大脑如何感知世界
大脑如何感知世界
- 导言
对我们每个人来说，这个世界似乎都是真实存在的。
金色的阳光穿过嫩绿色的枝丫，洒在你的身上，暖洋洋的；挖一勺蜂蜜送入你的口腔，甜蜜的滋味萦绕在唇间，醇厚芬芳。不管清醒与否，你几乎每时每刻都在被各种声音环绕，地铁进站的隆隆轰鸣、耳机里慵懒的清澈歌声、或是公园里啾啾的鸟鸣，哪怕是在睡梦中，你依然会被手机的铃声吵醒。
不光是我们躯体外部的这个世界，还有我们皮肤包裹下的、这具身心所能体验到的万种感受，腰酸、头痛、蚊子叮的很痒痒的包、篮球场上帅气扣篮的身体姿态，看见喜欢的人之后，心跳加速、呼吸急促的奇特反应，等等等等。
尽管这个世界如此丰富多彩，对于人类而言，世界的存在，几乎全部仰仗于我们的大脑，这坨只有三斤重的「大果冻」。
在这一讲中，我会带着你从大脑的角度来看一看世界，然后简单了解一下，人脑对世界的几种感知方式，最后，我会给大家总结几点大脑感知世界的规律。
- 大脑能感知哪些信息
这个世界充斥着各种各样的信息，而我们的大脑，目前公认能解读的信息，有两个大类。
第一类是物理信息，比如，我们视觉能感受到的光的波动、听觉能感受到的声音的波动、触觉能感受到压力和温度，这些都属于对物理信息的感知；第二类是化学信息，包括味觉，酸甜苦咸，还有嗅觉。
除此之外，我们自身也会有本体感觉。关于这个本体感觉，你可能不太熟悉。我记得小时候，晚上家里吃饭，吃着吃着突然停电了，我就很害怕很担心，在黑乎乎的环境里吃饭，勺子会不会戳到鼻子里呀？但是其实你试一试就会发现，这个担心是没有必要的。包括如果我让你闭着眼睛鼓掌，你应该可以很准确的把左右手碰到一起，这种我们对自己身体所处位置的内在感觉，就是本体感觉。
- 大脑是如何感知信息的
那么，大脑是如何感知这些信息的呢？感与知，其实是分离的。
在「感」，也就是感受这一步，大脑有一套自己的扩展系统。这个过程就是，一系列特定的感受器，接收到了特定范围和维度的物理或化学信息，然后将这些物理化学信号转码成神经信号，再传送给大脑。
什么叫物理化学信号到神经信号的转码呢？我在第一讲里说过，大脑的员工们，也就是神经元之间的交流，用的是一套特殊的语言，我们就暂且把这种语言称之为神经元语言吧。在大脑内，神经元用神经元语言进行交流，可是外部的世界是纯物理语言或者纯化学语言，如果直接让大脑接受这些纯物理化学的语言，大脑内部其实是不能理解的。
我们的五官，实际上就扮演了翻译官的角色。眼睛、耳朵、口舌、鼻子，还有我们的整个身体，就是我们大脑的几大翻译官。眼睛帮助大脑翻译了能量的纵波，耳朵帮大脑翻译了能量的横波，口舌还有鼻子翻译了一些对我们很重要的化学成分，而我们的整个躯体，都在翻译着压强、压力、温度等等这些信息。
感是第一步，然后眼耳鼻舌身这几大翻译官，把已经翻译好的神经语言纷纷传入大脑，再由大脑进行感知的「知」这个阶段，对这些信息进行进一步的解读和整合。大脑就是在这个过程中，起到了塑造我们整个世界的角色。
- 大脑感知世界的重要规律
下面，我就把大脑感知世界的几个最重要的规律，给你简单介绍一下：
第一个规律是，人脑对世界的感知，是有特定范围和特定维度的。
要知道，世界的信息量太大了，光是从物理角度出发，就可以有小到原子的变化，大到天体的变化。我们的大脑处于这样一个丰富多彩的世界中，是否需要对世界上的所有信息都有所感知呢？显然是不需要的，也是不可能的。在课程开始，我就鼓励大家从大脑设计师的角度思考，如果要让大脑对全部信息都有所反应，这对系统的要求是非常非常非常高的，而且成本巨大，毕竟你感知到的大部分信息，可能都是没用的。
