神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家是大腦不同領(lǐng)域的制圖師ーー界定它們的特征和活動，連接不同腦區(qū)，以及界定它們的邊界。在大腦的前部，前額的后面，是腦前額葉外皮，被譽為判斷的發(fā)生地。它的背后是運動皮層，負(fù)責(zé)計劃和協(xié)調(diào)運動。側(cè)面: 顳葉，對記憶和情緒處理至關(guān)重要。上面是軀體感覺皮層，下面是視覺皮層。
東北大學(xué)的心理學(xué)家 Lisa Feldman Barrett 認(rèn)為，研究人員不僅經(jīng)常描繪大腦及其功能，就像地圖制作者描繪大陸上的國家一樣，而且他們這樣做的方式也和老式的地圖制作者一樣?！八麄儚男睦砩?、精神上或行為上對大腦感興趣的東西進(jìn)行解析,然后把這些功能分配給不同的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，“就像它們是樂高積木一樣，好像那里有著堅實的邊界?！?/span>
但認(rèn)為上述觀點是錯誤的。
邊界整齊的大腦地圖不僅過于簡單化，而且還具有誤導(dǎo)性。100多年來，科學(xué)家們一直在尋找思考、感覺、決定、記憶、移動和其他日常經(jīng)歷之間的大腦界限，但毫無結(jié)果,”Barrett說。最近的一系列神經(jīng)學(xué)研究進(jìn)一步證實，這些分類“對于理解大腦是如何構(gòu)成的，或者它們是如何工作的指導(dǎo)很差”
神經(jīng)科學(xué)家普遍認(rèn)同大腦的物理組織分為特定的區(qū)域、網(wǎng)絡(luò)和細(xì)胞類型。但是，當(dāng)涉及到將這些與大腦可能正在執(zhí)行的任務(wù)(感知、記憶、注意力、情緒或行為)聯(lián)系起來時，“事情就變得棘手多了,”紐約大學(xué)的神經(jīng)學(xué)家David Poeppel說。
沒有人質(zhì)疑視覺皮層是視覺，聽覺皮層是聽覺，或者海馬體是記憶的基本部分。對這些區(qū)域的損害削弱了這些能力，研究人員已經(jīng)確定了這些區(qū)域的潛在機(jī)制。但是，例如，記憶，也需要除了海馬體之外的大腦網(wǎng)絡(luò)，而且海馬體被證明是越來越多的除了記憶之外的認(rèn)知過程的關(guān)鍵。有時候重疊的程度是如此之大，以至于標(biāo)簽開始失去它們的意義。
蒙特利爾大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家Paul Cisek說，盡管目前的框架產(chǎn)生了不少洞見，但“它讓我們陷入了某些真正令研究窒息的陷阱”，這一結(jié)果也直接阻礙了神經(jīng)和心理疾病治療方法的發(fā)展。
這就是為什么Barrert，Cisek和其他科學(xué)家認(rèn)為，為了讓我們真正了解大腦是如何工作的，該領(lǐng)域的核心概念可能需要進(jìn)行根本性的修改。在他們努力應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的過程中，他們發(fā)現(xiàn)了構(gòu)建大腦問題的新方法，以及新的答案: 例如揭示了記憶形成和新陳代謝調(diào)節(jié)之間意想不到的聯(lián)系[1]。但是，即使一個新的框架成功地解釋了大腦的運作，一些研究人員懷疑，這種成功的代價是否會是與我們的人類經(jīng)驗失去聯(lián)系。
當(dāng)功能性磁共振成像等技術(shù)的普及，使研究活人大腦成為可能時，神經(jīng)科學(xué)家開始尋找心智能力的物理基礎(chǔ)。他們在理解知覺、注意力、學(xué)習(xí)、記憶、決策、運動控制和其他經(jīng)典類型的心理活動的神經(jīng)基礎(chǔ)方面取得了長足的進(jìn)步。但他們也發(fā)現(xiàn)了令人不安的證據(jù)，證明這些類別和支持它們的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并不像預(yù)期的那樣工作。這不僅僅是因為大腦的結(jié)構(gòu)不符合既定心理范疇之間的界限。Barrert說，因為兩者有太多的重疊，以至于一個大腦網(wǎng)絡(luò)有比福爾摩斯有更多的化名”。例如，最近的研究發(fā)現(xiàn)，三分之二的大腦參與簡單的眼球運動; 同時，一半的大腦在呼吸時被激活。