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临江仙 大脑
蓬草 2023年3月7日
造化无情浑噩噩，一团忽现神明。 诚邀万物吾庐中。新奇天下客，豪爽主人公。
落座寒暄刮目看，眉前渐扫朦胧。 三巡美酒愈轻松。何来分彼此？醉过忘殊同。
神奇的大脑 在茫茫宇宙之中，在一颗不起眼的星球之上，一种生物凭借着一团软绵绵的物质产生了自我意识和智慧。这团物质就是人类的大脑。人类的演化只有几百万年，在宇宙的演化历史中不过是千古一瞬。
一、分别主客以求真 大脑是精神活动的器官，也是精神活动的场所。“我庐”虽小，却有可能包罗万象。“大脑比天空辽阔”，就是这个意思。万物有别于我，在我之外，它们是客体。自我是主体，失去大脑或者失去大脑的活动，我将不再是我。因此大脑才是真正的我，是真正的主体，是精神活动的主体。不然笛卡尔也不会说出“我思故我在”。 大脑在觉醒时总是在和客观世界接触。它感到感到世间万物很新奇，于是邀请它们进入“我庐”来做客。而世间万物也经常不请自来，充当不速之客。客至，主人必然与其打交道：道声“久仰”，寒暄一番。然后再仔细打量，认清眉目，捉摸其品性。由此慢慢揭开客人的朦胧面纱。这是一个认知过程，主客分明。 宇宙万物是演员。大脑则是看客。但是大脑不是简单的看，而是边看边研究，边记忆，边回放。它还充当编辑，重点选择我们感兴趣的东西，加以整理和重新组合，形成每个人独有的剧本。回放时大脑就不仅仅是看客，而是充当了导演和演员，把记忆中的演员轮番叫到舞台中心表演一番。这个舞台就是我们的意识，聚光灯的中心就是我们注意力的中心。大脑每日每时都在重新排练，白天学习，到了晚上再将细节重新回放加以巩固。有时大脑还在睡梦中把剧本打碎，形成新的组合。 大脑经常将自己的剧本和客观世界的剧本进行比较，将脑内的演员（感知和思想）和脑外的演员（客观事物）进行比较。大脑并不满足于内心独白，也渴望在真实世界里充当演员。为此大脑就需要利用通过运动神经、肌肉骨骼等等机体组织进行表演。大脑通过行为验证自己的思想。在这个过程中，还需要借助于各种道具。从原始人的手斧到现代人的互联网，都是大脑表演的道具。 在认识客人的过程中，理性思维非常难得。人的大脑由大约860亿个神经元组成。其中每个神经元只能做很简单的事情，不会推理，也不能代表一个概念。它们只能靠互相连接作为联想的基础，并通过联想的方式进行推理。大脑在两千多年前才发展出哲学，学会运用概念进行推理，建立起逻辑学。对于事物进行逻辑思维，是认知理性的特点。不可否认，科学是理性精神最辉煌的表现。由于科学，我们在认识宇宙万物的旅途中才能突飞猛进。大脑如何产生理性，仍然是不解之谜。
二、融合主客以求美 大脑在和客人打交道时还动用感情，品味客人的善恶美丑，形成与纯粹认知理性不同的价值观。价值观应用于辨别是非善恶，确立社会行为准则，就是实践理性。由此形成哲学体系，就是道德哲学或伦理学。价值观应用于区别美丑，形成哲学体系就是美学。 审美是人类独具的能力。大脑在审美过程中得到陶醉，主客开始打成一片，难分彼此，既所谓“物我交融，物我同一和物我两忘”。中国古代的诗人早已理解这一点，试举数例。李白诗云：相看两不厌，只有敬亭山。辛弃疾看山：我见青山多妩媚，料青山见我应如是。这是与自然为友。诗人与自然万物同喜同悲：“感时花溅泪，恨别鸟惊心”，就是这样。此时的杜甫分不清是谁溅泪，谁惊心。此刻是花也溅泪人也溅泪，鸟也惊心人也惊心。 这种审美意识源于人的感性（既移情或同理心），而且可以追溯至中国道家的美学观念。庄子说“天地与我并生，万物与我齐一。” 他以此說明天地万物和我们同為一体，论述了主体和客体的对立同一关系。庄子笔下水击三千里的大鹏和水火不侵的至人都不是现实生活中能够见到的，这些都是他追求自由，以审美角度看宇宙的结果。 物我同一的一个例子就是他梦到蝴蝶醒后发生疑问：到底是庄周梦蝶，还是蝴蝶变成了庄周。因此物我同一和物我两忘也就转化為道家美学的重要观点，对中国的文学理论和各门艺术产生了深远影响。中国的知识分子在受到排挤和压迫之时有个精神上的避风港，那就是审美的境界。在那里，他们能够摆脱尘世的束缚，与天地同在，纵情于山水，恣意挥洒。
