情地寻找人类心智能力的物理基础。他们在理解感知、注意力、学习、记忆、决策、运动控制和其他经典精神活动类别的神经基础方面取得了巨大进展。

但他们也发现了令人不安的证据,表明这些分类和支持它们的神经网络没有像预期的那样工作。这不仅是因为大脑的结构不尊重既定心理学类别之间的界限,也正是因为有如此多的重叠,大脑网络“比夏洛克·福尔摩斯的别名还多”。

最近有了一些发现,比如三分之二的大脑区域参与简单的眼球运动,呼吸时有近50%的大脑组织被激活。2019年,几个科学家小组发现,神经皮层等“感觉区”的大部分神经活动编码的是动作信息,而不是感觉输入信息。

这种认同危机并不局限于感知的神经中枢或其他认知功能。小脑是所有脊椎动物大脑中的一个结构,被认为几乎完全负责运动控制。然而,科学家发现,小脑也在注意力过程、情绪调节、语言处理和决策中发挥作用。基底神经节是大脑的另一个“古老部分”,通常与运动控制有关。也和几个更高级的认知过程有关。

这些令人困惑的研究结果可能来自方法学问题,例如,为了发现人脑的不同功能,神经科学家通常会将认知过程与功能磁共振成像测量的大脑活动模式联系起来,但相关研究表明,研究人员需要更加关注与研究无关的肌肉抽搐和坐立不安行为,因为这些行为可能会影响测量读数。

但他和其他科学家认为,最近的发现也凸显了神经科学中一个更深层次的概念问题。根据我们的先入之见,我们划分大脑区域。假设这些先入之见是错误的,这样的观点是有边界的,那么同样的边界也会存在于新认识的大脑功能中。

2019年,斯坦福大学神经科学家拉塞尔·波特拉(Russell portela)和他的同事们开始测试可识别的精神功能类型。他们从测试认知控制不同方面的实验中收集了大量的行为数据,包括工作记忆、反应抑制和学习,并通过机器学习分类仪器进行测试。由此产生的分类出乎意料,将传统的脑功能类型的结果混合在一起,将结果归入一个新的分类组。最新类型的心理功能尚未被注释,它们可能与我们的意识体验没有直接关系。

波特拉的同事进行的另一项研究发现,测量感知或记忆的任务“实际上并不测量不同的概念”,从而表明这两个概念并不准确。这并不意味着“感知”或“记忆”是一个无用的术语,但如果我们想知道大脑的功能,我们可能需要更准确的方法来了解具体的功能。

事实上,人们甚至不知道如何区分知觉测试和记忆测试,这表明一些分类概念实际上可能不是脑组织的真实特征。

有科学家提出了反证,认为只要我们知道视觉皮层不仅与视觉有关,或者记忆网络发挥的作用比它的名字所暗示的更大,我们就不一定需要重新考虑心理功能分类的概念,但有时对某个术语的过度宽泛和模糊的使用会对我们的实验类型和假设观点产生不利影响,这在情绪反应中很明显。

恐惧和困惑

约瑟夫·勒杜是纽约大学的神经科学家。他在杏仁核的开创性研究是众所周知的。杏仁核通常被称为“大脑的恐惧中心”,但勒杜认为这种概念框架分类是错误的,非常有害。他说,“多年来,我对杏仁核的了解是――我发现恐惧的感觉是如何来自杏仁核的。每当我描述这种对杏仁核的介绍时,我总是觉得牵强附会。最后,我受够了。是时候让人们正确理解杏仁核的真正功能了。”

在过去的十年里,乐都一直在强调杏仁核与恐惧的产生无关。恐惧是对情况的认知解释,是与记忆和其他过程相联系的主观体验。有些人经历的恐惧心理现象,可能和其他人经历的完全不一样。研究表明,恐惧的感觉产生于前额皮质和相关的大脑区域。

另一方面,杏仁核参与了对威胁的处理和反应――一种古老的、潜意识的行为和生理机制。勒杜说,“证据表明,并不总是恐惧导致这种行为。将杏仁核称为“大脑的恐惧中心”似乎无害,但杏仁核是关于恐惧的所有“语义包袱”。这种错误可能会扭曲药物研发的努力,包括那些旨在减少焦虑的努力,当人们在压力下治疗动物时,如果动物表现出较少的胆怯或较少的生理兴奋,通常会被解释为焦虑或恐惧水平的降低,但药物可以对某人的行为或生理做出反应。这些反应是大脑杏仁核的信息输出,无法治愈人的焦虑。”

