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tianlangTianlang  2021-08-23 10:00 天浪书屋 隐藏边栏 |   抢沙发  0 
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科学速读:脑内新世界pdf-epub-mobi-txt-azw3
书名:科学速读:脑内新世界
格式:EPUB/MOBI/AZW3
标签:脑科学 科普
ISBN:

内容简介:


由英国《新科学家》杂志汇编的这本书,荟萃了世界知名神经科学家在脑科学领域的诸多研究成果,介绍了大脑的特点和功能,如记忆、智力、情绪、睡眠、感觉、知觉及意识等,同时也讲解了它的演化历程以及解剖结构。书中讨论了科学家如何通过电场及磁场来控制人们的大脑,同时还探讨了那些通过大脑就可以控制外界的新科技。 本书是一本大众科普读物,适合广大的科学爱好者,尤其适合对脑科学感兴趣的读者阅读。

作者简介:


英国新科学家杂志是在1956年创办的英国杂志,是一个世界知名的科学科技杂志,主要报导一些最新发展以及发现及其对我们的影响,登载关于科技界的新闻,介绍许多高端的科学项目,还宣传许多科技活动,比如专家公开演讲等。该杂志目前有超过400万名读者。它属于英国的周刊制作,该杂志并非是一个经过同行评议的科学杂志,但被科学家和非科学家广为传阅。在英国,它是每一个学校的科学系必须订阅的杂志。

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部分摘录:


思想:为生存而战

当一个个念头在脑海里闪过时,你会觉得好像各种感觉和想法都在不懈地争取你的注意。事实还真差不多就是这样,不同神经网络竞争上位之盛况就好似捕食者和猎物之间的生死较量一样。

这个过程的副产物或许就是你有时候会神游八方。美国加州大学圣迭戈分校的米哈伊尔·拉比诺维奇和曾就职于美国帕萨迪纳的加州理工学院,现就职于德国法兰克福的马克斯·普朗克脑科学研究所的吉尔斯·洛朗最先注意到,神经元的活动呈现一种波动状态。当时他们俩正在研究昆虫负责处理气味的神经元,差不多相当于它们的嗅球。他们本来以为会看到神经元的“习惯化”——神经元在检测到气味后活跃度下降,但结果并非如此,神经元的活跃度是随着时间上下波动的。

拉比诺维奇经过仔细观察后发现,神经元的活跃度变化模式看着很像20世纪早期数学家阿尔弗雷德·洛特卡和维多·沃尔泰拉用来描述捕食者与猎物关系的模型,也就是当捕食者快要吃光其猎物时,它们就开始饿死,于是猎物的数目得以恢复,而当猎物数目足够多时,新一轮的捕食循环就开始了。

在拉比诺维奇看来,大脑中的情形跟这个有点像。只不过,大脑里的斗争不是一对一的竞争,而是一大堆组成思想的认知模式的混战,每一个竞争者最多只在瞬间占据了上风(这可能是你有时觉得心不在焉的原因)。

一些异常状况,比如,多动症和强迫症患者的认知模式竞争必定与正常人有所不同,如果我们能更深入地理解这些不同点,那没准就能将不平衡的认知模式竞争调回健康状态。

计算未来

大脑面临的另一个重大计算问题就是如何根据巨量的电活动做出预测,例如,谈话时下一句话该说什么,又怎样算准时机穿过马路。

有一种观点认为这可以用贝叶斯统计来解释,顾名思义,这是以18世纪一个叫托马斯·贝叶斯的数学家的名字命名的,贝叶斯的理论可以根据过去来预测未来某个事件发生的概率,同时还能不断纳入新的数据来更新结果。数十年来,神经科学家都认为大脑是用这个理论来帮助它预测未来的,不过英国伦敦大学学院的卡尔·弗里斯顿将这个观点又向前推进了一步。

弗里斯顿重点研究了大脑如何将贝叶斯统计的误差最小化,换句话说就是如何避免出现“惊喜”。他想到可以借用热力学系统(例如蒸汽机)的计算方法来加以描述,于是提出了“自由能原理”。鉴于预测是大脑几乎一切功能的核心,他认为自由能原理可以作为一般规律,描述绝大多数的神经活动,足可媲美优雅强大的质能方程E = mc2。

弗里斯顿成功地用他的自由能原理描述了当视觉皮层对光线产生反应时,神经元往来传输信号的模式。他认为这个理论也可以推广到身体动作上,例如,他成功模拟了眼球在我们接收熟悉的或新的图像信息时的运动。他的模型显示,大脑会根据我们的每一次扫视来更新图像,以此最小化初始感知的误差。他的另一篇文章则关注取东西时手臂的精细调控,他用自由能理论描述了我们如何整合关节内部信号和视觉信息,以此来调整我们的肌肉运动。

其他人也利用这个理论来解释大脑更匪夷所思的行为。新西兰奥塔哥大学达尼丁医学院的德克·德·瑞德就利用自由能原理解释了人在被剥夺感观能力时出现的幻觉痛与幻听现象。他表示,大脑在信息匮乏时会“不择手段”地预测未来事件,然后就会产生幻觉。

采访:难道我真的“只是一个大脑”吗?

