我为什么是我?——自我意识的产生

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收藏文章 赞一个 已赞 2016-04-19 澳洲橡树屋


我为什么是我?杨玲在其博客里提了一个很好的问题。关于自我意识的产生,有无数的争论和假说。我们不妨换一个角度,类似于数学上的反证法,如果没有了什么,我就不再是我了。


【记忆】记忆的重要性显而易见。如果昨天发生的一切都在今天忘得一干二净,你不知道谁是你的亲人和朋友,不知道你的工作和你的职务,不知道你过去生活中的每一件事,很显然,和所有丧失记忆的Alzheimer的重症病人一样(老年的里根既是一例),他们会不停的问:我是谁?或者每个人都有这样的经历,当突然从一场睡梦中惊醒时,你会突然忘了身在何处,自己是少年还是成年,转了半天脑筋才想起来,原来是在这里。

 

自我意识跟过去记忆的堆积是有很大关系的。原来你心中的“我”就是一个记忆。

 

推测记忆堆积的最大作用是推知未来。不能推测未来也是不可思议的。这里不是逻辑思维的推测,而是最基本的推测。饭菜上桌了,那是要吃饭了;递给你杯子,是要喝水了。如果小孩不能推测到,他喊了妈妈后妈妈会答应了话,他决不会学会语言。由自己或他人的行为能够推测出其预期,这是自我意识很重要的特征。不能推测未来的话,那么自我不可能产生害怕和恐惧。因为死亡只是一刹那的事,害怕和恐惧已经来不及了。

 

2004年的诺奖得主Richard Axel曾指出,我们认识的世界并不是客观世界在人脑中的客观反映,我们真正认识到的只不过是人脑对这个世界的推测(best guess)。从以下一组很容易产生错觉的图像,你就可以检验感官的客观性。


 

 

并且,鸽子辨别方向靠磁场,蝙蝠靠超声波,响尾蛇靠红外线,各种生物的感官不尽相同,他们的推测是如何和现实挂上钩的呢?显而易见的是,相同的神经系统能够产生的差别只能有两种:通过脑神经兴奋点不同时间和不同空间的模式与外界挂钩。举一个最简单的例子,现在的脑神经科学,可以将果蝇对苹果和香蕉产生嗅觉后的脑神经兴奋点通过mNMR显现出来,的确这是两种不同的空间模式。但是更重要的问题,果蝇是如何知道这两种空间模式分别是苹果和香蕉呢?



 
苹果和香蕉及混合气味在果蝇 脑神经兴奋点的mNMR图像

 

这就好像当年的盲姑娘Hellen,都等到她长到十八岁的时候,当水穿过她的手指的时候,她才突然意识到老师在旁边说的Water就是穿过她的手指的水,进而才学会语言。一个简单的猜想就是随机关联,正确以后再通过记忆固定下来。但是果蝇如何建立这种关联,它如何知道是苹果和香蕉的呢?难道每只果蝇都要经过这样的学习,才能分辨苹果和香蕉吗?这是一个应该好好想一想这个问题,如果想通了的话,设计出试验来验证这个想法,这样你就可以给Richard上课了,呵呵。

 

Richard的演讲极有思考深度和哲学意味,同时又富有趣味和幽默,英文优美而准确,逻辑性极强。内容兼顾科学与艺术,他做很好的科学,又有很好的人文功底,这篇演讲是科学演讲的典范之作。不知道怎样做英文演讲的人,不妨多听一听。(他的中国学生王帆的访谈http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=15597

 

Richard演讲的联接http://mitworld.mit.edu/video/332/ - Third speakerfrom 56’ 50”

 

对周围的环境进行推测,是自我意识的基础。

 

【自主选择】之所以能成为自我,那是有行为的自主性。我不是别人,因为我可以选择自己的行为,却不能决定他人的行为(当然可以影响)。并且自我意识并不是输入输出的单值或多值函数,在人脑的输入输出之间,会因为个人的种族遗传,文化背景,教育程度和人生经验等等而有巨大的差别。目前的人工神经网络,跟人脑还相差万里,主要就在于虽然人工神经网络能实现部分的学习和记忆(比如:学习识别新的汉字手写体),但其还是一个单值函数,只不过是高维和非线性罢了。

 

对环境输入能够进行自主选择,是自我意识的重要特征。

 

【脑神经科学家的单侧大脑】当然,这些条件都是必要而不充分。但是,有意识的是,这些自我意识的特征都是串行的,记忆过去而推知将来,都是跟时间相关的。或者说,自我意识是人脑的串行特征。我们这样说不是瞎猜,这来源于一位哈佛脑神经科学家Jill Bolte Taylor的特殊际遇。

 

