人的意识并非连续存在,而是大脑一帧一帧产生的

安东尼2001Bilibili30:28

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学习与成果

概览

从意识分区之争讲到意识以15Hz帧率切换,并引申出人的感知极不可靠。

关键点

  1. 1《自然》杂志对赌实验显示两大学派都错,意识并非连续存在
  2. 2曹颖团队用脸补丁结合双眼竞争,发现脑区以15Hz频率切换
  3. 3只有约7Hz的信息进入主观意识,其余为潜意识
  4. 4哈佛换人实验证明人对显著变化视而不见,意识表征稀疏概要
  5. 5佛经「慎勿信汝意」与神经科学结论相互印证

时间轴4 章 · 36 节

第 1 章

意识之争与全新假说

从意识分区之争切入,介绍全局神经工作空间理论与循环加工理论两派,以及《自然》杂志对赌实验两派皆错,引出曹颖的意识波动片段拼接新假说。

1.1

意识究竟存在于大脑哪个区域

提出神经科学争论几十年的经典问题:大脑分区中视觉、语言、逻辑、情感各司其职,究竟哪个区域汇总所有信息形成完整意识,科学家几十年来一直找不到答案。

1.2

全局神经工作空间与循环加工两派

介绍两大流派:全局神经工作空间理论认为意识依赖前额叶和顶叶的信息全局广播,对应可说可报告的取用意识;循环加工理论认为后部感觉皮层的局部循环加工就足以产生意识,对应纯粹主观体验的现象意识。

1.3

《自然》杂志对赌实验两派皆错

去年《自然》杂志纠集两大学派发起对赌实验,双方赌上学术声誉,在统一实验室环境中设计并验证各自假说,最终结论是两方都错,实验数据不支持任何一派,意识究竟在哪儿学界仍一头雾水。

1.4

曹颖提出意识是波动的片段拼接

今年10月加州大学伯克利分校曹颖教授发布新成果,跳出旧框架:意识不是存在于某个固定地方,而是不断波动的神经现象汇聚成的主观体验,不存在连续持续运转的意识体,意识是一个个片段拼接成的假象。

1.5

意识是感受与思考的统合

界定意识:平时看到听到闻到尝到的世界,加上心中所思所想,统合起来就是意识,也就是所谓的我;感受与思考同属一个意识整体,不能只取其一。

1.6

脑区各司其职却找不到意识所在

脑电图、核磁共振与神经探针显示,产生视听主观体验时后部皮层在运作,思考想象时前部在运作,但无法判定哪边才是真正的意识;感受与逻辑思维都来自所观察的一切,科学家为此争吵几十年,想找统一实验来裁决。

第 2 章

双眼竞争实验

借双眼竞争实验把主观意识与脑信号对应起来,说明对赌实验两份信号强度几乎相同,结果令两派学说都站不住脚。

2.1

双眼竞争实验的原理

双眼竞争实验原理:两眼位置不同、各自画面不同,平时大脑自动整合成统一立体图像;若给两眼完全不同的画面,两份画面开始竞争,主观意识只能识别其中一方,大脑只能感受到一只眼睛的画面。

2.2

单筒望远镜只能单眼观看的原因

用单筒望远镜、天文望远镜或显微镜时只能单眼观看,因为高倍设备下两眼画面完全不同,大脑无法统合,只能注视一只眼;平时双眼并用只是大脑把两幅画面合起来了。

2.3

用双眼竞争锁定意识脑区

双眼竞争实验的精妙之处在于融合主观感知与主观意识:给两眼输入完全不同的信号,观察哪份信号被主观意识注意到,再检测对应脑区在后面还是前面,理论上就能定位意识所在。

2.4

对赌实验:两份信号强度几乎相同

2025年《自然》杂志发起对赌实验,两方赌上学术声誉,在统一实验室里做实验、输了不得抵赖;结果发现两眼输入的两份脑信号在大脑内处理强度几乎一模一样,尽管主观意识只能落在其中一份上。