这一章讲了神经元、大脑网络和数学法则,说得让人有点泄气,难道我们的爱、希望和存在本身都仅仅是电流流过一团灰质组织的结果?神经科学哲学家帕特里夏·丘奇兰德的回答是:“对。”不过这个真相带给我们的不应是惊吓,而是启发。

你把神经科学的新发现与地球绕着太阳转、心脏是一个泵这些发现相提并论,你觉得它们之间的共同点是什么呢?

它们都对人们的固有世界观发起了挑战。比如,从前人们一直认为地球位于宇宙的中心。类似地,许多人都相信是心使我们称得上人,结果它只是一个肉做的泵。我们意识清醒、做出决定、上床睡觉、生气发怒、恐惧害怕,所有这些都只是实实在在的大脑在行使功能,我觉得人们意识到这些时,会跟对前面所说的情况感受相似。试着理解我们是谁的神经基础可能让人很受打击,这种思想叫作“神经存在主义”,这个名字切中了要害,我们不习惯从这个角度思考自身。

为什么我们难以看清自身的本质呢?

部分缘于神经系统的演化。大脑有什么了解自身的必要吗?我们不了解大脑也无所谓,就像我们不知道肝的功能之一是去除毒素也能过日子。当然,值得庆幸的是科学允许我们去了解。

神经科学有没有给你带来不安?

要我说的话,没有。这要花点时间去适应,但我没有被吓到。当然,我理解人们的矛盾心理,一方面,他们痴迷神经科学,因为它帮助解释了他们母亲的阿尔茨海默病,但另一方面,他们又想:“天呐!我对孩子的爱意真的只是神经化学活动吗?”嗯,事实就是如此。不过这并不困扰我。

为什么你似乎理所当然地觉得会有人抵制脑科学?

我教神经科学哲学多年,学生们经常会说,想想你就只是你的大脑,这不会很恐怖吗?这不会困扰你吗?然后我们就会谈论为什么这会困扰他们,我明白有些人会感到矛盾或忧虑。

你承认我们对大脑的许多更高级的功能没有满意的神经学解释,比如意识、睡眠和做梦等,我们真的已经准备好宣称我们只是我们的大脑了吗?

确实,我们目前还没有充分的解释,也要确保不要言过其实。但证据都指向大脑,我们在神经科学方面的知识都将我们指向了那个方向。

你说神经科学挑战了一些人对灵魂和死后生命的信仰,那么目前这些信仰依旧广泛存在吗?

这可能存在文化间的差异,在英国或许不太需要挑战这些想法。但我发现在美国,这事很重要。许多人不见得有很强的宗教观念,但他们总觉得人死后还存在点其他的东西。

即使是那些对神经科学接受程度已经很高的人,也会发现某些观点很棘手,尤其是自由意志,我们真的有自由意志吗?

这样问可能更好:我们是否能控制自我?它的演化动力不难找,我们需要盯准一个目标不分心,我们需要克制某些冲动。我们确实知道一点自我控制的神经生物学机制,而且大脑也明白无误地展现出了自我控制能力。在我看来这已经很好了,当我们需要对某件事做出决定时,自我控制机制就会以我们理解的方式运作。比如买车,我们决定不买超过支付能力的车,而是买辆多少还算实用的车,这就是自由意志。不过,如果你觉得自由意志是在没有因果关系的背景下创造了决定,那就不存在自由意志。

神经科学能提供一种生存哲学吗?

神经科学不会为我们提供生存的剧本,但是我觉得理解大脑的自然本质能促使我们变得明智。

有些人可能会说你只是你的大脑这个观点让生命变得黯淡、冷酷而终究归于虚无,你怎么回应这一点?

一点也不黯淡啊!上帝也好,灵魂也罢,我从这些事物身上根本看不出它们赋予了我生命的意义。鬼神何以给我意义?没人说得清吧?我的生活之所以有意义,是因为我有家人,从事有意义的工作,因为我喜欢玩,我有狗。是这一切让我的生活有意义,我认为大多数人也这么觉得。那么,在生命尽头会发生什么?我会死去,仅此而已。我酷爱这个想法,几近疯狂。

帕特里夏·丘奇兰德是来自美国加州大学圣迭戈分校的哲学家,她专注于神经科学、心理学和哲学交叉领域的研究。

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tianlang
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这个人很懒,什么都没写

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