因此，我们的大脑对这个世界的感知，是有特定范围和特定维度的。在对光的感知上，我们人类感受的只是整个光谱中的一小段，波长一般从 390 纳米到 700 纳米，也就是我们所谓的「可见光」的波段；在对声音的感知上，人类所能感受的也是频谱中的一小段，大约从 20 赫兹的低音到 赫兹的高音。这些工作范围，基本上是由我们的感受器决定的，超过这个范围的信息，我们目前已知的感受器，也就是大脑的翻译官，我们的眼睛和耳朵，就不会有反应了。
还有一些信息维度，是我们几乎不去感知的。比如，鸟类对磁场的感知、电鳗对电场的感知，这些感知的信息维度目前都不在我们公认的人脑感知维度里。
此外，对于人脑来说，既然有了眼耳鼻舌身这些扩展出来的感受器，那么这些感受器也有自己的灵敏度。换句话说，信息的强度和量级必须达到一定程度，这些感受器才能感受得到，从而有所响应。
比如，太小、太远的物体，我们哪怕眯起眼睛也看不清看不到，就像细菌，它们是存在的，可是你睁大了眼睛，也看不见它们；而太小的声音我们也听不到，太轻微的触碰我们也没感觉。这一系列的灵敏度，在心理学中被称为「阈限」（ threhold ），我们在此就不展开说了。
因此，第一个规律告诉我们，人脑对世界信息的感知是有特定维度、特定范围，并且有自己的灵敏度的。
第二个规律是，我们所感知到的世界，是我们的大脑重建出来的。
要知道，我们的眼耳鼻舌身这些感受器，把翻译过来的信息传给大脑，是传入了大脑不同的基层脑区之中，不是在皮层上面。这些基层脑区会对信息进行初级加工，再传给下一级脑区。大脑面对这些信息，要做的工作其实相当多。
我以视觉感受器来举两个例子。我们的眼睛，通过眼球的玻璃体，形成了一个「凸透镜」，外界成像到眼底的视网膜上，通过凸透镜，这个成像是倒立的、上下颠倒的，这些倒立的信息会一直传到我们的大脑里。换句话说，我们的眼睛感受到的世界信息完全是上下颠倒的，可是我们看到的世界却是正立的，这个上下颠倒的像，就是被我们的大脑给转了过来。
再比如，我们的视觉是靠眼底的视网膜，把看到的世界传入大脑。可是这个视网膜，它只是一块凸透镜后面的幕布，因此视网膜呈现出来的信息是二维的，并不包括所见场景和物体的深度。大脑接收到了这个二维信息之后，又是通过一番工作，依靠双眼视差以及一系列线索，才把我们视觉的第三维信息补上，让我们看到了眼前事物的深度和远近，这也是我们现在看 3D 电影的基本原理。
所以，正是因为大脑在感知世界的「知觉」过程中做了一系列工作，我们才尽可能地还原重建了我们所在的世界。
我们之前说，眼耳鼻舌身这些不同的感受器，是在感受这个世界不同维度的信息，但很多时候，我们对一个东西的感知，需要几个不同的感官来分别完成。比如，你拿着一个苹果，然后吃了一口。你的眼睛看到了一个红色的球形物体，手上感受到了它光滑的表皮和重量，你的耳朵在咬苹果的时候听到了「咔哧」一声，然后嘴里尝到了酸酸甜甜的味道，鼻子也闻到了一股清香。所有这些感受，都是不同的感官分别完成的，它们几乎是独立地向大脑传送各自的信息，可你却并不会觉得同时发生了好几件事情。
这是因为，你的大脑把所有这些感知觉信息都整合了起来，它把不同盲人摸到的大象拼凑在了一起，组合成一个完整的东西，那就是「你啃了一口苹果」。在大脑重建世界的过程中，你可以想象出，它要在有限的输入数据中，充分提取计算有用的信息。
有时，大脑的算法也会有些偏颇，这些偏颇就是我们人类许多知觉上的「错觉」的来源。你在网上搜索「错觉图片」，就能冒出来一大堆案例。这些「错觉」的存在，提醒着大家，我们所感知到的世界，是我们的大脑重建出来的、专门搭出来给我们的一个世界。