2.5

结果令两派学说都站不住脚

两份信号神经活动强度几乎相同,似乎主观意识与大脑内活动丝毫不相干,导致两个学派完全站不住脚,大家也不知如何解决;直到曹老师的新论文发表,开启全新方向。

第 3 章

脸补丁与帧率发现

从脸补丁研究讲到15Hz帧率发现,证明意识以帧为单位切换,而非连续存在。

3.1

曹颖团队与面孔编码研究背景

介绍曹颖团队是脑神经科学领域的顶级权威团队之一,其最核心成果是2017年发表在Cell上的面孔维度编码规则,简称脸补丁,彻底弄清了灵长类大脑如何识别面部信息。

3.2

祖母细胞假说与安妮斯顿神经元

过去科学界认为每个认识的人脸都由一个单独神经元识别,即祖母细胞假说。最知名案例是2005年从人脑中找到的詹妮弗·安妮斯顿神经元,只对安妮斯顿的名字和图片等信息反应,当时被视为该假说的强有力证据。

3.3

祖母细胞假说的漏洞

祖母细胞假说漏洞很多:生物系统复杂冗余,单个神经元坏死就会永远认不出某人;人见几次陌生面孔就能记一辈子,大脑难以短时间找到对应神经元;一生见到无数面孔,也没有足够神经元存储海量信息。

3.4

脸补丁:六个面孔识别脑区

加州大学伯克利分校曹老师团队2008年发布脸补丁成果,用猕猴实验发现大脑内有六个功能脑区,90%以上神经元专门用于面孔加工,从分析轮廓到识别身份,约几万到十几万个神经元完成,因像打在大脑内的补丁而得名。

3.5

200个神经元编码一切面孔

团队经9年打磨,2017年发布重磅成果:用神经电极刺入猴脑记录六个脸补丁的神经变化,发现猴脑或人脑大约只需200个神经元细胞就能编码宇宙间一切生物的面孔信息。

3.6

神经信号逆解算重构所见人脸

团队通过神经探针读取这200来个神经元的电波信号,反向构建出猴子眼睛所看到的那张脸,与原始提供的人脸一模一样,从神经底层解释了大脑如何识别人脸,彻底颠覆祖母细胞理论。

3.7

脸补丁成为探测大脑的工具

这项成果提供了极强的工具:过去只能用脑电图粗略推断大脑在干什么,现在能清晰辨认人脑此刻识别出哪张脸,还能逆解算出脸的样子,等于拆透了人脸识别的底层代码和运行逻辑。

3.8

脸补丁结合双眼竞争的新实验

团队将脸补丁与双眼竞争实验结合:既然能知道猕猴在看哪张脸,又知道遮住一只眼时只有一只眼的信号进入主观意识,那么给两眼播放不同人脸并观察脸补丁处理哪张脸,就能反向锁定主观意识。

3.9

恒河猴实验与红青分色眼镜

实验用两只恒河猴,视觉系统与人类高度同源。通过微创手术将电极伸入脸补丁区域记录神经元放电与抑制,用1500张人脸数据拟合出哪张脸对应哪个脑信号频段,再给猴子戴上红青分色眼镜,保证两眼看到完全不同的人脸。

3.10

新出现人脸压制旧人脸信号

先向一只眼播放人脸A使其占据主观意识,再瞬间向另一只眼播放全新人脸B。大脑对变化最敏感,新出现的人脸B会压制原先的人脸A信号,理论上主观意识应从A切换到B。

3.11

脑补丁以15Hz来回切换两份信号

实验发现,虽然主观意识只剩人脸B,但脸补丁区域同时在处理人脸A和人脸B两份信号,且两份信号以稳定的15Hz频率来回切换,说明该区域一次只能处理一张人脸信号。

3.12

每66ms切换一次注意力

脸补丁大约每过66ms切换一次注意力:先处理人脸A,人脸B出现后切到B,66ms后又切回A,再切到B,每秒切换15次。

3.13

有意识帧与无意识帧交替出现

每秒15次切换中,处理人脸A的66ms潜意识信息完全不进入主观意识,切到人脸B的66ms才进入主观意识,如此交替。只有约一半即7Hz的信息进入主观意识,其余为潜意识。

