《贪婪的大脑-为何人类会无止境地寻求意义》读书随笔
这是一本研究意识科学的著作。内容涉及哲学、生物学、神经科学、心理学等。作者坚定地认为意识是大脑的产物，是物质性的，大脑就是一台计算机。本书的主要论题是：意识只是一种信息处理过程。很多哲学观点认为意识以某种方式独立于身体而存在，比如笛卡尔著名的身心二元论。作者反对这些哲学观点，并且认为，比起那种认为意识独立于物质世界的观点，认为意识是大脑活动的产物，是一种物质的处理过程是一种更科学的观点。从生物学角度，作者说明了意识不是突然神秘地出现的，而是像自然界所有生物一样，有一个逐渐发展的过程，并与准确获取有用信息的、普遍的生物机制密切相关。我们大脑及意识的运算信息，反映了进化过程中几乎所有的特性。
进化的基本理论极其简单：所有生命体共同的祖先经过几十亿年的时间进化产生了上百万种不同的生命形式，各种生物为获取资源而互相竞争。那些有利于有机体生存与繁衍的特性被保存下来并进一步发展，那些阻碍生存与繁衍的特性经过几代的演化逐渐消失，物种的特性经过一代代的变化，才产生新的物种。其中隐含着生命体的一种内在需求，即准确反映世界相关特性的需求。从某种角度上说，这种内在需求是进化的本质，可能有助于创造基因、DNA，甚至是生命体。
通过基因突变方式的进化需要长时间的更新换代，这种了解周围环境的方式效率太低。较为理想的一种方式是，在有机体的一个生命周期内就获取相关知识，这种方式称为内在进化。人类大脑就像一个内在进化的世界，学习和思考就是进化的过程。我们的大脑能充分、准确地反映世界，我们几乎不需要浪费一点体力，就能产生各种想法以及做大量选择。并且这种方式很安全，我们思考各种选择时不用冒任何风险，不会在基因优劣的竞争中失败而无法生存，或者因为一些失误而造成身体上的损伤。
图1 大脑结构图（图片来源自网络）
参照上图，先大致介绍一下大脑结构。我们的大脑像城市一样，最古老的部分处于中心部位。
大脑的中心主要是脑干(brain stem)，又称为“爬行动物脑”(reptilian brain)，因为这是我们人类与爬行动作祖先共同拥有的唯一区域。脑干是连接大脑与躯体的通道，我们身体所有的感觉信号都是通过脑干传给大脑的其他部分。相应地，较为复杂的大脑区域的命令会经过脑干，传向脊髓，再传到身体其它部分，以顺利执行运动命令。脑干还控制着其它基本功能，如呼吸和心率。
围绕脑干的部分是边缘系统(limbic system)，这是人类与最早的哺乳动物共同拥有的区域。这一区域可以称作本能中心，决定了我们的性取向和性嗜好。边缘系统影响饥饿和口渴的感觉，能调节体温，而边缘系统神经元有节奏地运作使我们的生物钟具有规律。另外，像愤怒、恐惧这些原始的情绪，以及逃离危险或挺身而战的本能反应，都是由边缘系统决定的。
在大脑的这一中间地带，有一个特殊的区域值得一提，那就是丘脑(thalamus)。丘脑是大脑的中转站，将大脑各个部位联结起来。丘脑是影响我们感觉的重要结构，能使信息在大脑内顺畅流通。
大脑的第三个区域是大脑皮层(cortex)，大脑皮层最晚出现，是包裹在大脑其他部分的外壳，只有高级哺乳动物才具有大脑皮层。我们最为复杂、灵活的精神活动发生在大脑皮层这一区域。大脑皮层能够复制、甚至可能改变或控制大脑其他两个较为原始的区域的功能，但是同一种功能发生在大脑皮层会比发生在其他两个区域更为复杂。
图2 大脑皮层结构图 （图片来源自网络）
大脑皮层由四部分（或者称为四叶）组成，大脑左右半球各有四叶，呈对称分布。
