大脑是人体最重要的器官,也是人体的指挥中心,我们全部的生命活动都离不开大脑的参与。
大脑分为各个不同的功能区域,比如视觉中枢、听觉中枢、运动中枢。从直觉去思考,各功能区域就像是不同的机械部件,拥有不同的零件、结构以及运作方式。就像一幢房子里面,客厅、厨房、厕所的家具与摆设都不一样,实现的功能也不尽相同。
但事实上,科学家们发现,不同的区域底层算法都是一样的。也就是说,无论是视觉中枢还是听觉中枢,它们产生作用的机理都一样。这就意味着,如果其中某个区域坏掉了,可以由其他部分来替代。这被称为大脑的可塑性。
关于大脑的可塑性,有个生动的例子:
美国一位教授的父亲,因为事故损伤了大脑而导致全身瘫痪。经过检测,其大脑运动中枢部分损伤达到97%,这在医学上已经可以定论无法恢复。但这位教授并没有放弃,他帮助父亲进行运动训练,仅仅三年时间,父亲便恢复了运动能力。这一结果让人震惊,科学家发现,正是其他部分的大脑替代了原本损伤的运动中枢的功能,才使得这位父亲重新站了起来。
除了底层算法相同,大脑还具备一个反直觉的特征,那就是进入大脑的输入信息都是相同的。这点不太好理解,毕竟视觉输入的是光投射在视网膜上所形成的像,而听觉输入的是由于空气波动而产生的震动,触觉则是皮肤上所感受到的压力,这三者是由完全不同的物理现象引起的不同知觉,为何到了大脑这就一样了呢?
这是因为,视觉、听觉以及触觉的输入信号,从前端传感器(分别对应眼睛、耳朵和皮肤)到达大脑中枢,都需要通过神经来传导,这些信号在传输过程中都需要先转换为神经信号(“动作电位”或“电脉冲”)。对于大脑而言,神经信号没有本质的区别,无论它源自哪里。
看到这,大家可能有疑问,既然对于大脑而言,无论是视觉输入、听觉输入还是触觉输入都没有本质区别,那它到底是如何区分各种信号的呢?
答案是模式。
不同的输入信号在神经传导时会表现出不同的模式,根据不同的模式,神经会将不同的信号传输到对应的功能区域,从而产生对应的知觉。也就是说,在大脑看来,我们对于世界的认知只有各种不同的模式。
关于模式有这样一个例子:威斯康星州大学生物医药工程学的保尔教授发明了一种装置,可以让盲人通过舌头获得“视觉”。这种装置需要盲人在前额戴一个小型摄像机,用于采集图像信息。然后在舌头下面安装一个传感器,将采集到的图像信息转换为一个个压力点。这样,组成画面的像素就变成了含有无数压力点的模式,经由舌头传输到大脑。经过训练,大脑能够很快识别这种模式并将其还原为图像,盲人也因此获得“视觉”。
从上面的内容可以看出,大脑虽然是人体内最复杂的器官,但其运作方式却出奇的简洁。各功能区域不仅底层算法相同,而且输入信号也没有本质区别,唯一需要区分的只有模式。
如此看来,我们的大脑从一开始就是一个没有分别的整体,在成长的过程中,因为不同的输入模式而分化出了不同的功能区域。但这些区域并不截然独立,而是拥有相同的算法,并具备互相替代的能力。
未来,随着脑科学的进一步发展,我们对大脑会越来越了解,届时,应该会有更多神奇的现象让我们为之震惊,请拭目以待。
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