邁克爾·格拉齊亞諾（Michael Graziano）

魏尚新/譯

關(guān)于意識(shí)進(jìn)化的全新理論

邁克爾·格拉齊亞諾（Michael Graziano）

魏尚新/譯

神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家講述我們?nèi)绾螌?duì)自己產(chǎn)生意識(shí)。

自查爾斯·達(dá)爾文（Charles Darwin）于1859年發(fā)表《物種起源》（On the Origin of Species）之后，進(jìn)化論就成了生物學(xué)界的大一統(tǒng)理論。但在進(jìn)化論的大背景下，人類最重要的生物學(xué)特征之一——意識(shí)，卻很少有人研究。很多有關(guān)意識(shí)的理論來源于宗教、哲學(xué)、認(rèn)知科學(xué)，卻鮮有來源于進(jìn)化生物學(xué)的。這同時(shí)也解釋了為何只有很少的理論能夠用來處理一些基礎(chǔ)性問題，比如：意識(shí)的適應(yīng)值是多少？意識(shí)自什么時(shí)候開始進(jìn)化？哪些動(dòng)物擁有意識(shí)？

過去五年里剛剛發(fā)展起來的注意圖式理論（Attention Schema Theory，AST）或許能解答這些問題。這個(gè)理論表明，意識(shí)是作為一種解決方案出現(xiàn)的，處理的是任何神經(jīng)系統(tǒng)都會(huì)面臨的一個(gè)相當(dāng)重要的基本問題：太多信息源源不斷地流入神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)很難對(duì)這些信息進(jìn)行充分處理。大腦日漸形成一些復(fù)雜的機(jī)制，可以以放棄其他信號(hào)為代價(jià)，深度處理一些精選出的信號(hào)；在注意圖式理論中，意識(shí)是進(jìn)化序列的最終一環(huán)。如果這項(xiàng)理論是正確的（是否正確還有待商榷），那么意識(shí)在過去的5億年里已經(jīng)在逐漸進(jìn)化，如今存在于一些脊椎動(dòng)物之中。

大腦中樞進(jìn)化之前，神經(jīng)系統(tǒng)就已經(jīng)使用了一個(gè)簡(jiǎn)單的處理技巧：競(jìng)爭(zhēng)。神經(jīng)細(xì)胞的行為類似于選舉活動(dòng)中的候選人，每一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞都在不斷喊叫，試圖壓制住自己的對(duì)手。在任何時(shí)候，都只有少許神經(jīng)細(xì)胞能夠贏得這場(chǎng)激烈角逐的勝利，這些神經(jīng)細(xì)胞的信號(hào)從嘈雜的神經(jīng)細(xì)胞中脫穎而出，從而影響動(dòng)物的行為。這個(gè)過程叫做“選擇性信號(hào)增強(qiáng)”；如果沒有這個(gè)過程，神經(jīng)系統(tǒng)幾乎什么也做不了。

進(jìn)化生物學(xué)中有一個(gè)常用的方法——對(duì)不同的生物物種進(jìn)行比較，利用這個(gè)方法，我們可以對(duì)選擇性信號(hào)增強(qiáng)的最初進(jìn)化時(shí)間進(jìn)行合理的推測(cè)。水螅是水母的小型近親，可以說它擁有最簡(jiǎn)單的已知神經(jīng)系統(tǒng)——神經(jīng)網(wǎng)。不管你戳水母的哪個(gè)部位，它都會(huì)給出一種全身性的反應(yīng)。并沒有證據(jù)可以表明，水母是選擇性地處理一些刺激，因而策略性地忽略其他刺激。依據(jù)基因分析，水母的原型和其他動(dòng)物原型之間的分化或許早在7億年前就已經(jīng)發(fā)生了。選擇性信號(hào)增強(qiáng)或許就是在此之后逐步形成的。

另一方面，節(jié)肢動(dòng)物的眼睛是最好的選擇性增強(qiáng)信號(hào)案例之一。它可以增強(qiáng)與視覺邊緣相關(guān)的信號(hào)，壓制其他的視覺信號(hào)，產(chǎn)生世界的縮略圖。因此，選擇性增強(qiáng)也許是在水螅和節(jié)肢動(dòng)物形成之間的某個(gè)時(shí)間不斷演化形成的——也就是大約7億年前到6億年前之間的某個(gè)時(shí)間，接近多細(xì)胞復(fù)雜生命的出現(xiàn)時(shí)間。選擇性信號(hào)增強(qiáng)非常簡(jiǎn)單、原始，甚至不需要大腦中樞的協(xié)助。眼睛、身體上的觸碰感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)，以及聽覺系統(tǒng)，各自都有自身的注意變體，以將焦點(diǎn)集中在少數(shù)精選出的信號(hào)上。

