大脑意识错乱思维错乱的原因(大脑的想象或)

漫游思想的神经生物学

认知神经科学家把自发的思想用专业的术语“独立于感觉刺激的认知活动”表示(Stinulus-Independent Cognition, 简称SIC)。SIC指的是大脑切断与外界联系的状态,SIC和SOC正相反,SOC全称是“刺激导向的认知”(Stimulus-Oriented Cognition),指的是大脑活动严重受制于外部世界的刺激的状态。用专业术语来说,上课期间沉浸于自己思想的学生就是从SOC模式进入了SIC模式。有时我们会在别人跟自己说话时走神也是SOC进入SIC模式。

大脑的默认网络

神经成像的研究者们看到,大脑某些区域在主体执行任务时比主体好 似什么都没做时的活跃度低。美国人马库斯·雷切利的研究已经表明,活动弱化总是出现在同样的大脑区域之中。一开始,这一网络被命名为“休息网络”,后来又改成“默认网络”,因为我们很清楚,大脑永远不会真正地休息。为了进一步体现其精神,雷切利参考著名的宇宙暗能量,发明了“大脑的暗能量”一词。 不管叫什么,这个程序都在自发思想的程序中扮演着重要角色。麦克雷、吉尔伯特和斯库勒的研究都揭示了默认网络在SIC期间被激活。一些专门研究默认网络的研究者也发现了这一结果,他们把这种休息状态重新命名为REST,全称是“随机片断式无声思想”(Random Episodic Silent Thinking)。

默认网络由若干脑区构成:一旦认知活动不受制于要求持续注意环境的外部任务,这些脑区就会活跃起来。这些区域分布在皮质外侧(从侧面观察大脑时看到的部分)和分隔左右半球的中线两侧。在皮质外侧,默认网络占据着颞顶联合区和位于大脑最前部的前额叶皮质下部。后者叫作“腹外侧前额叶皮质”,就在布洛卡区前面。沿中线两侧,默认网络围绕着胼胝体,从大脑后部的后扣带回延伸到大脑前部的腹内侧前额叶皮质。还要加上颞叶中部。

大脑意识错乱思维错乱的原因(大脑的想象或)(1)

默认网络的主要区域

这些区域的特点是,一旦大脑需要专注地处理某个外部事件,它们的活动就会减弱。尤其适用于被试需要在分心物中寻找目标(此处是灰色字母T)时。搜索时间越长,活动衰退持续时间就越长。

当被试努力把精力集中在一项任务上时,默认网络和负责专注处理任务相关重要信息的脑区将会展开竞争。读故事的实验,被试需要读绿色字的故事而忽视红色字的故事。在这个实验里,大脑专注地阅读绿色字词时,会伴随着默认网络极为短暂的活动中断,时长大约0.2秒。此时,参与阅读的前额叶皮质区域决定继续行动。红色字词不会引起阅读区域的这种反应,也不会导致默认网络的中断。

实验表明,在搜索某一个物体时,默认网络的活跃度会下降,持续时间与搜索时间成正比。这些结果表明:大脑关注外部刺激的能力在多大程度上取决于该刺激打断默认网络的能力。但这种中断从来不会时间很长:一旦信息被处理,默认网络的活跃度就会在瞬间回到基准水平。

目前,神经成像的数据表明,心理图像都与同一个网络有关,主要包括前额叶皮质、颞叶和顶叶的内部。 这些区域都是默认网络的组成部分。通过加拿大神经外科医生怀尔德·彭菲尔德和他的同事赫伯特·贾斯柏的工作,我们知道,只要对其中某些区域加以电刺激,它们就有可能产生相当复杂的心理活动。

神经成像研究证实了默认网络在情节记忆中的核心地位。情节记忆指的是对实际生活中不同的片段或经历的记忆。它还参与了对未来的、可能发生的或幻想的经历的想象。我们想象出来的大多数场景只不过是经历过的元素的重新组合,把之前遇到的背景或人物搬上舞台。事实上,当我们想象晚上去看电影、和朋友聚餐或者一个更难描述的场景时,不管是故事框架还是人物,基本上都来自我们的回忆。这其中当然也包括些许自由想象的空间和即兴发挥的部分,但大部分基础元素都来自我们遇到过并细心保留在情节记忆中的经历。 因此,某些研究者毫不犹豫地把想象称作“未来记忆”。 为了更好地理解未来记忆和过去记忆是如何轻而易举地捕获注意的,我们需要先了解内侧颞叶,它在情节记忆中扮演着至关重要的角色。