枕叶(occipital lobels)位于大脑皮层最后部，离眼睛最远，却负责处理视觉信息。颞叶(temporal lobes)位于大脑中间低端，处理听觉信息，并具有部分语言功能（尤其是左脑）和识别物体的高级视觉功能，还有长期记忆功能----存储我们见过的脸孔的信息，经历的事情以及对意义的感知。顶叶(parietal lobes)位于大脑后部顶端，处理空间信息和触觉信息。空间信息处理体现为：表现数目，以及通过记住一个空间的多种事物进行短期记忆。顶叶还具有集中注意力、关注细节的能力。顶叶的后部负责处理复杂的思想，如智商测试。额叶(frontal lobes)不参与任何感觉信息处理。移除一个大脑半球大部分的额叶，不会造成明显的损伤（除了主要运动区所在的额叶后部之外----我们暂且忽略这一部分）。额叶最前面的部分，被称为眶额叶皮层(orbitofrontalcortex)，是次级情感中心，对边缘系统较为原始的情感起补充作用。我们复杂的情感在这里被激活，如在社交场合如何应对，如何根据风险或回报的程度采取相应的行动。额叶的其他部分负责处理我们最为抽象的思想。这一部分与智商直接相关，负责处理复杂或新奇的任务。额叶外侧的中间部分称为外侧前额叶皮层(lateral prefrontal cortex)，与意识的关系最为密切，许多功能与后顶叶皮层(posterior parietal cortex)相同。大脑和大脑皮层结构解释到此结束。接下来作者以全身麻醉状态研究无意识状态。无意识状态下的神经元以整齐、缓慢、沉重的方式在运作，只能处理最低限度的大脑信息。这些神经元可能在努力传递比附近神经元更多的信息，但是由于太多的神经元在步调一致地运作，他们接收不到任何可以传递的原始信息。只有神经系统内信息之间进行积极的转移与混合，才能产生意识。之后作者分析一些无意识的研究实验，说明了无意识状态下只能处理相对简单的，几乎不具备任何结构的信息，只能进行非常简单的学习。但是大量的实验表明，无意识和非理性在很大程度上左右了我们的选择。研究表明，意识的作用是进行重大革新，揭示深层的模式，但在做决定时只是起辅助作用，而不是支配作用。从生物学上来说，人类的目的是为了生存和繁衍，无意识为这个目标尽一切努力，而意识是协助无意识达到目标的高级助手。不过不用绝望，觉得失去了自由，很多情况都表明，意识在我们做决定时起了关键作用，尤其是从全部的决定来看，而不只是关注那些简单的、任意的选择。重要的区别在于我们做的决定是习惯性的选择还是新的选择。那些习惯性的、重复的决定看起来是不自觉的、无意识的，但是在最初的时候，也是经过有意识的思考才形成的，只是我们已经忘了这个思考的过程。无意识无法进行具有结构性的、高级的思考，因此在做这些重要的复杂决定时，意识起了不可忽视的作用。接下来终于要讨论意识了，首先第一个问题是注意与意识的关系。注意对接受到的信号进行过滤和提炼，然后输出的信息将转变为意识。大量实验（如盲视实验）表明，我们所注意到的内容就是我们所意识到的内容。能够进入我们的感觉范围的刺激物很多，与之相比，意识的范围很窄。我们真正能够意识到的只是小部分内容，这使我们看不出一个场景中的显著变化，注意不到发生在我们眼前的突发事件。这种现象的另一个结果：使我们更深入地了解事物的某些特征，从而更出现地完成与这些特征相关的复杂任务。关于提炼，实验表明注意能使我们有意识地看一些信号微弱的事物，离开注意，我们观察不到这些事物。那么注意是如何运作的呢？一种普遍认同的观点是：注意的产生是神经元之间相互竞争的结果。斗争在高于神经元的层面进行，是信息源之间争夺有限的注意资源的斗争。通常几十亿条信息涌入我们的感觉器官，或者围绕无意识不停地跳跃，注意对这些信息进行过滤，最后保留3~4个意识项目。注意的过滤过程规模非常大，但是提炼能够弥补大规模过滤的缺陷：每个项目都是无比复杂的意识对象，虽然数量极其有限，但每个意识对象都要经过评估、比较与控制，过程无比复杂。这个注意输出存储系统，体积很小但功能强大，被称为“工作记忆”(woring memory)。工作记忆是短期记忆的容器，在这里可以对意识各个项目的信息进行记忆、重整、评估，即使这些信息来自不同的感觉器官或属于不同的类别。工作记忆的第一个特征是它极其有限的存储能力，只能容纳少数几个意识对象，具体来说人类是4个。第二个特征是一个工作记忆对象（称为“组块”）能够包含极其复杂的信息。那么我们大脑中到底哪个部分产生意识呢？意识是一系列紧密联系的处理过程的集合，其主要活动区域是前额叶—顶叶网络，注意和工作记忆是其两大显著功能。关于什么事意识、如何产生的基本内容就是如此，作者在后面的内容中还解读了动物的意识、大脑损伤对意识的影响、意识异常导致的精神疾病等内容。我觉得书中提到的注意系统是非常关键的一个部件，现在的人工智能在这方面非常欠缺，基本上还是由人来挑选供机器学习和研究信息，所以现在的人工智能都还只是弱人工智能，只能解决专门的问题，无法想人类一样解决普遍问题。但是书中对注意系统如果工作、组块的结构、大脑内保存的信息的结构等有助于工程实现的知识都没讲到，也许是尚未有合适的研究成果。