下一個(gè)進(jìn)化方面的進(jìn)展是可以協(xié)調(diào)所有感覺的注意力中央控制器。在大多數(shù)動(dòng)物身上，中央控制器是一片叫做“頂蓋”的大腦區(qū)域（“頂蓋”在拉丁語中的意思是“屋頂”，頂蓋通常覆蓋著大腦的頂部）。頂蓋協(xié)調(diào)一些叫做“外顯注意”的東西，引導(dǎo)眼睛、耳朵、鼻子的“衛(wèi)星天線”指向任何重要的東西。

魚類、爬行動(dòng)物、鳥類、哺乳動(dòng)物等所有脊椎動(dòng)物都有頂蓋。即便是七鰓鰻，也有頂蓋；七鰓鰻在進(jìn)化上出現(xiàn)得很早，所以連下頜都沒有。但眾所周知的是，無脊椎動(dòng)物是沒有頂蓋的。脊椎動(dòng)物有頂蓋，但是無脊椎動(dòng)物沒有，這一事實(shí)給了我們界定其進(jìn)化時(shí)間的機(jī)會(huì)。來自化石及基因方面的證據(jù)表明，脊椎動(dòng)物大約在5.2億年前開始進(jìn)化。頂蓋以及注意力的中央控制系統(tǒng)可能也是在那個(gè)時(shí)間左右開始進(jìn)化的，也就是在所謂的“寒武紀(jì)大爆發(fā)”（Cambrian Explosion）期間，這時(shí)候的脊椎動(dòng)物還只是小型的蠕動(dòng)生物，與海洋中大量的無脊椎動(dòng)物進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。

頂蓋是一項(xiàng)異常精美的工程。為了高效控制頭部和眼睛，頂蓋構(gòu)建了一種叫做“內(nèi)部模型”的東西，這一特征為工程師們所熟知。內(nèi)部模型是一種模擬結(jié)果，可追蹤任何被控制的東西，可以進(jìn)行預(yù)測(cè)和計(jì)劃。頂蓋的內(nèi)部模型是一組信息，編碼在神經(jīng)細(xì)胞活動(dòng)的復(fù)雜模式之中。這組信息可以模擬眼睛、頭部及其他主要身體部位的現(xiàn)行狀態(tài)，就這些部位的下一步活動(dòng)及其活動(dòng)后果做出預(yù)測(cè)。舉例來說，如果你將眼睛向右轉(zhuǎn)，那么你的視野就會(huì)以一種可預(yù)測(cè)的方式，越過視網(wǎng)膜轉(zhuǎn)向左邊。頂蓋將預(yù)測(cè)的視覺信號(hào)與真實(shí)的視覺信息進(jìn)行比較，以確保你的動(dòng)作與計(jì)劃一致。這些計(jì)算過程非常復(fù)雜，但為了獲得活動(dòng)控制所能贏得的益處，也依然值得更多的努力。在魚類和兩棲動(dòng)物身上，頂蓋達(dá)到了復(fù)雜精細(xì)的頂峰，占據(jù)了大腦中最多的部位。青蛙能夠很好地對(duì)自己進(jìn)行模仿。

伴隨約3.5億～3億年前爬行動(dòng)物的進(jìn)化，一種新型的大腦結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，這就是“視丘結(jié)構(gòu)”（wulst，德語）。鳥類從自己的爬行類先祖身上繼承“視丘”。哺乳動(dòng)物也是如此，但是在我們身上通常被叫做“大腦皮層”，并得到了極大的擴(kuò)展。截止到目前為止，這是人腦中所發(fā)現(xiàn)的最大結(jié)構(gòu)。有時(shí)候，你會(huì)聽別人提到爬行動(dòng)物的腦子是沒有意識(shí)的，是去除大腦皮層后剩余的無意識(shí)的那部分，但這種說法是不正確的。大腦皮層在某種程度上起源于爬行動(dòng)物的“視丘”，而且，爬行動(dòng)物可能比我們所想象的還要聰明。

大腦皮層就像是升級(jí)版的頂蓋。在我們的大腦皮層之下，依然埋藏著一個(gè)頂蓋，這個(gè)頂蓋執(zhí)行的功能與魚類和兩棲動(dòng)物類似。如果你突然聽到一陣聲響，或是在眼角看到什么動(dòng)靜，那就是頂蓋快速且精準(zhǔn)地將你的注意力指向那邊的。大腦皮層也吸收感知信號(hào)并協(xié)調(diào)活動(dòng)，但是它有更為靈活的指令。依據(jù)背景環(huán)境的不同，你可以向前看，向別處看，發(fā)出聲響，跳一支舞，或是僅僅將感知事件存儲(chǔ)在記憶里，以備將來使用。

