大脑像什么?怎样科学的阐述大脑的原理呢?

时间:2023-12-11 21:19:03

大脑像什么

科学新发现往往抽象难懂,只能借助一些比喻来帮助我们理解—大脑就先后被比喻成液压机、计算器、电脑、瑞士军刀。这些比喻究竟能不能恰如其分地阐述科学原理呢?

大脑像什么?怎样科学的阐述大脑的原理呢?

人们常用太阳系来比喻原子结构:电子围绕原子核旋转,就像行星环绕恒星一样。尽管事实并非如此,但用形象的比喻来解释肉眼看不见的事物,却是再贴切不过了。

为什么要用比喻来阐释科学呢?这是因为,大脑凭直觉感知世界,而科学新发现往往是非直观的,不容易被大脑接受。譬如大脑的功能,它和原子一样不可见,只有通过比喻才能为人所了解。过去几个世纪,大脑曾被比喻成液压机(18世纪)、机械计算器(19世纪)和电子计算机(20世纪)。今天,它又被比作一把多功能瑞士军刀,有专门的模块控制视觉、语言、精神、宗教,并识别面部特征、欺诈行为和风险程度。

新型大脑扫描技术——功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,简称fMRI)为模块比喻提供了依据。当人们想到某件事物(例如财、色、上帝等)的时候,大脑的某些区域会被“点亮”,突出反映在扫描图上(通常为红色)。这种新的模块比喻相当好用,我曾在几本书里用它来阐释宗教(信仰模块)、道德(道德模块)和经济(金钱模块)的“进化”。但是,神经科学家提出了质疑,反对滥用此类比喻。 2007年11月11日,美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的神经科学家马尔科·亚科博尼(Marco Iacoboni)和同事在《纽约时报》(The New York Times)上发表了《大脑中的政治》(This Is Your Brain on Politics)一文。他们对中立选民进行了大脑扫描,结果“当出现‘民主党’、‘共和党’以及‘无党派’字样时,大脑中负责焦虑的杏仁核(amygdala)的活跃程度升高”。他们认为:“大脑中有两个区域负责焦虑和厌烦情绪:杏仁核和脑岛(insula)。在看到‘共和党’字样时,这两个区域的活动尤其活跃。不仅如此,上述三个词还会促进大脑中负责奖励的区域——腹侧纹状体(ventral striatum)的活动,以及其他与愿望、感情相关区域的活动。”按照这种说法,“共和党”这个词要么激发愿望和感情,要么引起焦虑和厌恶。这的确让人费解。然而,其他结论也同样令人迷惑。

文章发表三天后,《纽约时报》随即刊登文章作出回应,由亚科博尼在加利福尼亚大学洛杉矶分校的同事罗素·波尔德雷克(Russell Poldrack)和来自世界各地其他实验室的16位神经科学家共同执笔。这充分体现了科学的自我修正精神。该文指出:“作为认知神经科学家,我们使用同样的大脑成像技术,但只能观察到大脑中特定区域的活动,就此判定一个人是否焦虑或产生感情是不可行的。因为,大脑各个区域会同时处于多种思维状态,不可能把某一区域和思维状态一一对应。”例如,激励和积极情感都会激发杏仁核的活动。因此,解析大脑扫描图的关键在于,设计出适当的实验来对比大脑的各种状态。

人们质疑模块比喻还因为,功能性磁共振成像只能测量血液流动的变化,无法测量神经元的活动。扫描图的颜色是人为添加的,用来标示血液流动的差异;成像也不是个人的大脑扫描图,而是综合了众多受试者的结果。波尔德雷克在接受采访时说:“神经科学家的一些论点听起来有点像占星术。这并不是说科学本身有误,问题在于人们运用科学原理去讨论非科学问题。”颠倒因果关系就是如此。“人们观察到大脑某些区域活动频繁,就妄下结论:这一区域和某模块相对应。实际上当你害怕时,杏仁核的确很活跃,但这并不意味着杏仁核变得活跃时,你都处于恐惧之中。虽然我们尚无数据证明各个脑区是如何有所选择地被激活,但可以肯定的是,每个脑区都能在多种状态下被激活。”

加利福尼亚大学圣迭戈分校的心智哲学家帕特丽夏·丘奇兰德(Patricia S. Churchland)明确地提出了质疑:“所谓精神模块说绝对是胡说八道。根本不存在什么只为一个中央处理器输送信息的封装模块。大脑中也许存在专门的区域和网络,但它们并不局限于某一项特殊工作。”相对于精神模块的比喻,神经中枢网络的说法更为贴切。

当然,大脑不是一台随意组装的“电脑”。只要我们拒绝颅相学的诱惑,研究与心理学相关的神经中枢网络还是很有价值的。(翻译徐蔚)