2019年，幾個科學(xué)家小組發(fā)現(xiàn)，視覺皮層等“感知”區(qū)域的大部分神經(jīng)活動是對活動物體運動信息的編碼，而不是對感覺輸入的編碼。這種認(rèn)同危機(jī)并不局限于感知或其他認(rèn)知功能的神經(jīng)中樞。小腦是所有脊椎動物大腦中都有的一個結(jié)構(gòu)，人們認(rèn)為它幾乎完全用于運動控制，但科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，它在注意力、情緒調(diào)節(jié)、語言處理和決策過程中也起著重要作用。基底神經(jīng)節(jié)是大腦中另一個古老的部分，通常與運動控制有關(guān)，同樣也牽涉到幾個高級認(rèn)知過程。其中一些令人困惑的結(jié)果可能來自方法問題。例如，為了發(fā)現(xiàn)人類大腦在哪里執(zhí)行不同的功能，神經(jīng)科學(xué)家通常將認(rèn)知過程與 fMRI 測量的大腦活動模式聯(lián)系起來。但研究表明，研究人員需要更加警惕可能影響讀數(shù)的無關(guān)肌肉抽搐和煩躁。紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家 Gy?rgy Buzsáki 說: “你認(rèn)為你的研究結(jié)果告訴了你一些關(guān)于高級認(rèn)知的事情，但實際上，這些結(jié)果除了反映眼睛運動的方式不同之外，什么都沒有反映出來?！?/span>但他和其他科學(xué)家認(rèn)為，最近的發(fā)現(xiàn)也突出了神經(jīng)科學(xué)中一個更深層次的概念問題。Buzsáki 說: “我們根據(jù)自己的先入為主的想法來劃分大腦的不同部分，我認(rèn)為這些先入為主的想法是有局限的，而且假設(shè)大腦功能也存在同樣的界限是錯誤的?！?。2019年，斯坦福大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家Russell Poldrack和他的同事開始測試對心理功能的分類是否恰當(dāng)。他們收集了大量的行為數(shù)據(jù)，并通過機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練分類器。訓(xùn)練數(shù)據(jù)來自于旨在測試認(rèn)知控制不同方面的實驗，包括工作記憶、反應(yīng)抑制和學(xué)習(xí)。由此產(chǎn)生的分類打破了預(yù)期，將傳統(tǒng)的大腦分區(qū)分類混合在一起，然后將它們分成新的類別，這些類別似乎遵循一些更為通用的結(jié)構(gòu)”，Poldrack說，對這些結(jié)構(gòu)我們還沒有標(biāo)簽，而且可能與我們的意識體驗沒有直接關(guān)系。Poldrack的同事們的另一項研究發(fā)現(xiàn)[2]，測量感知或記憶的任務(wù)，根本沒有真正觀測到不同的結(jié)構(gòu),這表明，這兩個類別確實不夠精確?！彼麖?qiáng)調(diào)，這并不是說“感知”或“記憶”是一個無用的術(shù)語。但是“如果我們想要了解大腦的功能，我們可能需要更精確的方法來理解特定的功能?！?/span>事實上，我們甚至不清楚如何區(qū)分感知測試和記憶測試，這表明這些分類結(jié)構(gòu)“實際上可能并不是大腦真正的組織特征,”一些科學(xué)家反駁說，只要我們知道視覺皮層不僅僅與視覺有關(guān)，或者一個記憶網(wǎng)絡(luò)做的比它的名字所暗示的更多，我們就不一定需要重新思考這些分類本身。但是，約翰·霍普金斯大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家 John Krakauer 說: “有時候，過于寬泛、模糊地使用一個術(shù)語會對我們進(jìn)行的各種實驗和假設(shè)產(chǎn)生不利影響。這也許在情緒和情緒的研究中最為明顯。Joseph LeDoux 是紐約大學(xué)的一名神經(jīng)科學(xué)家，因其在杏仁核方面的開創(chuàng)性工作而聞名，杏仁核通常被稱為大腦的恐懼中心。但他說，這種框架是非常錯誤的ーー也是非常有害的。“多年來，我一直被認(rèn)為是一個發(fā)現(xiàn)恐懼感是如何從杏仁核中產(chǎn)生的人?！暗钱?dāng)我以這種方式被介紹時，我總是有點退縮。終于，我受夠了。”LeDoux在過去的十年中一直強(qiáng)調(diào)杏仁核與產(chǎn)生恐懼毫無關(guān)系。