大腦皮層和頂蓋之間最重要的不同或許就在于它們所控制的注意力的不同。頂蓋控制的是外顯注意，將感知器官指向任何重要的事物。大腦皮層對(duì)某種叫做“內(nèi)隱注意”的東西提出了更高的要求。你無需直接去看，進(jìn)而注視某事物。就算你背對(duì)某物體，你的大腦皮層也依然會(huì)持續(xù)處理該物體的信息。有時(shí)候，科學(xué)家會(huì)將內(nèi)隱注意比作聚光燈［該類比最初由遺傳學(xué)家弗朗西斯·克里克（Francis Crick）提出］。大腦皮層可以將內(nèi)隱注意從你面前的文本轉(zhuǎn)向旁邊的人、后院的聲響、一種想法或記憶。內(nèi)隱注意是深度處理的虛擬移動(dòng)，從一件事物轉(zhuǎn)向另一件事物。

大腦皮層需要對(duì)該虛擬移動(dòng)進(jìn)行控制，因此，就像其他有效控制器一樣，大腦皮層也需要一種內(nèi)部模型。與頂蓋不同，頂蓋塑造的是具體事物的模型，比如眼睛、頭部，但大腦皮層必須塑造一些更為抽象的事物的模型。依據(jù)注意圖式理論，它會(huì)構(gòu)建一種注意圖式，即一組持續(xù)不斷更新的信息，實(shí)時(shí)描述內(nèi)隱注意的行為及其后果。

考慮一下一種不太可能的思維試驗(yàn)。如果你能以某種方式將一種外部演講機(jī)制安裝在鱷魚身上，并且該演講機(jī)制能夠獲取鱷魚“視丘”中的注意圖式的信息，那么，這條具有科技支撐的鱷魚或許就能進(jìn)行這樣的報(bào)告，“有一些無形的東西存在于我。不是眼球，不是腦袋，也不是手臂。那是一種非物質(zhì)的存在。是我對(duì)事物的精神占有。它從一組事物移到另一組事物。當(dāng)存在于我的這一神秘過程抓住了某種東西，我就可以進(jìn)行理解、記憶、回應(yīng)。”

當(dāng)然，鱷魚或許會(huì)出錯(cuò)。內(nèi)隱注意并非是無形的。它有物理基礎(chǔ)，但是這種物理基礎(chǔ)存在于神經(jīng)細(xì)胞、突觸和信號(hào)的微觀細(xì)節(jié)之中。大腦沒有必要知道這些細(xì)節(jié)。正因如此，該注意圖式在策略上就會(huì)很模糊。該圖式以一種物理上的非邏輯方式，將內(nèi)隱注意描述為一種非物理本質(zhì)。根據(jù)相關(guān)理論，這就是意識(shí)的源頭。我們認(rèn)為自己擁有意識(shí)，是因?yàn)樵陬^腦深處，一些非常原始的東西在計(jì)算著那半魔術(shù)般的自我描述?？上{魚不能真的開口說話。但在該理論中，它們至少擁有一種簡(jiǎn)單的注意圖式形式。

當(dāng)我對(duì)進(jìn)化進(jìn)行思考時(shí)，我想到了泰迪·羅斯福（Teddy Roosevelt）的著名話語，“在你所在之處，利用你所擁有的資源，做你力所能及的事。”進(jìn)化是這種機(jī)會(huì)主義的主宰者。鰭變成腳，鰓弓變成下頜，自我模式轉(zhuǎn)變?yōu)樗锬Ｊ?。在注意圖式理論中，注意圖式最早是作為一個(gè)人自身的內(nèi)隱注意模型進(jìn)行進(jìn)化的。但是，根據(jù)該理論，一旦基礎(chǔ)機(jī)制到位，就會(huì)發(fā)生進(jìn)一步改進(jìn)，以塑造其他生物的注意狀態(tài)模型，從而容許群體預(yù)測(cè)的存在。大腦不僅可以將意識(shí)歸于自身，還可以將意識(shí)歸于其他生物。