3.14

全脑各区域均以15Hz切换

团队又实验其他脑区,发现整个大脑都这样运作:每个脑功能区都以15Hz频率在有意识处理和无意识处理之间切换,但各区域不同步,其中约七次成为被察觉的有意识信息,另一半是无意识潜流,两段信号强度几乎一模一样。

3.15

解释对赌实验两派皆错的原因

这解释了《自然》杂志对赌实验中两派皆错的原因:人们误以为意识是连续的,认为从人脸A切到B时大脑只应留下B的信号,但实测意识虽停留在B,大脑中人脸A和B的信号强度却几乎一模一样。

3.16

意识有帧率而非分区的新理论

两派学说崩塌后,曹颖实验发现人脑以固定频率来回切换,只有一份信号被主观意识接收,由此提出意识有帧率而非分区的理论。全脑各脑区离散处理信息,主观意识以每秒15Hz在意识与潜意识间切换,人察觉到的仅占大脑处理信息的一半。

第 4 章

意识的不可靠与启示

由意识帧率引出感知极不可靠,借哈佛换人实验与佛经说明人只见世界极少片段,劝人对人事多包容。

4.1

哈佛换人实验:察觉不到交谈对象被换

1998年哈佛大学Levin教授做换人实验:研究员问路时工作人员抬门板经过,问路者被换成演员。研究发现绝大多数人察觉不到交谈对象已被替换。

4.2

意识表征是稀疏概要式的

这种换人察觉不到的现象在脑科学、神经学领域是经典理论,已被多种方式验证,说明人类的意识表征是稀疏概要式的。人脑处理信息时只提取所见事物中极为稀少的几个自认为最重要的点,放进主观意识处理。即便聊天对象、场景背景全变了,大脑也彻底忽视,我们以为一直在看清对方,实际只观察到极少几个点。

4.3

信息先被稀疏化再被砍掉一半

曹老师的研究进一步说明:大脑本身只能处理复杂世界信息中极少的一部分,而这点信息中大约只有一半能作为15Hz交换频率中的7Hz七帧汇报给主观意识被察觉到。本来接收的信息就很少,还要再被砍掉一半,只有一半留下来输给主观意识,可见人的意识多么不可靠、不稳定,与现实之间有巨大鸿沟。

4.4

《四十二章经》慎勿信汝意

佛在《四十二章经》说慎勿信汝意,汝意不可信。佛讲经通常只讲一遍,唯独这句话重复两遍,足见极为强调。

4.5

佛重复强调不可信自己的意念

讲者强调佛把不可信自己的意念这件事说了两遍,就是非常肯定地强调:不要相信自己一时的主观判断,我们的想法非常不可靠,除非成了阿罗汉、得正见,才能相信自己的意思。过去读佛经感受较浅,如今经过哈佛、伯克利等世界顶级神经科学家研究意识底层机制,才慢慢发觉大脑如此简陋不可靠:面对面的人被偷偷换掉都发现不了。

4.6

世界如大海,所见仅水面一半

讲者比喻:世界像大海,我们所见所感只是大海表层波光粼粼的一层水面,而这薄薄一层水面还被大脑砍掉一半,主观意识只能看到这层水面中的一半。大海的深广、整个世界的深邃,不可能从水面的一点闪光中窥见全貌。

4.7

认知常与事物本身大相径庭

人对事物的判断认知往往与事物本身大相径庭,导致判断出错、说话出问题、常做错事起矛盾。原因是我们太无知,对自己和世界都所知甚少。

4.8

了解无知后对人事更多包容

讲者希望朋友们了解自己的无知愚昧后,对身边的人事物更多包容、更心平气和。因为一件事看似皆大欢喜,其中可能藏有隐患,所谓祸福相依;一个人看似对自己特别不好,也可能塞翁失马焉知非福。学得越多越知道自身有限、世界无限,就越能对世界包容海涵、理解宽恕、心气平和。

4.9

学到深处意气平与结尾寄语

讲者总结所谓学到深处意气平:人的学问越深,意气就越平,不再激动冲动。科学发现总能带来各种启发,认真思索对自己的人生、对了解宇宙神圣的真相都有很大帮助。最后希望大家喜欢这期视频、有所启发,祝大家生活开心,结束全片。

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