他指出，恐懼是對一種情況的認(rèn)知解釋，是一種與記憶和其他過程聯(lián)系在一起的感知。一些人所經(jīng)歷的心理現(xiàn)象是恐懼，而另一些人所經(jīng)歷的可能是非常不同的。研究表明，恐懼的感覺出現(xiàn)在腦前額葉外皮和相關(guān)的大腦區(qū)域。另一方面，杏仁核參與處理和應(yīng)對威脅ーー一種古老的、與潛意識行為有關(guān)的生理機(jī)制。LeDoux說: “證據(jù)表明，并不總是恐懼導(dǎo)致了這種行為?！薄?/span>他繼續(xù)說道，將杏仁核稱為恐懼中心似乎是無害的，但是“這讓杏仁核繼承了恐懼的所有語義包袱?！边@個錯誤可以扭曲藥物的研發(fā)，例如那些旨在減少焦慮的藥物。當(dāng)潛在的治療方法在有壓力的動物身上進(jìn)行測試時，如果這些動物的行為不那么膽怯，或者表現(xiàn)出較少的生理反應(yīng)，它通常被解釋為焦慮或恐懼水平的降低。但是，LeDoux說，藥物治療可能會改變一個人的行為或生理反應(yīng)，即杏仁核的輸出，但不會治愈焦慮的感覺。“整個領(lǐng)域都因為這種混亂而受到影響,”同樣的問題也發(fā)生在其他領(lǐng)域，他補(bǔ)充道，比如感知研究，感知刺激的物理過程和意識體驗經(jīng)常被捆綁在一起。LeDoux認(rèn)為，在這兩種情況下，都需要進(jìn)行拆分?！?/span>但是，由于發(fā)現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)在特定功能中的參與并不是簡單的有或沒有，區(qū)分不同大腦區(qū)域的意義就變得更加復(fù)雜了。有時它取決于正在處理的細(xì)節(jié)。以內(nèi)側(cè)顳葉中被稱為邊緣皮層的部分為例，它是皮層中經(jīng)典“記憶”系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。國家心理健康研究所的Elisabeth Murray 和其他研究人員做了一些實驗，要求人類和猴子從一對不同程度相似的圖像中選擇一張自己想要的圖像。他們發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)特定數(shù)量的特征重疊出現(xiàn)時，邊緣皮層才會參與任務(wù)的執(zhí)行。如果圖像特征的數(shù)量不足或者過多，邊緣皮層與人類或猴子的表現(xiàn)沒有任何關(guān)系。同樣的，下顳葉皮層，傳統(tǒng)上被賦予在視知覺中的角色，被發(fā)現(xiàn)對記憶任務(wù)至關(guān)重要，但只是在特定的情況下。對于曾在 NIMH 工作的退休神經(jīng)生物學(xué)家 Steven Wise 來說，這些發(fā)現(xiàn)意味著研究人員應(yīng)該研究它們所代表的不同的信息組合，而不是根據(jù)它們特有的視覺、聽覺、軀體感覺或執(zhí)行功能來對大腦皮層區(qū)域進(jìn)行分類。一個區(qū)域可能用于表示特征的簡單組合，例如表示橙色方塊的“橙色”和“正方形”。其他區(qū)域可能已經(jīng)進(jìn)化到代表更復(fù)雜的視覺特征組合，或聲音或定量信息的組合。Wise認(rèn)為，這種大腦組織方案解釋了為什么在傳統(tǒng)的心理活動圖譜中，會有如此多意想不到的功能重疊。當(dāng)每個區(qū)域代表一個特定的信息組合時，它會對記憶、感知、注意力和行為控制起作用,”Wise說。這也是為什么 Murray 在實驗中使用的知覺和記憶任務(wù)有時只涉及邊緣皮層的原因: 隨著每個任務(wù)中的圖像改變，區(qū)分它們的特征組合發(fā)生了變化。Wise的表征框架只是重新思考大腦細(xì)分的一種方式。雖然其他研究人員同意指導(dǎo)大多數(shù)神經(jīng)科學(xué)研究的腦分區(qū)列表存在問題，但對于如何解決這個問題卻沒有達(dá)成共識。即使是贊成對這個領(lǐng)域進(jìn)行更徹底的反思的科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)很難概述?！昂苋菀拙湍芸闯鍪虑槭侨绾问〉?。馬里蘭大學(xué)的神經(jīng)學(xué)家 Luiz Pessoa 說: 現(xiàn)在最困難的部分是從哪里開始。“我(經(jīng)常)發(fā)現(xiàn)自己使用了大量我一直在批評使用的術(shù)語。我怎么能不使用'關(guān)注’、'情感’、'動機(jī)’就表達(dá)想說話呢?”加拿大蒙特利爾的Cisek是從進(jìn)化論角度開始重建概念分類的幾位研究人員之一。