當(dāng)心理學(xué)家研究社會(huì)認(rèn)知的時(shí)候，他們通常會(huì)將注意力集中在某些叫做“心理理論”（theory of mind）的事物上，這是一種可以理解他人大腦中可能的想法的能力。更復(fù)雜的案例只局限于人類和猿類身上。但實(shí)驗(yàn)表明，一只狗可以一邊看著另一只狗，同時(shí)猜測(cè)這樣一個(gè)問題，“它是否注意到了我？”烏鴉也展示出了不同反響的心理理論。如果它們?cè)诹硪恢圾B的注視下隱藏食物，就會(huì)等到那只鳥離開，把之前的食物再去藏一次，仿佛它們能推斷出別的鳥注意到了一個(gè)藏匿之地，而沒有注意到另一個(gè)。如果注意和識(shí)別其他生物的基本能力存在于哺乳動(dòng)物和鳥類身上，那么，這種基本能力在某種程度上就可能起源于它們共同的祖先——爬行動(dòng)物。在注意圖式理論的進(jìn)化歷程中，爬行動(dòng)物的視丘進(jìn)化形成后不久，社會(huì)認(rèn)知很快就開始呈現(xiàn)出增強(qiáng)趨勢(shì)。鱷魚或許不是地球上最具社會(huì)復(fù)雜性的生物，但它們居住在大型群體之中，照料下一代，在被視作是有些危險(xiǎn)的寵物時(shí)，就會(huì)表現(xiàn)出對(duì)人類的忠誠(chéng)。

如果注意圖式理論是正確的，3億年的爬行動(dòng)物、鳥類、哺乳動(dòng)物進(jìn)化就會(huì)容許自我模式和社會(huì)模式協(xié)力進(jìn)行演化，并對(duì)彼此施加影響。我們將自己投射到他人身上，來獲取對(duì)他人的理解。但是，通過思考別人看待我們的方式，我們也可以獲取對(duì)自身的了解。來源于我自己的實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)表明，人腦中容許我們將意識(shí)歸于他人的大腦皮層網(wǎng)絡(luò)，與構(gòu)建我們自身意識(shí)感的網(wǎng)絡(luò)有大范圍的重疊。

在意識(shí)的進(jìn)化過程中，語言或許是離我們最近的一次飛躍。沒有人知道人類語言最初的進(jìn)化發(fā)生在什么時(shí)候。但是可以確定的是，早在7萬年前，人類散布在世界各地之時(shí)，我們就已經(jīng)擁有語言了，分散的族群都有一門復(fù)雜的語言。人們經(jīng)常對(duì)語言和意識(shí)之間的關(guān)系進(jìn)行爭(zhēng)論，但我們至少可以確信以下幾點(diǎn)：一旦我們開發(fā)了語言，我們就可以談?wù)撘庾R(shí)，區(qū)別不同的標(biāo)記。我們可以大聲說出：“我對(duì)事物是有意識(shí)的，她是如此，他也是如此，那條試圖摧毀我們村莊的該死的河流也是如此?！?/p>

在某種程度上，或許是由于語言和文化的存在，人類有一種一觸即發(fā)的傾向，總會(huì)將意識(shí)歸于我們周遭的一切。我們將意識(shí)歸于故事中的角色、木偶和玩具娃娃、風(fēng)暴、河流、虛空、鬼魂和神靈。賈斯汀·巴雷特（Justin Barrett）稱之為“超活躍代理檢測(cè)裝置”（Hyperactive Agency Detection Device）。有一種思辨方法說的是：安全總好過遺憾，須防患于未然。如果是風(fēng)吹草動(dòng)，而你卻誤認(rèn)為那是一頭獅子，便不會(huì)產(chǎn)生什么傷害。但如果你未能察覺出一頭真正的獅子的存在，你就會(huì)從基因庫(kù)里被淘汰出去。然而，對(duì)我來說，“超活躍代理檢測(cè)裝置”能做的遠(yuǎn)不止探測(cè)食肉動(dòng)物那么簡(jiǎn)單。它是我們超社會(huì)屬性的結(jié)果。進(jìn)化可以將我們與其他生物的模式調(diào)整到共振狀態(tài)；我們已經(jīng)非常適應(yīng)彼此的心理狀態(tài)。它給了我們自適應(yīng)性優(yōu)勢(shì)。其無法避免的副作用是難以檢測(cè)到誤報(bào)率或形骸細(xì)胞的存在。

于是，進(jìn)化歷程一直將我們帶到了今天，帶到了人類意識(shí)中，我們將其歸于自身，歸于其他生物，歸于我們周遭虛空中鬼魂和神靈的豐富精神世界。注意圖式理論涵蓋了很多內(nèi)容，從簡(jiǎn)單的神經(jīng)系統(tǒng)到對(duì)自身和他物的模擬。除此之外，注意圖式理論還為我們提供了一個(gè)總體框架，以協(xié)助對(duì)意識(shí)、意識(shí)的自適應(yīng)性用途、意識(shí)的漸進(jìn)及持續(xù)進(jìn)化的探索。

原文標(biāo)題：A New Theory Explains How Consciousness Evolved