三、融合理性和感性 科学和艺术都是人类创造力的体现。如果要举出大脑理性活动和感性活动最突出的成果，我们大多会想到科学和艺术。科学活动中理性为主导，艺术活动中感性为主导。科学理性要认识外物就需要主客分明；艺术情感要欣赏外物就要进入物我同一的境界。然而尽管理性和感性有很大区别，但两者却并非绝对对立或截然分离。科学和艺术都既需要理性，也需要感性。不过人脑如何将两者融为一炉，仍然是个巨大的谜团。 科学中的感性 理性活动的背后常有感性的力量在推动。科学家惊讶于宇宙的美妙，这往往是推动科学研究的动力。美妙的东西见于科学研究的各个领域 ，包括最抽象的数学。数学家们在证明了某一原理后，还会努力去寻找更完美的证明。完美的工作也会得同行的赞美，而最大的满足也很可能是美本身带来的精神奖赏。 【欧拉方程（Euler's Equation ）】数学家们一致认为欧拉方程是最美的数学公式。
艺术中的理性 艺术活动中也包含理性的因素。音乐必须遵循相当严格的数学规律：乐器的调音和乐曲的合声以准确的频率为基础；声乐的韵律体现出分形几何学的特征。绘画也和认知过程有关：写实的绘画需要依据透视的原理和人体的比例；抽象的绘画也能以分形几何加以分析；动感和平衡感以物理的重心为基础；色彩的运用依赖对三原色的理解。
【达·芬奇的名作维特鲁威人（Vitruvian Man）】在这幅画里，达·芬奇在多方面运用了数学比例。
四、行为的推动力 动物的行为由各种需求所驱动，或简单或复杂。满足各种需求是人和动物行为的动机。在行为之前和行为过程中，对各种需求以及需求和行为的后果进行评估是必不可少的。这种评估可能是无意识的，也可能是有意识的。有意识而系统性的评估原则不仅是客观的知识，也是带有情感因素的价值观，是指导人类行为的基础，决定满足各种需求的轻重缓急。通过行为实现动机，是一种奖赏。如果行为不能实现动机，就是一种负反馈，甚至是对行为的惩罚。 需求和行为的层次 1943年，美国心理学家亚伯拉罕·马斯洛提出的行为层次理论。这个层次理论有不同的表述，五个层次的表述是：生理（食物和衣服），安全（工作保障），社交需要（友谊），自尊和自我实现。人类的行为首先要满足底层的需求，然后逐步升级，最后达到自我实现的最高等级。这个理论的扩展模型包含更多的层次，把超越（transcendence）需求到最高的位置。不同的人对超越有不同的理解。在蓬草看来，这是自我实现必然的指向。无论宗教、哲学、科学、伦理和艺术都有世俗和超越世俗的层面，超越世俗的那个层面就是超越需求。随着人类精神世界的扩展，一个人不可能全部占有人类的精神世界，而只能在某些方向上发展。因此人和人之间会产生巨大的个体差异，无论宗教、哲学、科学、伦理和艺术都无法独霸超越需求。
【马斯洛的需求层次理论，图片来自中文《维基百科》】。在这个图解表述中，最高的层次是超级需求，既超越需求。
人的个体发展似乎服从这个顺序，能否达到最高的层次取决于环境和个体过去的历史。就一个社会发展来说，大体如此也是如此。仓廪实而知礼节，衣食足而知荣辱（《管子·牧民》）。这是中国古人在两千多年前就认识到的道理。 从大脑的组织水平来说，也为需要的层次理论提供了某种支持。脑干包含着维护基本生命活动的中枢：包括心血管活动和呼吸活动中枢。在此之上，下丘脑管理着机体的内环境的稳定，包括能量代谢、体温调节、内分泌功能、睡眠觉醒周期。基底神经节则支持了动物的本能活动：摄食、饮水、等等。在此基础之上，大脑的边缘系统则为上述活动增添了情绪色彩，为行为产生更加协调和持久的动机。大脑的新皮层则将认知能力提高到极致，达到理性的高度，并能够以理智调节情绪活动，形成理论和计划。有了大脑皮层，人类才有可能建立宗教，研究哲学，发展科学，构建伦理，和创造艺术，并由此产生所谓的终极关怀和超越性精神活动。以上这种描述虽然简单粗糙，但却能够说明，大脑在管理生命需求和动机方面存在着层次的不同。高级活动总是以低级活动为基础，高级活动调节低级活动。 然而这个需求层次理论并不完美。