注意在选择意识的内容。
注意是一种过滤和提炼机制，接收所有的感觉输入（包括一些不相关的感觉信息），然后将其转化成有限的、精炼的信息输出（只包含与当前目标有紧密关联性的事项）
注意的作用是什么？
注意要处理的是几乎所有的计算机都要面对的问题，即基本的数据处理问题。植物和细菌的信息处理系统很简单，只是接收来自感觉的少量信息，而它们也只是具备最基本的信息处理能力，基本上会尽量处理接收到的所有信息。但是，一些复杂的系统接收的信息量很大，系统无法处理每一个信息。这时就需要有一个决定机制，在大量的信息中选择哪些信息需要做进一步分析，哪些信息最好不要理会。这种数据过滤与数据提炼的机制就是注意。
由各种情感信号与本能信号引导的注意系统很重要，这个系统能自动快速地观察到当前的威胁。在没有威胁的情况下，注意会集中在其他生理需求上，如食物、生育、社会地位等。如果能够更深入地了解情况，就可以通过更好的方式满足上述这些生理需求。
注意是通往意识的门户，离开注意，就意识不到周围任何事物。这种感觉在心理学实验中一再得到证明。这种定向的、受控制的注意能够提高信息处理能力和我们对事物某些特性的认识。注意会引导我们看感兴趣的物体
所有意识和无意识都是神经元集合的电活动，神经元是进行信息处理的大脑细胞，每个神经元与其他神经元有几千个输入和输出联结，因此，每个神经元会影响其他神经元的活动，同时，每个神经元的活动也会受到其他神经元的影响。
信息实际上散布在神经元网络中；在由上百万个神经元组成的巨大网络里，神经元通过互相联结产生的力量进行编码；
意识产生最为关键的区域是脑干网状结构（the reticular formation）。脑干网状结构属于大脑最为原始的区域——脑干的一部分，即爬行动物脑的组成部分。网状结构通过一系列复杂的分区控制着睡眠与觉醒周期，这些分区分别参与化学活动和神经元活动。通过这些活动，我们进入不同模式的睡眠或是从睡梦中醒来。例如，当我们做梦时，网状结构发出信号，传递给脊髓神经，从而抑制身体其他部位的功能，这样我们梦到自己在到处跑，却不会真的撞到墙上去。网状神经一旦受损，后果严重，不是死亡就是深度昏迷——完全失去意识，永远无法醒来。
网状结构对意识的形成不可或缺，并不等于说意识是在网状结构这一原始的部位发生。丘脑是与意识形成关联更为密切的区域。丘脑是脑干网状结构的主要输出区，位于脑干上方，处在大脑的中间，地位特殊，是大脑的中枢，其神经元可以从其他脑区接收信息，也可以向所有脑区发送信息。以前，丘脑主要被视作感知渠道，当信息被输送到大脑皮层时，丘脑通常作为传送的第一站。例如，眼睛通过视束这一密集的信息高速公路传达看到的图像，图像信息汇集到一个被称作外侧膝状体核的丘脑部位，这一部位再将信息送到初级视皮层。近来，丘脑的作用日益受重视，人们意识到它不再只是消极的中转站，而具有成熟的信息过滤和组织功能，对意识的产生发挥着至关重要的作用。
丘脑大面积受损就会成为植物人。与处于昏迷状态的病人不同，植物人有醒着的迹象，如在白天可能会睁开眼睛。这听起来好像植物人大脑的网状结构仍然部分运行着觉醒的功能，其实由于没有足够的神经联结，他们即使醒着也不能意识到任何事情。
丘脑是与意识形成关联更为密切的区域。丘脑是脑干网状结构的主要输出区，位于脑干上方，处在大脑的中间，地位特殊，是大脑的中枢，其神经元可以从其他脑区接收信息，也可以向所有脑区发送信息。丘脑是意识产生的关键部位，有两方面主要功能：信息处理和分配注意。
