1700686099
我们现在可以再前进一步。正如我们所看到的，如果环境可以改变一个大脑正常且健康的个体的思维，那么反过来，思维这种心理活动是否可以改变物理大脑本身呢？还记得吗？“仅仅”是在脑中想象练习演奏钢琴这样的心理活动都可以对物理大脑产生可测量的影响。科学家们甚至在老鼠身上观察到思维产生的相似的结果。在一项实验中，加利福尼亚索尔克研究所遗传学实验室教授弗雷德·“拉斯蒂”·盖奇（Fred‘Rusty’Gage）已经证明，如果想要通过锻炼促进产生新的大脑细胞（神经元生发），那这种锻炼必须是自愿进行的。52 老鼠必须主动参与跑轮练习，而不是在违反其意愿的情况下被迫在跑步机上不断跑步。53 这种令人难以置信的心理带动生理的过程究竟是什么？
1700686100
1700686101
非常有趣的是，只有当老鼠自愿地 参与体力活动时，重要的生理因子才开始发挥作用。最重要的是，自愿参与的老鼠表现出更低的焦虑水平，54 这表明主动参与活动是没有压力的，而较低的压力意味着所有潜在相关的破坏性激素的减少，如皮质醇。55 研究确实发现，定期自愿锻炼可以预防大鼠和小鼠产生健康和认知方面的应激损伤。56 尽管我们现在仍无法通过追踪任何有意义的细节，来明确一类化学物质的减少如何让大脑进入一种对神经发生来说至关重要的状态之中。然而，一项更吸引人的线索是，这种情况发生时还伴随着一种特定的脑电波模式（θ节律的脑电信号特征），57 人类大脑的这种脑电模式意味着大脑正在注意某件事情。58
1700686102
1700686103
因此，如果可塑性和注意之间有某种联系，并且当你完全失去意识的时候是无法注意到事物的，那么可塑性和意识之间是否存在着某种联系？如果是这样的话，这种联系是否由某种恰当的神经元集合构成？正如我们看到的，大脑的可塑性在丰富环境的刺激下产生了大量的神经元分支，并以此促进神经元之间的连接。在我们的实验室里，我们开始研究神经元集合构成的动态变化是否能反映出这种长期的可塑性变化，这种可塑性变化是动物暴露在“丰富的”环境中几周的时间里产生的。答案是：可以。
1700686104
1700686105
当老鼠被暴露在丰富的、可互动的环境中三个星期后，59 与被放在不那么有趣的环境（只有几个塑料盒子的、丰富度最低的环境）中的控制组相比，它们在行为上表现出了显著的差异。那些通过与梯子、转轮互动，攀爬小秋千和树枝并从中获益的老鼠，与没有这些机会的老鼠相比，测得的压力水平更低。那些生活在最丰富环境中的老鼠表现得更加平静，而通过将其与那些刺激最少的老鼠进行比较，结果发现它们在进食新奇食物前表现出更短的等待时间，并且这种变化伴随着增强的电生理反应，这种电生理反应代表着大规模的神经元激活，60 即一种强化的神经元集合。61
1700686106
1700686107
现在，这一观察为我们带来了一个有趣的问题。如果环境的丰富性可以增加大脑的可塑性并且可能增加神经元集合的大小，那么将这一过程反过来，同样的事情会发生吗？通过建立短暂的大规模神经元集合，可以使你的大脑具有更高的可塑性吗？换句话说，这能使建立更加长期的、局部的、“固有的”神经连接变得更容易吗？如果是这样的话，那么将有助于我们从进化学的角度理解意识的生存价值。毕竟，为什么我们不能仅仅像自动的机器一样在这个世界上繁衍和行动？为什么要有意识？这一问题的答案并没有那么显而易见。
1700686108
1700686109
让我们转变一下这个问题。这一次，我们不考虑意识和它的生存价值，而是只考虑神经元集合。神经元集合由脑内大量的细胞网络组成，并且以大规模集团的方式共同工作，神经元集合会导致广泛的神经激活，这是它们的一个最典型特征。这进而会使更多、更广泛的适应性在脑内产生，而不仅仅是某些局部的反应——这种局部的反应通常发生在没有神经元集合（因此也没有意识）运作的脑区。而如果是那样的话，就意味着如果神经元集合确实与意识相关，那么，具有意识的你就有着一个更加广泛适应环境的大脑。因此，神经元集合的功能（以及因此附带紧随其后的主观意识的关联物的功能）就是促进并协调个体对环境进行更加广泛的适应。这也就意味着动物的意识水平越“深”，它们的适应性越强。这给了我们一种直观感觉：看看我们人类自身，我们是这个星球上适应性最强的物种，当然，我们也是所有物种中意识水平最“深”的。
1700686110
1700686111
五、锻炼、愉悦、神经发生，以及神经元集合
1700686112
1700686113