例如，学者们早就批评说，性需求在需求金字塔重的位置难以确定。它是一种基本的需求，似乎等级不会太高，但又不是必需满足的需求。至少对某些人是如此，而且这种需求又和年龄有关。满足各种需求和实现动机的次序总是处于动态的平衡之中，并不总是按照层次安排。大脑是由860亿个神经元组成的社会，各层级的神经元都在竞争行为的主导权。生命诚可贵，爱情价更高。若为自由故，两者皆可抛。 奖赏 近十几年来，神经科学中出现了一个叫做神经美学（neuroethics）的分支。2014年，Zeki等人用功能性核磁共振的方法检测大脑的激活程度。他们发现，美的数学公式和伟大的绘画和音乐一样，能够激活大脑的同一区域，眶额皮层（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3923150/）。神经科学家们早已了解，眶额皮层是大脑奖赏系统的重要组成部分。这个区域也可以被其它生物性的奖赏（如食物和海洛因）所激活。脑内的奖赏系统还包括中脑背盖区的多巴胺神经元、前脑的伏隔核、纹状体等组成部分。欣赏美是一种精神上的奖赏。由此引人遐想，人类的大脑可能利用了大脑的奖赏系统才能使欣赏艺术品成为一种奖赏。 激活脑的奖赏系统是对于审美和艺术重要的。它可以解释为什么人类会对美和艺术孜孜以求，为何这种驱动力是如此强大，时时令人废寝忘食。半个多世纪以前，奥尔兹就发现，把刺激电极埋藏老鼠脑内可以让它们学会按杠杆得到电刺激，由此发现了脑内的奖赏系统。为了得到电刺激奖赏，老鼠可以不吃不喝，不断压杠杆，直至衰竭。我们做过的一项实验表明，大鼠可以颠倒睡眠去获得海洛因的奖赏。美和艺术激活了奖赏系统，就可以和毒品一样驱动人类采取行动去满足这种高层次的需要。爱情和母爱也可以激活脑内的奖赏系统，催产素在这个过程中起到非常重要的作用。爱情和母爱成为各种文学艺术的重大主题，绝非偶然。 奖赏仅仅是欣赏美的一个因素，还不足以让我们理解为什么我们会感觉大自然、绘画、音乐和数学公式是美的。真正感受到美，显然是我们超出实验室大鼠的地方。不同类型的审美活动显然需要激活不同的神经网络活动。但是我们并不知道，什么样的神经活动对应于什么样的美感。我们也不知道，美感及其相对应的神经活动以什么方式来激活脑内的奖赏系统。其中自然和教养之间的关系是绕不过的话题。在自然倾向中，好奇心是不能忽略的因素。仔细观察一下好奇心，我们似乎也能看到需要层级的发展。
好奇心 好奇心是驱动科学、艺术、探险、发明创造的推动力，但也带来很大的风险。好奇心根植于生物对信息的追求，趋利避害，对生存至关重要。原始的阿米巴原虫也有化学趋向性。生命演化过程中，神经系统越来越发达，搜集信息的能力越来越强。我们的大脑对新异刺激越来越敏感。 捕捉到新异信息，会产生两种反应。一是由于不确定性而感觉到焦虑，采取回避行动，这对规避风险是有利的。焦虑过强就会变为病态，如社交恐惧症。二是要继续探索，减低不确定性。这对适应新环境至关重要。神经科学研究中经常用高架十字迷宫测量老鼠的探索和焦虑。十字迷宫的中间和两条通路是开放的；另外两条闭合通路与开放通路垂直，两侧有高墙。老鼠在闭合通路里会感觉安全（焦虑的老鼠会花很多时间躲在里面），但又会经常到开放通路上去探索。现在的AI就是测试人类大鼠的高架十字迷宫，我们对它又爱又怕。
【测量老鼠焦虑行为的两种迷宫，图片来自英文《维基百科》】左侧是高架十字迷宫（elevated plus maze ）；右侧是高架零字迷宫（elevated zero maze）。好奇心驱使老鼠到开阔区域探索；焦虑拉住老鼠躲在封闭区避险。 焦虑会激活脑内参与应激（包括恐惧）反应的通路，例如杏仁核。近几年的研究标明，好奇则会激活另外的通路。一条通路是起于前边缘叶（相当于扣带前回），经过底丘脑的未定带，再到中脑导水管灰质。另一条通路是脑内的奖赏系统，中脑背盖区-基地前脑的伏隔核，前脑的眶额皮层。这是一条多巴胺神经通路，自然奖赏、毒品、好奇、母爱和性爱都可以激活这条通路。听音乐，看美图，看美的数学公式都可以激活眶额皮层。科学、艺术和美妙的大自然之所以有魅力，就在于它们是我们的精神食品或者叫“毒品”，可以激活我们脑内的奖赏系统，会让我们沉浸在其中，不能自拔。有时人类会因此废寝忘食，不避风险，去追求这种奖赏（实验表明，让老鼠多接触新异环境可以帮助它们对抗毒品的诱惑）。而最富于刺激性的奖赏，不是那些可以完全可以预期的奖赏，而是那些不大确定的奖赏。老鼠会因此以最快的速度压杠杆，儿童会花更多的时间去玩这种游戏。因此心理学家提醒，表扬和奖励儿童不要太有规则，才能收获最好的效果。
