在谈论人类大脑时,不不经意地谈论计算机是很难的。“我还在处理中,”你可能会说,或者“我们可以快速下载一下你的发现吗?”还有一句话是那些工作压力太大的办公室职员最喜欢说的:“我没有带宽。”
动物学家、《大脑的想法》(the Idea of the brain)一书的作者马修·科布(Matthew Cobb)说,计算机隐喻充斥在有关大脑的学术论文和讲座中是有原因的。《大脑的想法》是一本深入研究神经科学历史的书。当他回顾几个世纪以来对大脑的早期研究时,他不断地遇到一些越来越古老的机械隐喻。
他解释道:“我意识到,在不同的时期,人们对大脑的理解方式之一是将他们认为大脑所做的事情与他们所处时代的最高技术进行隐喻。”不同年代的研究人员将大脑与自动机、电路和电报联系起来。
这些技术上的隐喻不仅仅是对大脑现有概念的说明。相反,Cobb说,与电报线等发明的比较实际上帮助研究人员重新想象大脑,促进他们对大脑结构和功能的理解。电报线可以将信息从一个中心节点传输到偏远的农村地区。
“一旦我意识到科学家们使用这些隐喻或类比,这实际上使我自己理解为什么我们的理解会发生变化,”科布说。
Vox的播客《无法解释》(Unexplainable)最新一期讲述了科学领域未解之谜,追踪了功能磁共振成像(fMRI)等新工具的影响,这些新工具可以探测大脑的许多秘密。但是工具是不够的,Cobb认为:研究人员还需要概念或框架来解释他们从工具中收集到的数据。而那些与大脑研究无关的技术却常常激发和影响着大脑的研究。
以下是我们谈话的文字记录,为了清晰和篇幅,我们进行了编辑。
那么这里的时间线是什么?我们第一次这么做是什么时候?
首先要意识到的是,即使是对大脑的兴趣也来得很晚。在人类历史的大部分时间里,大脑并不是人们关注的焦点,在思考感知、情感、精神、思维——不管你想怎么称呼它。它是身体里的一些器官,比如肝脏,肾脏或者心脏。
你在书中提到“心痛”或“拨动心弦”等短语可以追溯到思想发生在内心的想法。那么,欧洲的研究人员什么时候开始说,“哦,也许到底是大脑?”
一点也不。你一定不能认为有人突然做了一个实验,然后说:“啊哈!”相反,确定性的积累是缓慢的。首先,解剖学证明,像心脏这样的“内脏”还有其他功能。心脏是一个泵,在17世纪初就被证明了,所以它没有必要去做与感知和思考等相关的神秘的事情。
另一方面,正如解剖学研究表明的那样,大脑拥有所有这些神经元,并通过这些神经元与所有的感觉器官和其他器官连接起来。所以渐渐地,尤其是在17世纪,人们越来越相信是大脑在思考。它是如何做到的,他们不太确定。法国哲学家笛卡尔,看着机械的,水力的,电子的雕像,他想,也许我们体内有某种液压系统。
我们不知道,而且很快就证明了我们的神经元中没有水的能量。但这是人们试图用技术来解释和理解大脑功能的一个例子。
[研究人员后来受到发条自动机的启发,如下图所示。]
我认为电报是最好的例子,帮助我理解技术上的自我塔弗尔确实帮助研究人员了解了大脑。你能告诉我发生了什么吗?
电报最终在19世纪三四十年代中期被人们所掌握,并且以令人难以置信的速度,传遍了整个大陆。几乎立刻,科学家们将电报网络与神经系统和大脑进行了对比。
这个关于沟通,关于线路的比喻,最重要的是,在这些线路中有信息-新闻,事实,和命令-从中心到外围使事情发生。这极大地改变了我们对大脑的看法。
把大脑想象成一个电报机,从一个地方发送电信号到另一个地方,这对研究人员有什么帮助?
例如,他们观察了海底电缆的结构这些电缆承载着横跨大西洋的电报信息,他们可以看到有一个铜核心,然后在它周围是绝缘材料。然后他们观察神经元,观察神经,他们说,“嗯,这是完全一样的。”有一个外层的护套似乎在隔离它。所以即使我们对神经系统最基本单位的理解也开始与我们对技术的理解完全融合。
他们什么时候达到这样的程度他们意识到也许这是在暗示我大福也有它的局限性,或者它不是大脑的完美类比?
电报系统的关键问题是它是固定的,而线路是静态的。它不会改变。你把信息从总部发送到你在郊区的分公司,就这样。您不能决定将该消息重新路由到总部、分支机构或隔壁的某个地方。
于是,一项新技术出现了,人们开始认为,“嗯,实际上,大脑更像一个电话交换机。”因为这是下一个重大发展。
电话交换机——是不是像总机操作员插进插出的电缆?
19世纪晚期的电话交换机是由一排插有电线的槽组成的。如果你想打电话给某人,你会在家里拿起你的电话听筒,然后当地的交换台就会亮起一盏灯。然后,一个通常是女性的电话接线员,会把一根导线插入你的插孔。
然后她会说:“你想要几号?”然后她会把那根电线连接到你想要通话的号码上。所以这里的关键点是消息可以改变它们的目的地。线路是灵活的,因为它会根据你所做的改变,这与神经系统结构的认识是一致的。一些令人惊讶的美丽的神经解剖学,伴随着人们正在形成的新染色,意味着他们可以在显微镜下看到这些结构。
这些结构和它们之间的联系,随着时间的推移而改变,它们在成长,我们的神经系统并不是固定的。这更像是电话交换系统而不是电报系统。你仍然有信息通过电线传递的想法,但现在它可以改变——它可以改变,而且它是塑料的。
打完电话之后呢?
最主要的比喻是,大脑就像一台电脑。它在进行某种计算。这一思想产生于20世纪40年代和50年代早期,70多年来仍占主导地位。
这个比喻有明显的局限性。没有多少科学家会说,“实际上,大脑就像一台电脑,有一个中央处理器,有一个图形板。”如果我把我电脑上的图形单元拿出来,它就不会有任何图像,然而如果我损坏了我大脑的一个特定部分,如果我幸运的话,我大脑的其他部分可能有足够的可塑性来恢复那些功能的某些方面。大脑还活着。
如果我们看到了这个我的极限我们研究了70年的塔弗,是因为电脑塔弗已经失去了它的作用?还有更好的我吗taphor呢?
如果我知道,我就发财了。我不确定简单地说,“是的,我们需要一个新的比喻”会对我们有帮助。我上大学的时候,全息图很受欢迎,但人们放弃了它。最近,随着云计算的出现,人们开始说,“好吧,大脑可能更像一个云计算系统。”但并没有真正的实验是通过使用这个比喻产生的。
大脑已经进化了大约6亿年。每一种动物都有不同的大脑,它们以不同的方式回应和处理世界,这是由于它们的进化历史。所以也许我们的大脑并没有一个单一的解释。也许这是个错误。也许我们只需要满足于大量的小解释。