選自 The Atlantic

作者：MICHAEL GRAZIANO

機器之心編譯

參與：will、阿勺、xunchen、小櫻、微胖

自從 1859 年查爾斯·達爾文發(fā)表《物種起源》后，進化論就成了生物學的大一統(tǒng)理論。然而，我們最重要的生物特性之一，意識，在進化論里卻很少被提及。意識的相關(guān)理論來源于宗教，哲學，認知科學，但來源于進化生物學的不是很多。也許這就是為什么很少有理論能夠解決一些基本的問題，比如，意識從適應性（Adaptive）角度講有什么價值？它是什么時候進化出來的？哪些動物擁有意識？

經(jīng)過過去五年的發(fā)展，注意圖示理論（Attention Schema Theory，AST）也許能夠回答這些問題。這一理論認為，意識的出現(xiàn)是為解決任何神經(jīng)系統(tǒng)都會面臨的一個最基本的問題：太多的信息不斷涌入以致于不能完全處理他們。大腦通過進化出日益復雜的機制來深入處理一些選中的信號而忽略其他的，而且在注意圖示理論看來，意識是一系列進化的終極成果。如果這一理論正確的話——這還有待研究——那么，意識是在過去 5 億年里逐漸進化出來的，而且存在于一系列脊椎動物中。

神經(jīng)元就像選舉中的候選人，大聲喊叫著并試圖壓制它的同伴。

在大腦中樞進化出來之前，神經(jīng)系統(tǒng)就利用了一個簡單的計算方法：競爭。神經(jīng)元就像選舉中的候選人一樣，大聲喊叫著試圖壓制它的同伴。在任何時刻，只有少數(shù)神經(jīng)元能在這場激烈的競爭中勝出，獲勝者的聲音在一片嘈雜中突顯出來，從而對動物的行為施加影響。這個過程被稱為選擇性信號增強，如果沒有它，神經(jīng)系統(tǒng)幾乎什么都做不了。

進化生物學中，我們通常會比較不同物種，我們也可以用這個辦法推測出首次進化出選擇性信號增強的時間。水螅、水母的一個小親戚，擁有已知的最簡單的神經(jīng)系統(tǒng)——一個神經(jīng)網(wǎng)絡。你戳水螅的任何地方，它都會有一個全身反應。沒有證據(jù)顯示，水螅會選擇性地處理不同的局部刺激。根據(jù)基因分析，水螅和其他動物的祖先之間的分化可能早在7億年前就開始了。選擇性信號增強機制可能是在那之后進化出來的。

另一方面，節(jié)肢動物的眼睛是研究選擇性信號增強的最佳標本之一。它提高視覺邊緣的相關(guān)信號，抑制其他視覺信號,從而生成世界的大致輪廓圖。因此，大約 7 億或 6 億年前的某個時候，就在復雜多細胞生物出現(xiàn)之前不久，選擇性增強機制可能在水螅和節(jié)肢動物間進化出來。選擇性信號增強還很原始,它甚至不需要大腦中樞的存在。眼睛，身體的觸摸傳感器網(wǎng)以及聽覺系統(tǒng)都可以有自己的局部注意力，而這些注意力也只集中在少數(shù)選擇出的信號刺激上。

下一個演化發(fā)展是可以協(xié)調(diào)所有感覺的注意力中心控制器。許多動物中，這個控制器坐落在一片叫做頂蓋的大腦區(qū)域（頂蓋的英文「tectum」是拉丁語「屋頂」的意思，它大多時候覆蓋在大腦的上方）。它調(diào)整著外顯注意（overt attention ）——將眼睛、耳朵和鼻子對準任何重要的東西。

所有的脊椎動物——包括魚類，爬蟲類，鳥類和哺乳類——都有頂蓋。甚至七鰓鰻都有，而且這個頂蓋早在他們還沒有下顎的時候就形成了。但所有人也都知道，所有的無脊椎動物都沒有頂蓋。這個事實不允許我們將其認為這是進化的產(chǎn)物。根據(jù)化石和基因提供的證據(jù)，脊椎動物大概是距今 5 億 2 千萬年前進化而來。頂蓋和外顯注意，應該也是大概寒武紀爆發(fā)前后進化出來的，那時，脊椎動物還是靠蠕動來行動的微小生物，與海中數(shù)量龐大的無脊椎動物競爭。