第三个规律，我要说的稍微具体一点了，就是大脑在处理感知觉信息的时候，是左右反转的，左边的信息到右半脑去，右边的信息到左半脑去。
大脑分成左右两半，看起来几乎是对称的，在脑科学中，我们一般将左右脑称为左半球和右半球。分割大脑左右半球的中间那条缝，叫做「大脑纵裂」。听到「大脑纵裂」这个名字，你应该就能 get 到这样一个信息：左右半球之间虽然距离不远，但中间这条鸿沟是很深很深的。左右半球的神经元之间，如果想要互通信息，没有别的办法，只能通过两半球之间唯一的一座桥梁。这座桥梁叫做「胼胝体」，是由许许多多的白质纤维束穿过而构成的。
我们对世界、还有我们自身感知到的信息，都是左右反转着在大脑中加工的。你身体左半边的触觉、运动，都是在大脑右半球进行的；你身体右半边的触觉和运动，则是在大脑左半球进行的。所以，如果你看到了一个脑中风的病人，他的身体左边偏瘫了，你就知道，他的中风应该是在大脑右半球发生的。
当然，这个并不是说，我们左眼看到的东西传入右脑，右眼看到的东西传入左脑，不是这样的。在对外部世界的感知中，是我们左视野的东西传入右脑，右视野的东西传入左脑。这个左视野和右视野，并不是靠左右眼来区分。当你目视前方的时候，以你的身体中轴线区分，中线左边的东西是左视野，右边的是右视野。听觉和嗅觉也是类似这样，都是以我们感受范围内的中轴线，来分别用左右脑感知对侧的世界，大脑再将整个世界无缝拼接起来。
我妈妈有个老朋友，已经 60 多岁了，前一阵她打电话给我妈，说她前几天跟人聊天的时候，忽然发现眼前的这个人，半边身子都看不清了。我跟我妈说，赶紧叫这个阿姨去医院检查一下吧，扫一扫 MRI ，估计是局部脑区病变了。
这种左右脑对世界的拼接工作，我们的大脑从小到大一直在做，它做的如此之好，让你几乎察觉不到这项工作的存在。直到这个脑网络里，哪个小脑区出现了问题，你才意识到，人脑这个系统是多么精密，又是多么默默无闻，做着这么重要的工作。
- 总结
今天，我给大家简要介绍了一下，大脑是如何感知世界的。可能大家听下来，觉得内容已经很多很多了。实际上，视听触味嗅，这其中任何一个领域内的一个小问题，都可以让脑科学家们研究许多年。今天咱们讲的这些，只能算是脑科学的一点皮毛。
- 互动
最后，我来提一个问题，你说，我们的大脑干嘛要分成两半呢？还有，我们为什么要有两个眼睛、两只耳朵、两个鼻孔呢？结合咱们今天讲的这些东西思考一下，活动活动你的灰色脑细胞吧！欢迎在留言中写下你的看法，咱们下一讲见~
- 导言
大脑是一个特别让人着迷的东西，充满了神秘感，在我看来，神秘的一个重要原因，就是大脑真的太复杂了！这种复杂，首先体现在大脑结构上，然后就是大脑与我们精神世界、以及行为功能之间的关联。
人类自从发现大脑和精神、行为有所关联之后，探索大脑的脚步就从未停止过。我们一直在试图搞明白，大脑不同的部位和结构，都有哪些具体的功能。除此之外，还有一个非常重要的方面，就是我们如何看待和理解大脑这套系统。
在理解大脑系统的过程中，我发现，有这么三种关于大脑运作的理论，很有分享给大家的价值。因为这三种理论，分别给了我们三个看待大脑系统的角度，它们彼此之间虽然不同，却又有着相关性，特别利于我们，用比较简单的框架，去理解大脑这个复杂的东西，也有利于我们后续理解升级大脑的思路。
本节课程，我会从「三脑一体论」、「左脑与右脑」、「上脑与下脑」三个角度，来带你看看，我们该如何理解大脑这个系统。
- 三脑一体论：爬虫脑、古脑与新脑