五、自我意识 有了大脑，人类才会有自我意识。不过，自我意识并非人类的专利，至少在某些动物那里已经有了萌芽。和人类一样，黑猩猩、大猩猩、猩猩、大象、海豚、乌鸦等动物都能够从镜子中识别自己。区分自身和外物，或许是自我意识的第一步，也是人类自我意识进步的起点。但是只有人类才能提出“认识你自己”的要求和“我思故我在”判断。 一物只有在和它物发生关系时才能展现自己的特性，人作为万物之灵也是如此。人类在和自然界的交往中认识到自身的力量和弱小，逐步认识到自己的文明史和演化历程，逐步理解自己在生物界和宇宙中的位置。从这个意义上说，人类认识外物就是认识自己。 人在和自己发生关系时的情况有些复杂。我们可以把自己的身体器官当作外物，在一定程度上通过眼耳鼻舌身去感受它，更可以通过各种科学手段去深入研究它。对于大脑的活动，我们看不到摸不着。我们可以用各种科学（物理的、化学的、遗传学的、解剖学的、神经生物学的、心理学的、语言学的）手段去研究大脑。这些都有助于我们了解脑的结构和功能。但是我们仍然无法用科学手段直接了解自我意识。 对于大脑主观的思维和情感活动，我们很难以旁观者的身份去观察它。我们的意识舞台只有那么大，一次只能允许一个主角登场。观察者一登场，就得把前面的主角赶下台。好在大脑有短时记忆，可以用来作为镜子进行自我观照。观察者登台时，还有前面主角留下的转瞬即逝的身影。这样后面的主角就有可能对前面演员产生印象，进行回味。有了这面不太好用的镜子，笛卡尔才有可能说：我思故我在。 自我观照既主观又短暂，非常不可靠。不过人会通过说话、唱歌或其它行为把自身的精神活动外化。这样我们就把这些行为变成了可观测的对象，主体就变成了客体，变成了外在的镜子。这样，我们不仅可以对镜自观，也可以请别人观照。我们在社会交往中会形成移情：庄子观鱼，知鱼之乐；大人见小孩雀跃，也知道小孩之乐。有了移情，我们不仅可以了解别人，而且能以别人为镜子，观照自己。借用古人的话来说就是，“以人为镜，可以明得失”。人还可以把自己的思想感情对象化为文章、工程设计、文学作品、音乐、绘画、雕塑等形式。然后对自己的作品进行审视，由他人评头论足，这些也是认识自我的方式。由于这个过程涉及对自身的评价，因此自我的情绪反应会影响甚至左右我们对自身的评价。这是认识自我的难处。
后记 一位老同学见到《临江仙 大脑》这首词之后，问我为什么要写这首词。我把其中要表达的情趣简要说了一下。这件事说明，用篇幅极其有限的文学作品表达一种思想感悟很不容易。没有布置好足够的草蛇灰线，期待读者在头脑中构建起作者头脑中的意境是企图“以其昏昏， 使人昭昭”。 另一位同学建议，把我那几句解释附在词作的后面。我接受了这个建议，写了《神奇的大脑》这篇文章。这篇文章反映了我对大脑的模糊认识，其中有的地方是基于专业知识，有的地方是基于泛泛阅读，有的地方来自生活经验，有的地方则加入自己的一些猜测。这些东西揉合在一起，再通过类比，以蜻蜓点水的方式表达出来，就成为一篇不伦不类的东西。 要把文章写得简明而到位很不容易。就这篇文章来说，两方面都没做到。简，没做到，总是难免带进去一些不必要的东西。明，也有差距。有时说出一个观点，却不一定明确，可能会引起误解。我说的“到位”，不是指把事情的本质说清楚，而是指把自己理解的东西都用文字转达出来。但是用文字表达思想和感情都非易事，只能是书不尽言了。 我总有一种冲动，想在不满意的地方再添上几笔。或许是这样：蛇还没画出来，先把足添上了。
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