这些皮层上层的神经元也形成了一个环形。这种环状的回向投射可以将一个格外强烈但却短暂的连接维系一大段时间，例如，当人们在注意一种特殊的感官事件或感受的时候就是这种情况。
要看到为什么对于意识来说中央丘脑的投射模式似乎是一个巨大的线索，让我们来比较一下中央丘脑与丘脑的另一些区域的组织状况，这些区域负责传递来自感觉器官的信息。例如，视网膜上的神经元与丘脑的一个特定区域相连接（外侧膝状体核，LGN），但外侧膝状体核紧接着只是投射到了视觉皮层V1区，它并没有投射到每一个地方，它甚至都没有投射到视觉皮层的每一个地方（见图9-4）。与此类似，对声音敏感的耳蜗中的神经元也只是投射到听觉皮层A1区。其他的感觉系统也是如此。这种处理模式暗示了特定的信号采用一种系统到系统的发展方式（a system-by-system development），而中央丘脑的模式则暗示了一组不同的功能：清醒和警觉或者下向调节和昏昏欲睡。丘脑中结构与功能的这种分离似乎反映了这样一个主要差异：可以对任何事物有所觉知与对具体和特定的事物产生觉知。
神经元的活动类型是另一种区分，它将中央丘脑所发挥的作用与专门针对感觉的丘脑皮层系统所发挥的作用区分开来。具有独一无二的连接的中央丘脑神经元也具有独一无二的行为。在清醒和梦境状态中，中央丘脑的神经元会以异乎寻常的高频成群放电，达到每秒800~1000次（赫兹），这是在神经系统的任何其他地方都见不到的引人注目的能量加强行为，
中央丘脑中的神经元带不再能正常地发挥功能，神经元维系醒觉和清醒状态的活动停止了。赫伯特看起来像是陷入了永远的熟睡——无法唤醒的熟睡中。可以做这样一种设想，安必恩也许触动了休眠睡眠/清醒状态（dormant sleep/wake）的循环，结果赫伯特醒了过来。他重新获得了意识到他周围事物的能力，他可以看，可以听，可以恰当地移动他的胳膊。他认得他的家里人，虽说他的儿子已经长大了，他也记得他过去的经历。要是他的皮层受到严重损坏，那么他的康复基本上是不大可能的。但是他健康的皮层可以说在等待着被唤醒或者重回有意识模式的一个机会，一旦中央丘脑的神经元带兴奋起来，重新变得敏感，那么视觉、听觉和触觉也就重新苏醒过来。
总的来说，各种线索显示：构成中央丘脑的神经元带受脑干中的神经元活动的控制，接着这个神经元带又调节皮层神经元为意识的出现做准备。脑干+中央丘脑+皮层，这三个部分的协作活动是我们终究能够产生意识的支持性结构。
睡眠是至关重要的。被剥夺了睡眠的动物只要情况允许就会补觉，睡眠这个在进化上古老的特性暗示了它的重要性还来自一些甚至更为深刻的生物学上的原因，这些原因迄今为止我们还未曾了解。也就是说，即使在人类睡眠期间记忆会得到巩固
睡眠时可以高效清除脑内代谢废物，从而恢复活力。睡眠时可以高效清除脑内代谢废物，从而恢复活力。进一步研究发现，睡眠时脑内细胞间隙比清醒时更大，这意味着睡眠时脑脊液更容易进入脑内与组织间液进行交换。意味着睡眠可能会阻止有毒的代谢产物积累从而损害脑细胞。
婴儿的意识最初是在什么时候产生的呢？在出生前吗？胎儿在早期（7~8周的时候）异常活跃，经常拳打脚踢。而母亲直到几个月后胎儿已经长得较大的时候，才感觉到胎儿的活动。到怀孕后期，胎儿对外界的反应很强烈，不管是来自子宫的压力还是外面传来的低沉的声音。这些表明胎儿具有意识吗？这时候的胎儿不大可能有意识，因为母体的胎盘和胎儿本身都在积极活动，使胎儿在子宫内处于一种安全、安静的状态。实际上，胎儿在出生之前一直处于睡梦状态，虽然胎儿受到的刺激很少，他们的梦和我们的梦不一样，他们的梦里几乎没什么具体内容。胎儿只有在出生的那一刹那才真正苏醒过来。
意识科学的时代到来了。意识科学解释了意识的起源、作用、心理特征、神经机制以及意识的脆弱性。从地球上生命体发展的历史中，可以找到意识的起源。古代生物为了存活下来，努力获取关于周围环境的有用“想法”。但是，在生命体一代代的传承过程中，通过改变DNA进行学习的方式很不灵活，效果有限，而且只是偶尔发生。