在過去的五年里，他煞費苦心地研究脊椎動物的進(jìn)化過程，檢驗神經(jīng)系統(tǒng)的漸進(jìn)特化。“大腦中確實存在功能細(xì)分,”他說?！八鼈儗嶋H上有一個特定的進(jìn)化史。如果我們能夠識別這段歷史，將有助于我們更好地識別這些概念?！?/span>Cisek已經(jīng)用他的新的大腦活動分類來解釋現(xiàn)象，例如，為什么基底神經(jīng)節(jié)在一些決策任務(wù)中起著關(guān)鍵作用，而在其他任務(wù)中卻沒有?！澳阋庾R到'決策’和'注意力’這兩個詞實際上都不對應(yīng)于大腦中的某個東西,”他說?！跋喾?，大腦中存在某些非常實用的回路，它們會做某些事情，比如'接近’或'避免’?！逼渲幸恍┦虑榭雌饋頃悬c像是集中注意力?！?/span>buzáki 也有類似的觀點。“我們必須首先研究大腦機(jī)制，以及這些東西為什么和如何進(jìn)化,”他說。例如，記憶、未來計劃和想象都部分地采用同樣的神經(jīng)機(jī)制編碼，這從進(jìn)化的角度來看是有意義的，因為同樣的系統(tǒng)可以被用于不同的目的。他表示: “你最好把所有(這些)看作一個整體?！薄?/span>這種方法已經(jīng)導(dǎo)致了一些有趣的發(fā)現(xiàn)。多年來，buzáki 一直在研究尖波—波紋sharp wave-ripples，這是海馬體中一種能夠儲存和提取記憶的大腦活動。但是這個月在《自然》雜志[1]上，他的前教授的博士生 David Tingley 和 Buzsáki 實驗室的其他人揭示了它們的一個全新功能: 幫助調(diào)節(jié)血糖水平。“我們將兩個完全不同的極端聯(lián)系在了一起,”布茲薩基說，這是一個基本的代謝，也是一個高層次的認(rèn)知。他現(xiàn)在希望發(fā)現(xiàn)兩者之間更深層的聯(lián)系，并深入了解身體調(diào)節(jié)的尖銳波紋是如何被用于記憶形成的。研究心理范疇的替代方法也是可能的。例如，Barrett, Pessoa和其他人正在同時考慮全腦神經(jīng)活動和各種各樣的行為。Barrert說: “你研究整個系統(tǒng)，因為它的各個部分相互作用。像記憶、知覺和注意力這樣的功能類別可以理解為“大腦狀態(tài)的特征”。由于在他早期的行為數(shù)據(jù)研究中出現(xiàn)了違反直覺的分組，Poldrack 仍然對無模型、數(shù)據(jù)驅(qū)動的新類別搜索感興趣。他認(rèn)為，心理概念可能會被計算術(shù)語重寫ーー也許是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中定義層次的數(shù)學(xué)描述的簡化版。這些潛在的解決方案都有缺點。Barrert說: “但是你不能通過一個新方法能回答，而就方法回答不了的，所有問題來評價它。“你評估它的基礎(chǔ)是它能激發(fā)哪些新問題?！?/span>“沒有正確的方法,”她補(bǔ)充說?！爸挥懈玫姆椒ê透愀獾姆椒ā！?/span>Poldrack同意了?！拔也徽J(rèn)為我們中的任何人會想要告訴人們: 不要再使用'記憶’這個詞了。但是為了理解大腦，我們可能需要挑戰(zhàn)我們關(guān)于大腦如何工作的直覺---- “就像量子力學(xué)對我們理解物理現(xiàn)象提出挑戰(zhàn)一樣?！?/span>當(dāng)我們想知道大腦是如何工作的時候，他解釋說，我們希望它的意思是: 當(dāng)我墜入愛河時，我的大腦發(fā)生了什么？或者當(dāng)我興奮的時候？如果我們離熟悉的認(rèn)知概念太遠(yuǎn)，他擔(dān)心我們對大腦的了解可能就像《銀河系漫游指南》中的“42”: 正確答案，但不是我們腦海中的問題?！艾F(xiàn)在，我們愿意接受這個事實嗎?”Krakauer 問道。https://www.quantamagazine.org/mental-phenomena-dont-map-into-the-brain-as-expected-20210824/<><><>https://profiles.stanford.edu/russell-poldrackction>< font=""><>i><>https://www.nature.com/articles/s41586-021-03811-wction>< font=""><>i>
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