用一本书的时间,读完这些深度好文

文摘   2025-01-29 10:04   英国  


👋 嗨,神经现实的读者朋友们!

自2016年创办至今,神经现实邀请了众多学者、研究者和志愿者们深度讨论过一系列围绕大脑和心智的跨学科关键议题,在神经现实公众号及合作平台持续发表了相关的原创内容。也许这些内容你读到过,也许还没有。

这段时间我们整理回顾之前的原创内容,找出其中我们认为值得再次推荐,话题也持续被关注的部分整理成了一份精选集。这些文章所讨论的问题可能你也一直关心:

🧠 脑机接口会让我们失去“自我”吗?

🤖 对大脑网络的了解,如何启发我们开发下一代人工智能?

🧐 我们如何感受外部世界,又如何构建脑中“现实”?

⌛️ 我们的心灵如何在时间中“旅行”?

⚙️ 脑科学未来会迎来怎样的范式革命?

🌌 是否存在一个解释大脑的“大一统理论”?

在这本「神经现实精选集」中,我们收录了2016年至2024年期间发表的15篇神经科学和认知科学原创文章,尝试探寻潜藏在我们颅骨之下“三磅宇宙”中的未知疆域。

我们希望所有读者都能和我们一样,领略到大脑的众多不可思议之处,并感受科学在引领我们逐渐“认识自己”的过程中,所带来的那份触动内心深处的震撼。



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脑科学的范式革命

_ 顾凡及


关于作者

复旦大学生命科学学院退休教授,专业是计算神经科学。毕业于复旦大学数学系,先后在中科大生物物理系、复旦大学生命科学学院任教。退休后主要从事科普著译,已出版8本科普著译,曾获七次奖项。他还获得了第四届认知神经动力学国际会议(瑞典)授予的成就奖,以及2017年上海市科普教育创新奖(个人贡献,二等奖)。


大概400年前,莎士比亚在《威尼斯商人》中问:“告诉我爱情生长在何方?是在脑海里,还是在心房?”400年来,人们在认识脑的道路上已经走了多远啊!而且这个趋势还在进一步加速。


不过,我们也不能盲目乐观。正如美国神经科学家沃尔特·弗里曼(Walter J. Freeman)所说,“我们就像那些‘发现’了美洲的地理学家一样,他们在海岸上看到的不只是一串小岛,而是有待探险的整个大陆。使我们深为震惊的,与其说是我们在脑如何思考的问题上取得的发现之深,不如说是我们所承担的阐明和复制脑高级功能的任务之艰巨”。


德国诗人和科学家歌德曾说过:“除非我们设法知道前人懂得了什么,否则我们就无法清楚地明白我们究竟懂得了哪些东西。如果我们不知道怎样欣赏往日的成就,那么我们也就不能真正理解如今的进展。”因此,从科学史的角度梳理人类在认识脑的过程中所发生的范式革命,是非常有意义的(“范式革命”是由托马斯·库恩提出的概念,意指某门学科中基本概念和研究方法的根本性变化)。由此出发,可以帮助我们思考可能面临什么样的新范式革命,以便更自觉地做出应对。


从科学史的角度出发来看学科发展的过程,大体都须经历哲人的冥思苦想、科学观察、实验证实或证伪、建立模型和提出理论这几个阶段。成功的理论不但能总结已知的事实,还能预测新的事实,并为实验所证实。由于其复杂性,脑研究的发展比数理科学滞后,但也要走所有学科的共同道路。此外,在科学的发展中,某些关键研究技术的突破也起到举足轻重的作用——虽然这些技术还不能被归入该学科的范式革命,却是范式革命必不可少的催化剂和前提条件。范式革命的发生往往是由问题驱动的,即当学科发展遭遇某个非解决不可的关键问题时,或迟或早会有天才科学家提出石破天惊的新思想,做出颠覆性的发现,引发范式革命。


从这些角度来梳理脑科学的发展历程,虽然在时间上可能会有交叉之处,但大体上还是一致的。本文将以科学方法论上的改变作为主线,以此组织脑科学史上由问题驱动的重大事件,并适当提及关键的技术准备。


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“民主”的神经网络:向不完美妥协

_ 杨闰哲


关于作者

普林斯顿大学计算机系与神经科学研究所博士,研究方向包括人工智能和计算神经。相信科普和科研同样重要,相信改变发生在智慧与平凡、美丽与寻常的对话时刻。


在我们小小的颅腔里住着860亿个神经元,它们有的易燃易怒,脾气暴躁;有的郁郁寡欢,消极厌世;它们每天都在对我们经历的事物各抒己见,争吵不休。如果你不能想象大脑里每天沸沸扬扬的辩论实况,那就想一想微博或推特—— 一个不过月活3、4亿用户的社交网络——每天是如何制造热点、生产和传播假新闻、或者粉圈互撕到服务器宕机的。我们的大脑规模约等于二十多个这样的社交网络,平均每个用户有1000位粉丝。而且这些用户活跃时战斗力非凡,平均每个神经元3至4秒就发一次推,大脑短短一小时产生的信息足以淹没任何超话热搜。