即使背對著目標，大腦皮層仍能將它的加工資源集中在目標身上。

頂蓋被認為是一個完美的操作單元。為了更有效地控制頭部和眼睛，它構(gòu)造了一種叫做內(nèi)部模型的東西，對于很多工程師來說，這再熟悉不過了。所謂的內(nèi)部模型，是一種模擬，用來追蹤任何正被控制的東西，并允許預測和計劃。頂蓋的內(nèi)部模型，就是一組編碼進復雜神經(jīng)元活動模式中的信息。那種信息模擬了當前的眼部、頭部以及其他主要身體部分的當前狀態(tài)，并對身體的下一步活動及其后果作出預測。舉個例子，如果往右看，你看到的世界將會以可預測的方式，通過視網(wǎng)膜向你左邊移動。頂蓋在這里的工作就是比較自己的預測的視覺信號和實際上的視覺輸入信號，從而確定你的行動是照計劃進行的。當中的計算工作相當復雜，但是，額外的能量消耗是值得的，因為換取來的是行動的控制。對于魚類和兩棲動物來說，他們的頂蓋是它們智慧尖峰，也占據(jù)著大腦最多地方。

伴隨著大約在距今三千萬年到三千五百萬年前爬蟲類的進化，一種新的腦部結(jié)構(gòu)開始出現(xiàn)——視丘（wulst）。鳥類從他們的爬蟲類祖先那里繼承到了視丘。哺乳動物也有繼承，但我們的版本一般叫做大腦皮層并且已經(jīng)變得很大了。它是目前人腦中面積最大的結(jié)構(gòu)。有時候，你可能會聽到有人將爬蟲類的大腦形容為當你除去皮層之后剩下的東西，但這是錯誤的。皮層的起源來自于爬蟲類動物的視丘，并且很多爬蟲類比我們認為的還要聰明。

大腦皮層就像一個升級版的頂蓋。在皮層之下，還有一個頂蓋，功能和魚類和兩棲動物的頂蓋功能一樣。如果你突然聽到一個聲音或者在眼角看到了一個動靜，頂蓋會讓你將注意力迅速且準確地轉(zhuǎn)移到那里。大腦皮層也吸收視覺信號并協(xié)調(diào)行動，但是，它有一個更加靈活的指令系統(tǒng)。根據(jù)語境情況，你有可能向前看，向別處看，發(fā)出聲音，跳一支舞，或者只是單純地將感知事件保存在記憶里，將來或許用得上。

皮層和頂蓋之間最重要的區(qū)別，可能在于其控制的注意力的種類不同。頂蓋是控制顯性注意的區(qū)域——指出感覺到重要事件的器官。皮質(zhì)則要求更高，對應于內(nèi)隱注意。內(nèi)隱注意（convert attention）不需要你直接注視物體。即使你背對著物體，皮層仍然會持續(xù)處理它的信息。科學家有時將內(nèi)隱注意比作聚光燈（這個類比最先由遺傳學家弗朗西斯·克里克提出）。你的皮質(zhì)能夠?qū)⒆⒁饬哪忝媲暗奈谋巨D(zhuǎn)向一個附近的人，轉(zhuǎn)向你后院的聲音，轉(zhuǎn)向一個想法或記憶。內(nèi)隱注意，是深度處理的虛擬移動，從一件事轉(zhuǎn)向另一件事。

皮質(zhì)需要控制那個虛擬移動，因此，就像任何有效的控制器，它也需要一個內(nèi)部模型。不像頂蓋以實際的物體(如眼睛、頭)為模型，皮質(zhì)必須以更抽象的東西作為模型。根據(jù)AST理論，它會構(gòu)造一個注意圖示——一組經(jīng)常更新的信息，實時描述隱性注意所為及其后果。

「有些無形的東西內(nèi)在于我。那不是一個眼球，或頭部，或手臂。它是非物質(zhì)的存在…」

考慮一個不太可能的思維實驗。如果你能以某種方法給鱷魚連上一個外部演講裝置，這個演講裝置可以獲得鱷魚大腦凸緣結(jié)構(gòu)中注意圖示里的信息，那么，技術(shù)輔助下的鱷魚報或許會報告說：「在我心中有些無形的東西。那不是一個眼球，或頭部，或手臂。它并非物質(zhì)存在。那是我對事物精神上的占有（mental possession）。它從一個事物轉(zhuǎn)移到另一個事物上。當心中這一神秘過程抓住了某件東西（grasps hold of something），我就能理解、記憶和回應。」

當然，鱷魚可能出錯。內(nèi)隱注意并不是無形的。它也有物理基礎，只是這個物理基礎隱藏在神經(jīng)元、突觸和信號的微觀細節(jié)中。因此，這一注意圖示是戰(zhàn)略上的模糊。它用一種物理上非邏輯性的方式，將內(nèi)隱注意描述為具有一種非物理本質(zhì)。而這一點，根據(jù)相關(guān)理論，正是意識的本源。我們說自己擁有意識，是因為在頭腦深處，一些非常原始的東西正在計算著那半魔術(shù)般的自我描述。當然，鱷魚不可能真的會講話。但在這一理論中，它們可能至少具有一種簡單的注意圖示形式。