接下来我们要探讨的问题甚至比意识的进化价值还要有更加深远的意义。大脑中神经元集合的存在是否可以帮助我们更好地理解可塑性、神经发生、锻炼以及有意识的思维之间的联系，并在此基础之上启动这些在脑内的改变？其中有意识的思维是最重要同时也是最神秘的因素，它似乎是心理活动所必需的。为了探索这一问题，让我们想象一下这样两个场景，这两个场景都与剧烈运动有关，却涉及大小非常不同的神经元集合。
1700686114
1700686115
场景一是由外界事物 驱动的。例如音乐中响亮的节拍，滑雪时急剧下降的滑雪跑道，冲浪时起伏的海浪，这些都会引起人们的高度唤醒，我们现在已经知道，它们与生理学的关联在于多巴胺的释放。由多巴胺引发的高度唤醒，在快速变化的感觉环境中剧烈运动所产生的兴奋，以及随之而来的内啡肽（人体产生的天然吗啡）的释放，都会减小神经元集合，进而与当下的愉悦体验产生现象学上的关联。62 来自外界的“惊心动魄”刺激越大、速度越快，并且神经元集合越小，那么就会有越多的意识状态变得被动、无自我意识，仅仅对连续快速出现的刺激做出反应，且在某些情况下这种反应会近似于恐惧。神经元集合会变得很小。
1700686116
1700686117
与之相对，现在让我们来考虑一下另一种方案：场景二。这一次运动的动力是认知，它是主动从内部 产生的。例如你有一个特定的想法——决定去慢跑。正如我们刚刚所看到的，这种自愿的决定，这种积极的思考，将会为神经发生（产生更多的神经元）提供必不可少的关键条件。你拥有的神经元越多，它们之间产生连接的可能性就越大，而神经元之间的连接越多，大脑的可塑性就越多样化。我们同样已经看到了，相同的刺激，如驱动可塑性的“丰富的”环境也将驱使产生更大的神经元集合，进而加深意识。但反过来也同样成立：更大的神经元集合促使局部突触更容易形成可塑性，而局部突触的可塑性所能保持的时间远比广泛的神经元集合本身要长得多。
1700686118
1700686119
如果说神经元集合确实是意识的神经关联（前提是你不能单独具有一个而没有另一个），那么我们便能明白为什么有意识的思维对于由运动引导的神经发生来说是必不可少的了，同时也能明白为什么诸如想象演奏钢琴这样的“思想”，能够像我们在实验中观察到的那样，增强大脑的可塑性。随着时间的推移，强化了的可塑性将让你具有获得更大的“石头”以及更深的意识的潜力。其中调节唤醒的化学物质并没有那么重要，与外部世界的交流，更多地取决于大脑内部的过程，而不是环境中的外部触发因素，就像是在演奏钢琴实验中那样。神经元集合会变得更大。
1700686120
1700686121
这种由运动（例如慢跑）引发的沉思或反思作为另一种可能的选择，与“无意识参与”的活动（如随意的跳舞）相比，前者或许可以为当下流行的“正念”（mindfulness）现象提供神经科学的基础。正念被定义为“一种精神状态，这种精神状态需要通过关注当下的知觉，同时平静地承认和接纳自己的感受、思想和躯体感觉来获得”。记住：从今天早晨散步开始，我们便看到城市环境给你带来了认知方面的影响，迫使你分散注意力，对外界事物做出反应。而乡村环境则为你提供了一种机会，使你可以积极主动地做出“自愿的”行为和思考。
1700686122
1700686123
你外出“探险”时的情况是这样的：你与波波散步时所进行的轻度锻炼让你的内部心理过程可以自由地活动，不需要应对心跳加速和快速变换的景色所带来的干扰。斯托顿说的遛狗可以使你“逃离日常生活”真是太对了。但可悲的是，现在，日常生活正在不断地接近你。你上班就要迟到了，剩下的时间只够你吃一顿简单的早餐了。
1700686124
1700686125
1700686126
1700686127
1700686129
大脑的一天 第四章 早餐
1700686130
1700686131
你只能快速地吃一碗麦片粥，喝一杯热咖啡，以充分利用这有限的时间独自吃完早餐。在接下来二十分钟左右的进食时间里，伴随着莫扎特悠扬的乐曲，你的耳朵、眼睛、舌头、手指和鼻子会被激活，这强有力的激活占据着你的意识。当然，有些情况下，在你意识清晰的时候，你的感官并没有被外界的刺激明显激活，如当你冥想时，或是专注于某些深刻的思考时，但这是那些能在任何情况下完全脱离周围环境影响的人才能偶尔享有的特权。在大多数情况下，对我们之中大部分人来说，意识从一个瞬间到下一个瞬间，都被我们周围即刻发生的事情所驱使着，因为我们的五种感官不断地将它们接收到的刺激传入大脑，而大脑也时刻等待着接收这些刺激。这些感官或多或少地为我们清醒的时刻增添色彩，它们使我们与外界保持着联系，使我们能适应外部世界的生活。我们再次回到将石头扔进水潭的比喻，这里我们要关注的重要问题是扔石头的力度 ，单纯而简单的感官感觉是如何塑造我们的意识的？但我们立刻就遇到了两个令人困惑的问题：一个是空间方面的，而另一个是时间方面的……