在第三讲中，我曾经讲过大脑地图，说大脑分成额叶、颞叶、枕叶、顶叶等等这几个脑叶。实际上，这些脑叶也只是大脑的一部分而已，它们是大脑最表皮的那一层，也就是大脑皮层。大脑皮层其实也被称为「新皮层」，与之相对的，还有比较「旧」的部分。
所谓新旧，实际上是从演化——或者说是进化的角度来看的。「新」指的是，在距离我们更近的时期、新出现的一些结构；「旧」指的是更古老、更久远之前就出现的结构。要知道，我们的大脑并不是一个完全崭新的存在，它既包含着我们最新的脑演化成果，也包含着我们古老祖先大脑的精华。这就是「三脑一体论」的基本看法。
「三脑一体」的理论，是在 60 年代，由一位在美国耶鲁医学院和美国国立卫生研究院工作的神经科学家提出来的，这个科学家叫做保罗 · 麦克林（Paul a），他认为脊椎动物的大脑包含三个部分：爬虫脑、古哺乳动物脑和新哺乳动物脑，简称「爬虫脑、古脑与新脑」。
爬虫脑，是由我们大脑最深层的基本结构组成，与一些本能行为——比如攻击、支配有关；古脑，包含了大脑所谓的「边缘系统」中的一些结构，像是杏仁核、海马体、扣带回等，和动机、情感以及繁衍行为有关；新脑，就是我们最外层的脑皮层结构，主要负责一些高级认知功能，比如语言、计划、预测和抽象思维等等。
需要特别强调一点的是，保罗 · 麦克林提出的这个三体脑模型，其实并不算准确，他的这个理论，代表的是那个年代人类对大脑的认知。他对大脑中一些结构和功能的理解，现在看来是不准确的。更重要的是，还记得咱们在上一讲中讲到的脑系统吗？当代脑科学对脑的理解，其中一个重要的升级，就是认识到了脑的系统性、整体性和连接性，脑功能是由大脑不同部位连成的脑网络来实现的，这一点各位一定要谨记哦。所以，保罗 · 麦克林这种比较割裂的理解方式，其实是有很大问题的。
可是，我为什么还要冒着可能被同行嘲笑的风险，把这个理论拿出来讲呢？因为我觉得这个理论的基本思路，很适合给刚刚入门、想要理解大脑的你。咱们可以去其糟粕，取其精华。对我来说，这个三体脑模型的启发之处在于，你可以把大脑对世界的理解，分成三个层面看待。第一个层面是感知觉的层面，就是所谓的「爬虫脑」，它是我们接收这个世界信息最直接、最基本的层面；第二个「古脑」，是情绪和情感的层面，它帮我们把最直接基本的信息，提炼出一个好或坏的基本态度；第三个「新脑」，是认知与整合的层面，它能够帮助我们运用信息，进行更复杂的精细思考、计划和决策，并作出响应行为。我们的大脑和精神世界，就是这三个层面彼此交融互动，最终整合出来的。
虽然有一些专业人士会认为，「三脑一体论」过于简单粗暴，但是简单的好处在于，大家更容易理解，而且更容易应用。其实，在我们生活中的很多时候，人们做出的反应，可以说就是对应了三脑中不同脑的反应。
我有个朋友是一位编剧，我们经常一起讨论电影艺术及脑科学与心理学之间的关联，对于「三脑一体论」，他特别有感触，还在知乎上用这套理论回答过电影领域的问题。比如，有一个问题是：「为什么很多电影、书籍里，要成为盖世英雄，就要放下感情和情欲？」他说电影里的英雄之所以成为英雄，是因为电影的整个过程，向观众展示了，他们是如何被爬虫脑和古脑的恐惧与情感欲望牢笼困住以后，依靠新脑突破出来，然后做出了让我们这些普通人敬佩的选择和行为，最终成为了英雄。
作为一名研究大脑的科研人员，我深受启发的一点是，电影故事的要义，在于制造出一个让读者和观众信以为真的世界来。什么才是一个让人信以为真的世界？或许是一个需要我们三脑共同参与的世界。我们在前一讲中提到，我们所认为的世界，实际上是由我们的大脑重建出来的。但是在大多数情况下，我们几乎不会怀疑这个世界的真实性和生活的真实性，我们坚信着我们的喜悦、悲伤、焦虑、激动是真实存在的。就像你玩一个游戏，如果没有规则、没有输赢、没有情绪起伏、没有 game over ，那这个游戏似乎也没什么意思了。
