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人类的意识,以及学习和记忆的生物基础从何而来?

导读:意识是什么?从何处而来?可以说,这是一个亘古的话题。 自从很遥远之前的某一天,某一个人类,也许是智人,也许是更古老的直立人甚至更靠前的古人类,突然间开始意识到了自我,从那一天起,人类就走上了一条独特的路,我们开始有了对意识的思考。 最初,我... 意识是什么?从何处而来?可以说,这是一个亘古的话题。自从很遥远之前的某一天,某一个人类,也许是智人,也许是更古老的直立人甚至更靠前的古人类,突然间开始意识到了 自我 ,从那一天起,人类就走上了一条独特的路,我们开始有了对 意识 的思考。最初,我们并不清楚意识是什么,只是认为,有一种东西,它似乎超越了肉体的存在,所以在相当长的时间里,人们给 意识 赋予了不少神秘色彩,典型的就是 灵魂 这一传奇概念的出现,而且,几乎在各个民族中都不约而同的有了这个概念,甚至以此衍生出了各种神话和传说。当然,在早期,意识的本质是什么?更是哲学家们的特权, 自我本我超我 , 唯心主义 , 二元论 等一系列的概念。不过,随着科学的发展,对世界本质的解读开始从当初的 阴阳五行 、 四元素 到世界本质是物质的。人们逐步认为,意识,应该是有一定的物质基础的,因此对于意识的本质追寻也开始不断地接近真相。尤其是近一百年来,生命科学的蓬勃发展,让更多的生物学家开始加入到了对意识的本质追寻这一话题上,而我们也开始对意识的本质有了更深层次的认知。通过解剖学、生理学和神经科学等一系列学科无数科学家的努力,我们逐步开始对意识有了更加深入和本质的认识。首先人们发现,意识的主要产生的地方是大脑,这一点可以通过对生理结构和解剖等过程逐步的缩小范围,最终排除了我们长久以来认为的心脏是意识来源的问题,确定大脑才是意识的来源。其次,意识的产生是有物质基础的,那就是,神经,或者确切的说,神经元。尤其是电生理发展以来,人们更是进一步的意识到,我们的意识,或者说是神经活动,本身并没有那么神秘,一方面,神经的基本结构已经被解读,轴突-树突等基本结构也被阐明。另一方面,神经信号的本质也被解析了,就是自然界最常见的电信号,通过轴突到树突之间的离子流动来传递电信号,就实现了神经信号的传递。神经结构这两条核心认知的可以说是当今学术界对于意识的基本共识,我们不再认为意识属于虚幻的、脱离物质的存在,也为我们的今后所有研究奠定了基本的理论基矗不过,仅仅有这两点,并不能解决意识的全部问题,比如,如果意识是单纯的电信号,为什么我们会有记忆?为什么不同的人思考和反应不一样?难道是大脑基础结构不同吗?其实最早科学家也曾认为是整个大脑是负责全部神经活动,甚至一度出现了根据脑容量来判断智商的做法。然而随着不同群体相关研究推进,人们逐步发现,并不是整个大脑在负责人的意识之类的,或者至少,在正常的脑容量统计范围之内,智力等相对容易评估的指标并不和脑容量呈现明显相关度。于是进一步的研究发现,大脑皮质才是主要负责我们的思想活动的,而其他的部分大多是他功能基础的支撑和营养等功能。这些大脑皮质在我们的大脑表面形成了许多褶皱,也被成为大脑沟回,是我我们人类高级神经活动的真正物质基矗即便有了这个基本物质基础,依然无法解决一个问题,那就是,一个人,从小到大,为何他的思想意识会发生变化,逐步成长?甚至是哪怕前一刻和下一刻,思想意识都不同,而且是可以回溯的?这意味着,我们对大脑的认知还需要进一步。这个时候,一个新的概念出现,那就是脑连接,是指不同的神经元、不同的脑区之间形成的彼此连接,从而构成的一个复杂、庞大的网络。这些不同的脑连接则代表了不同的活动,比如下图是一个脑卒中的人和正常人的一个连接,主要是脑卒中引发的偏盲现象[1]中的脑连接差异如下图所示这就是我们目前对意识最前沿的认知,那就是,神经元之间形成复杂的网络连接,而这些网络链接进一步汇聚整合,形成了个人的意识。同时,现实也会反过来塑造连接,让我们可以学习,可以记忆。有了这些认知,那么我们就可以依据这些脑连接来做出一些进一步的解读,比如:解梦。科学家们首先用功能性磁共振成像技术来识别了志愿者们清醒时候面对一些典型事务的脑连接信号,比如当他们看到树木时候的反应,然后再去观察这些人睡眠时候的大脑活动,看当他们大脑出现相同信号的时候,是否梦到了相同的事务,发现其准确率高达60%。这可以说是一个破解意识的重要策略。更进一步,随着我们对他们大脑信号连接的解读,我们甚至可以将其进行输出来做到对现实事物的操纵,这就是脑机接口研究,比如科学家们给瘫痪的人植入电极后,然后可以把患者的大脑活动转换成为现实的信号来指导诸如机械臂之类的辅助外物运动。是不是觉得到这里了,已经走到了尽头呢?答案恰恰相反,到了这一步,人类就更迷惑了,那就是,大脑如何运作?今天我们很多人已经非常熟悉很多概念了,比如什么人工智能、之类的,甚至在某些方面可以战胜人类。但是,这些真的就是人类大脑的运作方式吗?答案是否定的。其实这些概念和进展,只是在尽可能的让我们觉得,它们的运作像大脑,但是,也只是像而已。大脑的逻辑运行机制,对于我们至今来说依然是一团迷雾,就比如情感、思考等一系列行为,就和现实中的机器逻辑是完全不同的。了解的越多,我们越意识到大脑的非同寻常。但这并不等于说大脑永远无法解读,事实上,今天,人类已经发展出了许多新技术,我们不仅发展出了对人的情绪产生影响的药物,我们还可以不断记录和分析大脑的所有神经活动甚至将其输出来对现实世界进行操控。可以说,我们对大脑的了解在逐步深入,新技术的涌向将不断推动人类对脑科学的认知更上一层楼,而我们坚信,人类终将实现解读大脑的终极奥秘,那个时候,我们的认知会是什么样子?也许,那是一场自然科学与哲学在 山顶 的相会。


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