即使是一个平日里看起来非常好脾气的人,他的大脑中也充满了不间断的争执。举例来说,即使像是“看到一块芝士蛋糕”这样一个简单、统一的事件单位,也是大脑中成千上百的神经元激烈辩论结果。每个参与其中的神经元——从视网膜,到视觉皮层,再到下颞叶——通过产生动作电位、释放神经递质来发表见解。神经元们似乎总是很难达成一致,比如视网膜中的双极神经元(bipolar cells)往往乐于表达赞同,让其他神经元更加兴奋,而无长突细胞(amacrine cells)总是悲观否定,抑制其他神经元的活动。但无论如何,这些常常意见相左的神经活动终究会汇总成一个明确的、无可辩驳的概念,并让我们不禁咽了咽口水。


不仅仅是简单的“刺激-反应”过程,神经科学家们相信,我们所有的情感、记忆、思考和创造,都是这群吵吵闹闹的“乌合之众”的共同决定。它们是如何做到的?


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镜像神经元:十载污名再出发

_ 蝙蝠Chin,索麻Soma,Landowph

关于作者

蝙蝠Chin:心理学博士、绍兴文理学院心理学系教授,中国人民大学哲学与认知科学交叉平台研究员,同济大学心理学系、澳门城市大学人文与社会科学学院兼职博士生导师,渐变、扎染、金属色系等等一切迷幻主义色彩爱好者。


索麻Soma(刘童玮):上海师范大学哲学系硕士研究生,反神经狂热主义的神经科学爱好者,哈利波特迷,喜欢收藏各种吗喽表情包。


Landowph:德国图宾根大学神经生物学博士,中德转化医学协会理事会成员,国内某创业公司神经再生高级研究员,快乐的段子手,偶尔写个诗,希望以后能撸猫、遛狗~


2006年1月10日,一则题为“读心神经元”(cells that read minds)的报道赫然占据《纽约时报》头条新闻位置。这则新闻宣布了大脑中存在一种特殊神经元,可以让灵长类动物模仿他人心理活动和预测其行为。事实上,在登台《纽约时报》亮相之前的十几年,以及之后的七八年间,这些神经元被称为“镜像神经元”(mirror neurons),一直年复一年地出现在数百项科学研究中,也出现在众多报刊、新闻广播、书籍和 TED 演讲中——镜像神经元的讨论一直主导着读心、社会认知和交互主体性的话题。许多媒体的过度爆料一度让镜像神经元声誉日隆,越来越多的公众开始相信镜像神经元的活动有可能为我们人际交往的方式提供最佳解释。


在学术界,动作模仿和读心只是被认为是这些所谓镜像神经元激活所致的几个话题,在学术期刊上发表的300多篇文章将镜像神经元的功能延伸到了:意图理解、共情、商业管理、语言理解与产生、文学叙事、审美体验、述情障碍(alexithymia)、自闭症、创伤后应激障碍和精神分裂症。许多学者对此反应强烈:“我预测,镜像神经元对心理学的作用就像 DNA 对生物学的作用一样:它们将提供一个统一的框架,帮助解释迄今为止仍然神秘莫测、无法进行实验的大量心理能力。”


遗憾的是,过度的媒体曝光和科学界爱蹭热度的陋习导致镜像神经元研究的声誉受损。至少从学术出版物的数量来看,人们对镜像神经元的兴趣2013年达到顶峰,然后开始逐年下降。之于镜像神经元,这是“最好的时代”也是“最坏的时代”。相较于前十年的进展,研究者已经能够借由分子生物学在因果层面上了解镜像机制的起源和功能。然而,镜像神经元这一研究选题在科学界受到了不公允的、过度严苛的审查与偏见,以至于研究者正在使用其他代名词来称呼它们,例如“动作观察网络”(action observation network)。


2022年,一篇发表《心理科学视角》(Perspectives on Psychological Science)的评论文章《镜像神经元怎么了?》(What happened to mirror neurons?)指出:“镜像神经元发现的影响在过去十年达到了顶峰,我们现在正在目睹它的衰落……这种神奇的神经元正在失去吸引力”。然而,我们认为,镜像神经元的研究并非真正“盛极而衰”,通过追溯历史并追踪该领域的前沿动态,不难发现,镜像神经元在心理学与认知科学内部的影响力依旧巨大。新的强健证据澄清了某些污名化的质疑,重新发现神经科学的原始文本中的那些证词。这些都进一步提醒我们反思, 不必要的认知偏见与过分炒作究竟在多大程度上会破坏正常的科学研究秩序。


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插画:©Ines

插画:©纪善生

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包罗人类心智万象,预想一切重塑身心之物。
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