由于定义的混乱,科研领域无法对脑组织研究进行准确的分析和定义。类似的问题也出现在其他领域,比如知觉研究。在知觉研究中,感觉刺激的物理加工过程和意识体验往往是捆绑在一起的,应该分开。

大脑功能的“因果”

然而,人们发现大脑神经系统的特殊功能并没有完全参与信息处理,因此科学家区分不同大脑区域的重要性变得更加复杂,有时还取决于处理信息的细节。

以内侧颞叶边缘皮层为例,它是大脑皮层中经典“记忆系统”的重要组成部分。美国国家研究所研究员伊丽莎白·默里(Elizabeth Murray)等人做了一个实验,让人类和猴子从两个相似但变形程度不同的图像中选择自己想要的图像。伊丽莎白说,“我们必须首先研究大脑机制,以及这些组织为什么以及如何进化?”

他们发现,只有当一定数量的特征重叠时,鼻周皮层才会参与这项任务。如果图像非常相似或非常不相似,鼻周皮层与人类或猴子的表现无关。类似地,传统上被赋予视觉感知的颞下皮层也在记忆任务中起着关键作用,但只是在特定的环境中。

这些发现意味着研究人员不应该专注于特定的视觉、听觉、体感或执行功能对皮层区域的分类,而应该专注于这些功能所代表的信息的不同组合。一个大脑区域可以用来代表某些功能特征的简单组合,例如“橙色”和“正方形”代表橙色正方形。其他大脑区域可能已经进化为代表更复杂的视觉特征的组合,或者声音和定量信息的组合。

这种大脑结构解释了为什么在传统的精神活动图中会有这么多意想不到的重叠功能。当每个区域代表特定的信息组合时,它控制记忆、感知、注意力和行动。

这就是为什么伊丽莎白在实验中的感知和记忆任务有时只涉及鼻周皮层:随着每个任务中的图像发生变化,区分它们的特征组合也发生变化。

大脑的表征框架只是重新思考大脑细分部分的一种方式。尽管其他研究人员同意,指导大多数神经科学研究的一些列表中存在问题,但对于如何解决这些问题几乎没有共识。

即使是那些支持对脑组织进行更彻底反思的科学家也很难概括。西塞克是蒙特利尔大学的神经科学家,他是开始从进化的角度重建大脑概念类别的几位研究人员之一。在过去的五年里,他一直在努力研究脊椎动物的进化及其行为系统的逐渐发展。

西塞克说,“大脑组织中确实存在功能细分。事实上,大脑中有一部进化史。如果我们能够识别这段历史,将有助于我们更好地识别这些脑组织概念。”

西塞克用他对大脑活动的新见解来分析为什么基底神经节在一些决策任务中起着关键作用,而在另一些任务中却没有。他说,“你会意识到,无论是‘决策'还是‘注意力',其实都与大脑的某个部位无关。相反,大脑中有一些非常实用的回路会做某些事情,比如‘接近'或‘避免'决策行为。”

这种方法产生了一些有趣的发现。多年来,科学家们一直在研究“锐波波纹”,这是一种可以存储和检索记忆的海马脑活动。然而,发表在《自然》杂志上的一项新研究报告显示,大脑具有一种全新的功能——帮助身体调节血糖指数。

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把这两个完全不同的极端功能联系在一起,一个是基础代谢过程,一个是高级认知过程。科学家们希望发现这两者之间更深层次的联系,并更深入地了解记忆形成过程中如何涉及到尖锐的波纹。

“你可能会获得知识,但事实上你可能会停止了解自己”

科学家可能会采用另一种方法来研究心理学的范畴。例如,他们正在考虑全脑神经活动的同时分析。记忆、知觉、注意力等脑功能范畴可以理解为“脑状态的特征”。

另一个需要考虑的重要问题是,一个新的框架最终会有多大意义。你可能获得了知识,但实际上你可能不再了解自己。

当我们想知道大脑是如何工作的时候,我们希望揭示一些问题:当人们坠入爱河时,大脑会发生什么变化?还是人很激动的时候?如果我们离自己的主观经验和熟悉的认知概念太远,那么我们对大脑的认知理解可能就像《银河系漫游指南》中的“宇宙终极答案――42”,我们得到的正确答案并不是人类头脑中认为的问题的答案。

                       

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