第六章:脑如何构建身体的幻觉
我们了解了脑如何构建出与现实相符的幻觉,但有一种幻觉尤为特殊,就是身体和其它物体的区别。如第三章所述,身体和其他物体没有本质不同,心智对身体的体验与控制也是脑创造的一种假象。但我们为何感觉我们是独立于是指世界之外的特殊存在?脑又为何营造了这种错觉?
6.1脑是怎样将我们嵌入世界又随之隐瞒我们的?(脑会根据对自身行为的预测提前对自身行为引发的变化的体验进行抑制,并用对体验的预测代替实际的体验,接着脑会通过验证对自身行为结果的预测和外部世界的变化是否一致来判断体验的变化是否由自身引发,以此界定何物为身体,并让心智对外部世界的体验保持相对稳定。)
在5.7中曾提到过脑会命令身体行动获取更多信息以验证预测,但脑又如何判断信息变化是由其他事物还是自身引起的?脑又如何判断某个物体是身体?
以视觉为例,如何判断视景的改变是因为视野中的物体移动了还是因为自己转了头?在旁边的火车突然向反方向开动的刹那,静止的人们常有“自己坐的火车出发了”的错觉,而自己开车时却不会出现这种错觉。如果用手指强行拨动眼睛,外部世界似乎猛然转动了,但在自己正常转动眼球时却不会认为世界移动了。
这些错觉的共通点在于脑没能预料到变化的发生。赫尔姆霍兹就此进行了推测:正常情况下,脑可以预测到自己的行动将导致视景怎样变化,当视景变化和自己的预测相符,脑就可以确定是自己的行动导致观察世界的角度变化了,外部世界并无变化;当视景的变化出乎意料,脑就会认为外部世界变化了。
这个推测对其它感官带来的体验也适用。脑会通过验证对自身行为结果的预测和外部世界的变化是否一致来判断体验的变化是由自身还是由其它事物引起的,让心智对外部世界的体验保持相对稳定。只是人并不会意识到这个判断过程。
有证据可以证明这个推测吗?
克里斯·弗斯等人就此进行了脑成像研究。当他人抚摸手掌时,也就是脑难以预测触觉会如何变化时,负责处理手掌触觉的脑区的活动显著增加;但自己以相同方式抚摸手掌时,即脑可以准确预测触觉的变化内容时,同一脑区却没怎么增加。
显然,触觉反应被抑制了,而抑制一定发生在触觉传至大脑皮层区域之前。因为如果脑是在触觉信号传至后再进行抑制的,那么触觉脑区活动应该先增加再减弱。但脑活动从头至尾并无明显增加。这说明脑在信号传至前就提前做出了抑制,所以脑必然预测到了触觉感受将要发生。
综上,脑会根据对自身行为的预测提前对自身行为引发的感觉体验进行抑制。
如果对身体感觉进行了抑制,我们又怎么知道自己的身体在哪里?又怎么知道何物是自己的身体呢?