内侧颞叶由将近10亿个神经元构成,它们分布在颞叶内侧。这一结构受损的病人患有遗忘症,而且很难想象和此刻不同的情景。内侧颞叶不是一个同质性的大脑结构,而是若干小区域按级别聚集在一起,顶部是海马体,下面是内嗅皮质、嗅周皮质和海马旁回。

大脑意识错乱思维错乱的原因(大脑的想象或)(2)

海马体接收来自内嗅皮质的信息;而内嗅皮质接收来自嗅周皮质和海马旁回的信息,以及一小部分来自腹侧视觉通路其他高层级区域的信息。

洛杉矶的神经外科医生伊扎克·弗雷德及其研究团队在实施癫痫手术之前的定位阶段,直接记录了人类内侧颞叶神经元的活动,帮助我们进一步了解这个区域。这些神经元在特定的概念出现时会活跃起来,不管使用的是哪种感觉通道——视觉、听觉、语言,甚至是想象。

在一次会议上,弗雷德为大家讲了一个神经元的故事。这个神经元对在20世纪90年代非常流行的动画片《辛普森一家》极其敏感。病人刚刚看了一系列电影和动画片的节选,其中《辛普森一家》的片段引起了这个神经元的反应。弗雷德想知道,这个神经元在只有回忆时会做出何种反应,于是他要求病人讲述自己看到了什么。病人沉浸在回忆中,直到这个神经元突然开始活动,然后他马上说:“啊,对了,还有一段《辛普森一家》。”这个神经元似乎对记忆的“浮现”有所反应,就像一个气泡从大脑深处浮上来。这足以让我们相信,内侧颞叶在想象、随心所欲的遐想和平时所说的“思想”中扮演着主角。

注意选择机制在选择物体时区分出了两种信息:一是跟物体有关的信息,比如我面前的咖啡杯;二是跟背景有关的信息,也就是咖啡杯所在的位置,比如桌子或咖啡馆。当我的注意转移到桌子上,桌子就变成了物体,而咖啡杯融入背景之中。所以,总是存在物体和背景的区别。在视觉皮质中,对物体的分析和对背景的分析涉及两个不同的系统,它们只在内侧颞叶内部的最高视觉系统中会合。跟物体有关的信息通过嗅周皮质到达内侧颞叶,跟背景有关的信息通过海马旁回到达。然后,内嗅皮质接受这两种信息,传递给海马体,再由海马体把物体和背景联系起来,形成回忆。 内侧颞叶在情节回忆中扮演的角色意义重大,因为一般来说,每个回忆都包括一个中心元素和一个背景。

根据弗雷德团队的评估,即使在内侧颞叶里,每个概念也不是只激活一个神经元,而是上百万个。再者,每个神经元都会对很多概念有所反应。内侧颞叶使用了一种我们在神经科学中称作“神经元集群编码”的机制;意思是,每个概念激活一大群神经元,其中每个神经元也能被其他概念激活。

大脑意识错乱思维错乱的原因(大脑的想象或)(3)

集群编码原理

当你看埃菲尔铁塔的图片时,颞中区的一群神经元被激活了。当你看到比萨斜塔时,另一群神经元被激活。这两群神经元中有很多是相同的:这就是集群编码。所以,这种原理可以对数量巨大的概念进行“编码”,能力远超过每个神经元只对应一个概念的假设。

根据我们通常所谓的“联想”原理,这种编码形式让神经元活动能够像森林大火一样,从一个概念蔓延到下一个概念。如果在100万个对“埃菲尔铁塔”反应的神经元中,一半也对“比萨斜塔”反应,那么这50万个神经元的活动就会蔓延到剩下的50万,激活“比萨斜塔”这个概念。在此期间,“埃菲尔铁塔”神经元的活动慢慢恢复平静。在100万个“比萨斜塔”神经元中,60万也许同时对“意大利”有所反应……以此类推。被试面对埃菲尔铁塔,迷失在自己的思想中:“它让我想起比萨斜塔……意大利……罗马的那家小餐馆……斯黛拉和她的红裙子……斯黛拉!今天是斯黛拉的生日!我得给她打电话!”尽管面前就是埃菲尔铁塔,但这个男人却已经离开了巴黎——他的注意被自发且自主运行的神经元活动劫持了……这就是第三种注意捕获——认知捕获。(另外两种是运动捕获和情绪捕获)