當我思考演化時，我就會想起 Teddy Roosevelt 著名的話：「在你所處的位置，用你擁有的資源，做你力所能及的事」。進化就精通那類機會主義。鰭變成腳。鰓變成嘴。而且，自我模式（self-model）轉(zhuǎn)變?yōu)樗四Ｊ?。?AST 理論中，注意圖示首先演化為某人自己的內(nèi)隱注意模式。但是，一旦基礎機制就位了，根據(jù)這一理論，它就能進一步適應模仿其他人的注意狀態(tài)，從而使對群體的預測成為可能。大腦不僅能將意識歸結(jié)為它本身，它也開始將意識歸結(jié)為他人。

如果將意識歸結(jié)于他人的基本能力，哺乳動物和鳥類中都具有，那么它可能起源于它們的共同祖先爬行動物。

當心理學家研究社會認知時，他們常專注于一種稱為意識理論（theory of mind）的東西，一種能理解他人頭腦中思想的能力。一些更復雜的例子只限于人類和類人猿。但實驗表明，一只狗能夠?qū)α硪恢还纷鞒雠袛啵骸杆欠褡⒁獾搅宋?？」烏鴉同樣具有令人印象深刻的意識理論。如果他們藏食物時被另一只鳥看到，它們會等其他鳥不在的時候，把同一塊食物再藏一次，就好像它們能判斷出別的鳥注意到了一個藏匿地點，而沒注意到另一個。如果將意識歸結(jié)于他人的基本能力，哺乳動物和鳥類中都具有，那么，它可能起源于它們的共同祖先爬行動物。在 AST 的進化理論中，在爬行動物大腦的視丘結(jié)構(gòu)形成后，社會認知很快表現(xiàn)出增強趨勢。鱷魚可能不是地球上社會性最復雜的物種，但它們的群體數(shù)量巨大，能照顧幼崽，并在被作為有點危險的寵物時，表現(xiàn)出對人類的忠誠。

如果 AST 是正確的，那么，3 億年爬行動物、鳥類、哺乳動物的進化，已經(jīng)允許自我模式（self-model）和社會模式一前一后地演化著，相互影響。通過把自己投射至他人身上，我們可以了解其他人的動機，通過關(guān)注其他人看待我們的方式，進一步了解自己。我實驗室的數(shù)據(jù)表明，人類大腦皮層網(wǎng)絡，允許我們將意識歸于其他人，并與建構(gòu)我們自己意識感的網(wǎng)絡廣泛重疊。

在意識進化中，語言或許是近期最大的飛躍，沒有人知道人類語言第一次進化的時間。當然早在 7 萬年前，人們遷徙至世界各地時，我們就產(chǎn)生了語言，所有不同人群間存在一種復雜的語言。盡管語言和意識之間的關(guān)系經(jīng)常被拿出來爭論，我們至少可以確信：一旦我們開發(fā)了語言，我們可以探討意識和類比，我們可以大聲說：「我是有意識的個體，她是如此，他是如此，那試圖毀滅村莊的該死的河也是?！?/p>

如果風吹草動，你誤以為是獅子，不會產(chǎn)生傷害。但如果你沒有發(fā)現(xiàn)一只食肉獅子，你會被從基因庫里清除出去。

或許部分因為語言與文化，人類具有一種一觸即發(fā)的傾向，將意識歸于我們周圍的一切。我們將意識歸于故事中的人物角色，如木偶、玩偶、風暴、河流，虛空及鬼神。Justin Barret 稱之為「超活躍代理檢測裝置（Hyperactive Agency Detection Device）」，或被稱為 HADD 。一個推測是，安全總好過不足。如果風吹草動，你誤以為是獅子，這不會傷害到你。但是，如果你沒有發(fā)現(xiàn)一只食肉獅子，你就玩完了。不過，對我而言，HADD 超出了察覺捕食者的范圍。它是我們超社會屬性的結(jié)果。演化把我們和他人的狀態(tài)調(diào)整為共振模式，現(xiàn)在，我們非常適應彼此意識狀態(tài)，它帶來自適性意識優(yōu)勢。不過，不可避免的負面效應就是難以察覺誤報率（false positives）或鬼神等精神世界。

因此，演化的故事將我們帶到了今天，具有了人類意識——一種歸因于我們自身、他人以及豐富的鬼神精神世界的某種東西。AST 涉足了許多方面，從簡單的神經(jīng)系統(tǒng)到模擬自身和他人。它提供了一個通用框架，用來理解意識、意識的許多自適性用途以及意識的漸進、持續(xù)性演化。

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