我们真不知道,只能靠猜。
例如3.3中的画垂直线实验:尽管手其实是斜着移动的,但参与者看到自己画出的线是垂直的,这和对行动结果的预测一致,所以就认为自己的手是如行动意图般垂直移动的。又例如3.8的移动光标实验,尽管手并未移动,但参与者看到光标如自己所想的那般移动,这和这和对行动结果的预测一致,所以就认为自己的手是如行动意图般移动的。
脑抑制了我们对行动过程的体验,但我们可以体验到行动的意图,如果行动的反馈信息和脑预测的相同,我们就会把对行动体验的预测误认为是对真实行动的体验。
对脑来说,何为身体并不重要,重要的是能否达成目的。如果对一个物体的控制结果和预测完全相同,那个物体就会被当做身体的一部分般控制,不论“多出来的身体”是一把耙子、一条假腿还是一辆赛车。
脑对身体的体验也是建立在“这个物体是我的身体”的预测之上的。在3.1中的橡胶手错觉的后续试验中,在参与者陷入错觉后,实验者在明处继续用刷子轻抚橡胶手,暗中不再用刷子对参与者的真手进行轻抚,而是施加轻微但明显的刺激(比如轻轻掐一下),但许多人都没能察觉到明显的刺激,却能继续体验到并不存在的刷子拂过手臂的感觉。而在实验者突然放下刷子,紧接着掏出大锤砸向橡胶手时,参与者不仅十分恐惧,尝试保护橡胶手,甚至还会感到疼痛。(第七章将会进一步解释,这和我们看到别人的手被砸烂时会感到疼痛原理相同。)
尽管尚未证明橡胶手错觉的产生原理,我们可以大胆推测:一开始,脑根据视觉信息预测将会接收的触觉信息,因为源源不断的视觉和触觉信息都总是与预测中的一致,而不一致的动觉信息又只有一种,脑在整合各感官信息时把与视觉和触觉信息不一致的动觉信息判定为幻觉,判定橡胶手才是自己的手,真手是个幻觉。接着,因为信息一直没有变化,脑抑制了来自真手触觉的体验,只保留视觉灵敏以警惕新变化,转而用对体验的预测替代真实体验以节省脑力,导致脑没发现手臂的触觉体验变化了。在视觉信息突然变化时,脑立刻做出了预测,参与者的心智也体验到脑做出的恐怖预测。直到预测明显出了错误,橡胶手错觉才消失。
简单来说,身体是个主观概念,直到预测失败之前,脑认为何物是自己的身体,就会按照对待身体那样去对待那个物体。
现在,我们可以回答一开始提出的那几个问题了:脑会根据对自身行为的预测提前对自身行为引发的变化的体验进行抑制,并用对体验的预测代替实际的体验,接着脑会通过验证对自身行为结果的预测和外部世界的变化是否一致来判断体验的变化是否由自身引发,以此界定何物为身体,并让心智对外部世界的体验保持相对稳定。
6.2想象的力量(对预测的体验也能增加心智和脑对身体的控制能力,同时又能规避实践风险并节省体力,此外还可以省出更多注意力防备外界变化。)
如果用对身体体验的预测来代替感觉体验可能造成错觉,脑又为何要这样做呢?脑选择这样感知身体和选择这样感知其它物体的理由没什么不同,可以从利害两方面考虑:
首先,因为注意力是有限的,脑不得不将注意力从易预测的事上分配到收集不易预测的信息上。
如果对某一事件的预测准确率很高,再关注对事件进展细节的预测是否准确几乎无法进一步提升预测准确率。所以脑会在主动移动身体时抑制身体位移变化造成的新体验,保持外部世界的体验相对稳定,以便更多地注意那些更难预测的突然变化。借助这点,我们可以轻易区分出是我们正向车跑去还是车正向我们撞来,并及时作出应对。
其次,虽然预测失败的影响有时是毁灭性的,但是脑对自身行动的预测失败率极低。
如4.1所述,随着对预测检验次数的增加,脑的预测准确率会越来越高,而脑对自己身体的预测及检验次数极多。除非是学习全新的动作,否则预测极少失败。
再次,没有成真的预测,即想象,不仅能引发真实的感觉,也能真的提升对身体的控制能力,用预测的体验替代现实不会导致人的能力停滞不前。
前文已经提到过,脑扫描显示,当一个人想象做一个动作时,运动脑区和真的做这个动作时一样活跃,且活跃时间相同。而在另一个实验中,一组参与者锻炼对小指肌肉的控制,一组参与者只想象控制小指肌肉,第三组不做锻炼。在以相同的次数锻炼小指肌肉控制五周后,三组成员小指能释放的平均力量分别提高了30%、22%、2.3%。
这些实验说明,想象和实际体验都能提升人对自身运动的预测准确度,即对身体的控制能力。
没成真的预测,即想象,为什么能和已成真的预测,即事实,起到相似的效果?