思想不能归结为某些神经元的活动,也不能归结为某个大脑结构的单独活动;在大脑里,一切都是网络状的。

为了形成构成想象场景或回忆场景的心理、声音,甚至是触觉图像,神经成像技术取得了清晰的数据,除了内侧颞叶,我们用听觉皮质想象声音,用视觉皮质想象图像,用前运动皮质想象运动。当你在脑海中哼一段小曲时,你的听觉皮质会活跃起来,即使你不发出任何声音。 如果你想象面前有一个彩色的图形,对颜色敏感的视觉皮质区域就会被激活。 当你想象动一动腿或胳膊时,在前运动皮质中测量到的脑电图活动和你真的做这个动作时一样。这种现象非常明显,以至于某些医生对无法与外界交流的病人使用功能性磁共振成像,用来确认他们是否有意识;医生要求病人想象自己正在打网球,如果功能性磁共振成像探测到前运动皮质的活动,就说明病人理解了指令。

但是,为什么我们会迷失在自己的思想中呢?为什么有时候很难回到现实中呢?是什么机制使想象出来的场景一个接一个无限地延续下去?内侧颞叶的“森林大火”假说提供了第一种可能的机制:一个概念会唤起另一个概念,以此类推。

让-菲利普·拉夏认为运动捕获和情绪捕获这两种机制也参与了内部事件捕获注意的观点,依据是:外部世界的知觉和内部世界的想象依赖于一部分相同的网络。

让-菲利普·拉夏举了一个例孑:“在我看到右边的黄色小碗的时候,我的身体自发地行动起来,去拿几颗花生。那么,当我想象这个碗时会发生什么?顶叶的某些区域在看到一个物体时,会和前运动皮质一起准备必要的动作,以便抓到、使用这个物体。我们还看到,视觉皮质不仅对看到的物体有所反应,还对想象出来的物体有所反应。当我想到碗时,顶叶会和当我看到碗时一样被激活,只是想象就足以在前运动皮质中准备抓握动作。”

想象对视觉系统的影响非常强大。著名的神经成像专家斯蒂文·考斯林的一项正电子发射断层扫描技术研究表明,一个被催眠的被试接到“再也看不到颜色”的指令后,他的大脑对彩色图形的反应和对黑白图形的反应一样;也就是说,催眠法改变了本来对颜色非常敏感的初级视觉区的大脑活动。

大脑喜欢把知觉和行动联系起来的倾向,即使是在想象中。里昂大学的米歇尔·朱维特著名的实验,它揭示了蓝斑核在抑制睡梦动作时的作用。 朱维特观察到,猫被摘除了(蓝斑核)这一结构后,会把梦当真:猫在睡得正香时,会站起身来,想抓住梦到的小鼠。这证明,我们会使用与醒着时同样的运动程序对梦中想象出来的环境做出反应。我们把这个虚拟世界当成真实世界。感觉-运动的循环自发地把知觉和行动结合起来。因此,很可能在夜里,感觉-运动的循环也会参与心理物体对注意的运动捕获,就如同我们面对着真实世界。因此让-菲利普·拉夏认为虚拟世界和真实世界使用同样的把戏以捕获注意,尤其是在运动捕获方面。

让-菲利普·拉夏还谈到了一种注意的情绪捕获机制,由可能会刺激到奖赏回路的分心物完成:注意天生容易集中在最能刺激奖赏回路的事件上。这些事件可能来自外部世界,但也不尽然。在我们之前看到过的可卡因成瘾者的实验中,一段展示他们获得毒品的地点的录像就足以导致多巴胺被释放到他们的奖赏系统中。即使录像是一种外部刺激,这个结果还是说明,人不需要切身经历“带来奖赏”的场景,奖赏系统就可以被激活。简单的唤起和直接面对真实世界一样,足以刺激奖赏系统。饿的时候谈论美食,累的时候想象躺在床上,多么令人愉快啊!在内侧颞叶中,海马体和它近邻的杏仁体记住大脑遇到的刺激以及事件的功效。

由于海马体和内侧颞叶周边区域的神经元对想象或真实的语言、场景和事件反应同样强烈,杏仁体标签系统在这两种情形下都能发挥作用。所以,注意自然而然地倾向于停留在能够激活奖赏回路的想象性心理表征上,尤其当这种激活强于主体此时此刻经历的真实场景所引起的激活时——举个例子,在漫长的工作会议上袭来的阵阵睡意。

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