意识产生的基础是神经系统，这是进化过程中产生的专门处理信息的器官系统。与之前其他信息处理形式相比，神经系统能够快速灵活地获取准确的“概念”和策略。进化的某些分支产生了复杂的大脑。复杂的大脑能够以最佳的方式，将简单的想法联结起来，从而建构各种知识。意识的本质和主要作用就是将各种对象组合起来，产生有意义的结构。
人类在地球上的地位很独特。我们的大脑无比复杂，前额叶-顶叶网络是大脑最重要的区域。人类的前额叶-顶叶网络的体积要远远大于与人类血缘最近的其他灵长类动物。我们处理与组合信息的能力是其他物种无法企及的。因此，我们的体验也更为丰富多样。
丰富的意识使我们能够探索自然的奥妙。从最小的原子结构到银河系恒星，我们探索的范围十分广泛。通过医学技术，我们可以活得更长久；我们可以在几天内登上月球；我们发明了很多无比复杂的小玩意来满足强烈的好奇心，所有这些都要归功于意识的作用。我们应该感到幸运，进化赋予我们每个人一个复杂的生物计算机——大脑，使我们广泛、深入地体验世界，并能掌控世界。
意识深入探寻模式的能力有助于我们理解并征服周围环境，但这只是满足了最原始的进化需求——生存与繁衍。有一种现象很明显：一个受过教育的成年人具有丰富的理解能力，但他们往往会做出缺乏理性的决定，这说明我们的能力与行为之间存在鸿沟。我们有些人努力想过一种脱离了本能冲动的理性生活，但是潜在的冲动仍然支配、约束着我们。只有在人类身上，进化的基本动力与高级的意识目标才会产生如此强烈的冲突。
我们的注意系统将所有重要的信息纳入意识范围，进行深入分析。睡眠的重要性——睡眠不仅有助于抵抗精神疾病，而且使我们的意识清醒、丰富。
发现并质疑那些支配我们的思想和行为的基本动力并不难，麻烦的是那些已经存在的精神组块。这些组块很普遍，具有很强的支配能力，一旦形成，就会自动发挥作用，我们很难注意到它们。大部分精神组块对我们的生活起重要作用。例如，我几乎注意不到自己是如何在电脑键盘上盲打的，只有这样，我的大脑才会有更多的意识空间以产生各种想法。但是有少数组块长期潜伏在我的意识深处，这些组块包括我处理感情的方式，我与其他人的关系，影响我的健康的不同因素。其中某些组块可能经常会让我感到恐惧，伤害我的自尊，让我不快乐，疏远我与家人朋友的关系。
意识科学可以帮助我们驱逐这些有害的行为模式，让我们马上意识到我们拥有不少精神组块，所有的精神组块都可以被修改、重写甚至删除，由其他组块取代。
更为重要的是：我们能够发现哪些旧组块干扰了我们的情感、决定和行为，尤其是让我们感到不安。我们可以将这些精神组块返回到意识，分析它们的结构和起源，判断它们对我们是否有利，是否需要修改。
事实上，我们能够迅速发现模式，甚至很快发现似是而非的模式，这说明我们有些过于急切地追求知识，以至于被一些不正确的观念误导。因此，对任何思想，我们都要谨慎小心，必须以科学的怀疑精神对待这些思想。
越来越多的证据表明，冥想能够让精神病患者平静下来，并能提高他们的意识水平。对正常人来说，冥想可以让我们以一种新的眼光看世界。冥想的时候，我们的注意集中在感觉上，暂时不想任何事情，在这段时间内可以彻底忘记之前掌握的各种方法，不去理会以前形成的各种习惯。我们的精神很放松，乐于接受任何事情，接收到的每个信息在我们看来都很重要，都有让人意想不到的内容。
冥想的状态与我们在童年时感受世界的方式很相似。我们还是孩子的时候，总是乐于接受新的知识，渴望得到新的见解，同时又满足于当下的状态。冥想的时候，我们又恢复了丰富、直观的视觉、听觉、嗅觉。没有精神组块的干扰，我们会重新认识到，世界是多么美丽，找到生活的乐趣是何其容易！
论述到此，我们已经知道，意识是一个物质的、以大脑为基础的处理过程，可通过科学方法有效地研究意识。进化的核心是信息处理与“想法”的管理，
而我们人类大脑是经过精心设计的生物计算机，它所具备的高级信息处理形式使意识的产生成为可能。但不是所有物种都具备意识，人类也不是每时每刻都具有意识。对具有意识的物种来说，一些低层次的信息处理和习惯性的行为由无意识执行。意识只处理那些重要、复杂、具有某种结构类型的数据。
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