这位研究大脑的科学家很不幸,某一天她自己的大脑出了问题,后来医院的检查证实其左侧大脑由于中风而严重影响了其功能。如果仅仅你的右脑在发挥作用,那么你将感知到怎样的世界呢?  Jill在其演讲中作了极其生动地描述,大家可以到这个链接中听听她的现身说法。

 

Jill关于左侧大脑中风后感受的演讲http://www.ted.com/talks/view/id/229

 

其大意是,当她的左侧大脑中风后他感受到了一个完全不同的世界: 她丧失了自我意识(注意,她没有丧失意识),她能清晰地感受到淋浴时的水、墙壁,扶杆和帐帘甚至周围的空气,但自己和感知物之间丧失了界限。一瞬间,她不知道自己是谁,也不知道自己要做什么。她必须要努力才能以使自己需要求救,但她打电话时甚至记不住拨过的号码,也完全丧失语言解码的能力(只听到同事在乌拉乌拉发出声音)。

 

如果这个描述对每个人都真实的话(这样的感受是没有办法随意重现的),人的自我意识是有很强的物质基础的,甚至左右大脑的分工都会对自我意识有巨大影响。听不明白语言,让我想起海德格尔的话语言是存在的家。虽然语言和自我意识没有因果关系,但也一定是密切关联的。

 

Jill的经历支持自我意识的产生来源于大脑中海量神经元和外界环境刺激的相互作用的理论。这就好像从鸡蛋变成鸡,并不需要在蛋里面先存在一只特小号的鸡,鸡这一复杂生命体的形成,无非是基因与细胞的分子共同作用的结果(光有基因是不行的,基因只是乐谱,还需要细胞的分子机制来演奏才有音乐的诞生)。所以,自我意识的产生并不需要一个超越时空的意识预先存在,意识无非是神经元形成的复杂网络与大量事件输入共同作用的结果。最近有一期Science里的书评就谈到意识与复杂网络的关系(SCIENCEp1045, VOL FEBRUARY 2008 1045 on March 30, 2008)。

 

http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/319/5866/1045?rss=1

 

有人说目前有关复杂网络的研究已经过气了,私下里以为这才刚刚开始,尤其是关于复杂网络的动力演变(这可能是了解大脑功能的关键),这在生物物理领域也有很多应用。最近Springer正在组织一帮牛人写Adaptive Networks,估计今年底或明年初就会出版,大家拭目以待吧。

 

同时,MIT 有一个很好的脑研究所,到那里看看最新的研究成果是有益的。其中,


Miller Lab – 当你集中注意力,或努力回忆时,大脑中神经元的功能机制http://web.mit.edu/picower/faculty/miller.html

 

Wilson Lab – 记忆如何形成的,和睡眠的关系http://web.mit.edu/picower/faculty/wilson.html

  

—— 科学网周旭博客

 

【新模型解释大脑如何产生意识】这是最新的大脑产生意识的研究。


据瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)网站报道,该校与其他大学研究人员合作,提出了一种两阶段模型,解释了大脑是如何处理无意识信息,并把它们从无意识转入有意识的。按照这一模型,意识并不是连续生起的,而是每隔一段时间生起一瞬间,意识之间是长达400毫秒的无意识状态,在这段间隔里没有时间感。


研究人员在发表于最近《科学公共图书馆·生物》上的论文中指出,人们感觉周围的世界是流畅无间的,但这是一种幻觉。近来一些实验表明,外界信息并非连续地进入意识认知,而是大脑在离散的时间点收集这些信息,经处理后呈现出来。就像每秒24帧的电影胶片,因为放得太快而让我们误以为是连续的。


研究人员研究了以往发表的心理和行为实验的数据,用一个两阶段模型描述了意识的信息处理过程。首先是无意识阶段:大脑处理某个事物特征,如颜色、形状、持续时间等,在无意识状态以很高的时间频率分析它们,在此期间没有时间感,也感觉不到事物特征的变化,时间特征被编码为数字标记,就像编码颜色、形状那样。然后是意识阶段:无意识处理完成后,大脑同时给出所有特征,形成最终“画面”,即大脑最后呈现的东西,让我们意识到这些信息。


整个过程从外部刺激到意识认知,持续时间可达400毫秒。从生理学角度看,这段延时相当长。论文第一作者、EPFL精神物理学实验室的迈克尔· 赫佐格解释说:“因为大脑想给你最好、最清晰的信息,这要花大量时间。让你意识到它的无意识过程没什么好处,因为这会让人非常困惑。”


研究人员指出,这是第一个关于意识如何生起的两阶段模型,为大脑如何管理意识提供了一种更复杂的解释,对大脑处理信息与我们认知世界之间的关系提供了有益见解。


——新华网,常丽君


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