1700686132
1700686133
一、五感：脑的空间特征
1700686134
1700686135
大脑的空间问题是一个神经解剖学问题：大脑相应的部位会对不同的感觉进行不同的处理。可能这听上去很简单，你要么是看到某些东西，要么是听到、感觉到、尝到或是闻到某些东西。我们有五种自身清晰可辨而又互不相同的感觉。就大脑而言，即使在最基本的水平上，处理不同感觉的神经区域的划分也并没有那么明确和具体。即使在成年人脑中，不同感觉系统也可以互相跨过公认的解剖边界。例如，当盲人用手指阅读盲文时，他们的视觉皮层可以被触觉激活。1 此外，众所周知，如果一个人失去了一种感官功能，那么这个人其他的感官会得到强化。神经科学家海伦·奈维尔（Helen Neville）已经证明了耳聋是如何提高视力的，2 即耳聋人的听觉脑区会被用来处理视觉和触觉信息。3 同样，与非盲人控制组相比，盲人可以更好地辨别音高，4 而且他们也更擅长判断声音的位置。5 视觉受损的人在进行非视觉任务时也表现得更加出色，如语音感知6 和声音识别7 。此外，动物感觉剥夺实验表明，这种功能的增强可以很快出现，例如老鼠被关在黑暗中短短几天的时间里就会表现出听力的提高。8
1700686136
1700686137
然而，即使个体并没有缺失感觉，大脑依然可以对不同形式的处理过程进行欺骗。尽管非常罕见，但通感（字面上来说，是“将感觉汇聚到一起”）现象在几个世纪前就被承认是存在的。在这种令人着迷的状态中，个体可以以两种不同形式的感官经验同一个输入信号，大多数人则只能从某个单一感觉通道接收到它。例如，通过听声音，可以“看到”颜色和运动。
1700686138
1700686139
在大脑中，通感的存在明确地证明了大脑具有惊人的灵活性，某一部分神经区域可以被移植用于处理不同的感觉过程。在这种情况下，就不能说是某一片脑区被另一片脑区入侵，而应该是脑区间的连接特别丰富，9 结果导致一片区域的激活同样会直接引发另一片区域的激活，例如识别字母的脑区激活同时会引发识别颜色的脑区激活。另一种情况是，可能在大脑皮层不同部分之间预先存在某种闭锁机制，在通常情况下确保反馈有明确的分隔，防止产生混淆，然而这坚不可摧的屏障在通感过程中被打破了。如果正常反馈并没有像往常一样被阻止，那么任何来自多感觉处理晚期阶段的信号反馈都可能对早期单通道阶段产生不适当的影响，这就是为什么说话声音可以引发视觉。在一些临床疾病中也能见到这种去抑制现象，如颞叶癫痫、头部外伤、中风和脑肿瘤。10
1700686140
1700686141
在任何情况下，通感这无可辩驳的事实，以及广为人们接受的失明和失聪患者的过度补偿，导致了不可避免却也十分迷人的悖论：尽管主观上 每种感官的体验是非常不同并且完全可以互相区分的，但是从客观上 说，调节这些不同体验的神经机制却是标准化的，并且是可以互换的。一旦外界某种信号通过诸如耳蜗或视网膜转变为一系列动作电位，这些电信号便会进入不同的脑区，并终止于各自在大脑皮层的投射区，然而这些投射区在组织结构上是同质化、模块化的。这表明它们的结构和连接具有共性，有点像制作饼干用的模具。11
1700686142
1700686143
那么，主观体验令人吃惊的质的差异是在何时何地起作用的呢？听和看的主观差异又是在哪里如何出现的呢？尽管不同感觉的生理加工机制都大体相同，但不知怎么，大脑还是让体验间出现明确的分隔成为可能。如果我们能够解决这一悖论，它将有助于我们理解水是如何变成酒的，以及客观和主观是如何联系在一起的。
1700686144
1700686145
二、五感：脑的时间特征
1700686146
1700686147
第二个问题是关于大脑的时间问题：不同感觉在大脑中被加工处理的速度是不同的，但人们会将其体验为相同的。当某人拍手时，你会同时看到拍手的动作并听到拍手的声音，主观上你会觉得它们是同时发生的，然而事实上声音的加工过程要比视觉加工过程更快。再举一个例子，如果你同时触摸自己的脚趾和鼻子，假定因为触碰鼻子产生的信号所需传递的距离要近得多，所以它会先进入大脑，尽管如此，你感受到的却是多模式的单一意识瞬间。这意味着一定存在许多横跨每一个看似单一的意识瞬间的时间窗（即时期）：每个时期都是时间的一个窗口，通过这些窗口，加工速度不同的感觉能达到同步化，进一步被整合进我们熟悉的多感觉整体，我们将其称为意识的“瞬间”。你的大脑需要通过某种方式让这些感官同步化，需要由一段恰当的时间延迟来包含以不同速度到达的全部感觉形式，而不可避免的是，传递速度最慢的那种感觉信号将决定整体的步伐。
1700686148
[
上一页 ]
[ :1.700686099e+09 ]
[
下一页 ]