相似的问题很早就开始困扰沃尔夫冈·科勒了,他证明了黑猩猩可以不用多次尝试就把先前学习过的多个简单行为组合成一个复杂行为以解决从未见过的复杂问题,而不是像桑代克的猫那样盲目试错到成功为止。
我们必须再次思考联结学习的本质。联结学习可以总结为“大胆预测,不断试错,有错则改,无错不改”,也就是联结学习只需要判定结果和预测是否一致,只要有足以判定的信息,预测的事件是否真实发生、结果是否真实存在并不重要。
我们可以猜测,脑通过并不真实发生的模拟提升身体控制能力的过程可能和智能程序用来自主学习以提升运算能力的过程一样,都交替使用了正向推演和反向推演。
首先,脑必须掌握了足够的信息进行预测,然后,脑会进行两组预测:为了要身体发生“运动甲”,脑会预测应该发送“指令A”,这过程称作“反演模型”;如果发送了“指令B”,脑会预测身体应该会发生“运动乙”,这过程称作“正演模型”。脑会用正演模型中的结果“指令B”去验证反演模型中的预测“指令A”是否正确,同时用反演模型中的结果“运动甲”去验证正演模型中的预测“运动乙”是否正确。如果两者不一致,就更改预测内容,直到一致的部分增多。通过反复的预测并更改预测错误,反演模型和正演模型的一致率会逐渐升高,脑对身体的控制能力会逐渐变强。
对于脑来说真实与否不是最重要的,最重要的是这样的感知模型是否对生存有利。既然对预测的体验也能增加心智和脑对身体的控制能力,同时还可以省出更多注意力防备外界,人类进化出用对行动预测的体验替代心智对现实行动的体验也就不足为奇了。
6.3当系统出故障时(如果脑无法验证对身体运动的预测或无法抑制心智对行动过程的体验就会对生存产生不利影响。)
尽管心智意识不到行动过程,但脑一直在验证对身体运动的预测并调整行动。如果脑无法验证对身体运动的预测或无法抑制心智对行动过程的体验就会对生存产生不利影响。
6.3.1每一天都是马拉松(仅靠有意识的思考极难控制运动细节)
有位患者失去了触觉,也无法感知身体的位置,因为脑必须依靠对身体的体验去验证预测是否正确并调整对肌肉的指令,所以他一度瘫痪。数年后,他恢复了活动能力,但必须时刻看着身体判断身体位置,同时不断思考身体应如何移动,看不到自己的身体或分心就无法正常活动,这让他行动起来十分吃力并充满风险。
这说明了脑在我们没有意识到的情况下对身体运动的细节进行了大量的预测、体验、调整,也这说明了仅靠有意识的思考极难应对这些任务,脑向心智隐瞒这些活动更有利于生存。
6.3.2外在的力量(不抑制心智对自身运动的体验可能不利于心智辨别行动者的身份)
某些精神分裂症患者认为自己的身体运动受外在力量的控制,这被称为“被控妄想”。他们可以清晰地感觉到身体的运动,被他人和被自己挠手时的感觉相同,自己移动和被他人移动手时的感觉相同,所以他们无法区分是自己还是他人挠了/移动了自己的手,会认为在自己移动手时手也是受他人控制的。
在6.1中曾阐明,人类会通过预测自身行为将会引起的结果和外部世界的变化是否一致来判断体验的变化是由自身还是由其他事物引发的。但有被控妄想的人的脑无法抑制心智对自身运动的体验,可能就是这种病变导致他们的心智无法预测与控制自己身体的移动。这说明脑抑制心智对自身运动的体验有利于心智辨别行动者的身份。
第六章:世界中心的隐形行动者
脑通过能否准确预测将身体和其它物体区分开来。因为脑可以准确预测自身运动,对预测的体验也一样能增加脑对身体的控制能力,所以为了节省注意力等脑资源,也为了保持心智对外部世界的体验相对稳定,脑抑制了心智对身体运动过程的体验及控制,并用对预测的体验替代了心智对实际身体运动过程的体验,造成了心智误认为自身与其它物体有本质上的不同。
(未完待续)
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