或许，这就是人类三脑之间的博弈，或者说，是大脑对我们的「欺骗」，当你深陷在自己的人生故事中、无法自拔的时候，也许「三脑一体论」会冒出来帮助你，让你意识到，是哪个部分的大脑在和你说话，然后倾听到它的真意。
- 左脑与右脑：关于大脑偏侧化
除了三脑一体论之外，我还有两个理论想分享给大家，首先是关于左脑与右脑的。
在上一讲的课程中，我留了一道思考题，问题就是，大脑为何要分成左右半球？不知道大家的思考结果是什么。
其实，关于大脑左右半球的研究，在脑科学的探索中从未停止过，这些研究主要集中在左右半球的相同与不同之处上。按照科学的审美，对称是一件很美妙的事情，所有打破了对称性的存在，其实都会让我们一愣，然后情不自禁地研究下去。
大脑也是如此，虽然左脑右脑看起来是对称的，但是它们实际承载的功能，真的不能算是对称。我们之前讲过，左右脑之间有一个高速信息桥梁，不停地在给两边交换信息，所以平常人们很难搞清楚，在左边大脑发现的信息是否真的来源于左脑。
在这个方面，脑疾病的病人做出过特别巨大的贡献。因为研究发现，损伤在左脑和右脑对称部位、所造成的结果和症状，居然完全不一样。比如，就是因为有这类病人作为研究参考，科学家们才发现，原来大脑重要的语言区在左半球。
还有一类病人，也对我们理解大脑做出了巨大贡献，他们就是「割裂脑」病人。所谓的割裂脑病人，就是他们的大脑左右半球之间的桥梁——胼胝体，被切断了。最初，这个手术是为了防止癫痫病人，大脑一侧半球癫痫灶的异常放电，波及到另一侧的半球，从而引起严重痉挛。你可以想象，对于割裂脑病人来说，他们大脑的左右半球是完全被孤立起来的，互相之间也无法交换信息。虽然这些病人进行了割裂脑手术以后，日常生活貌似没有受到影响，但是，脑科学家们却从中发现了奥秘。
科学家们通过我们之前讲到的左右视野的方法，让外部刺激只呈现给一侧大脑，因为两侧大脑无法沟通，所以病人对刺激做出的反应，只可能是这一侧大脑加工的结果。通过这样的研究方法，大家发现，原来左右脑的功能真的有所不同。比如，当你把一张画有钥匙的图片，呈现给病人的左脑时，病人可以说出「钥匙」；而当你把这张图片呈现给病人的右脑时，他们说自己什么也没看见，然而左手却会从桌上的一堆物品中挑出一把钥匙。
借由脑科学家在割裂脑病人身上的发现，人们理解到大脑的一个很重要的特质，就是大脑的左右半球存在着功能不对称性，我们称之为「大脑功能的偏侧化」。最早进行这方面先驱工作的美国脑科学家 Roger Serry 也因此获得了 1981 年的诺贝尔生理与医学奖。
到今天，研究者们对大脑偏侧化的探索依旧没有停止，大家经常能发现，对于某一种信息，大脑往往有一侧会格外的有所响应。而即使是同样的刺激，大脑左右半球也会从中抽取不同的信息来处理，比如，从感知觉来说，左脑更倾向于处理空间和时间上比较局部、比较细节性的信息，而右脑则倾向于处理空间与时间上更有具体性、更宏观的信息。
举个例子，比如有这样一张图片，上面是一排大雁，组成了一个「一」字型。同样一张照片，你的左脑顶叶加工到的是一只一只大雁，你的右脑顶叶加工到的则是一条横线。多亏了我们的胼胝体，让左右脑把信息交换了一下，我们才看到了大雁组成的一条线。
再比如，当我们听到「苹果」这个词的时候，你的左脑颞叶加工的是「」「ig」「g」「uo」这些音节，你的右脑颞叶加工到了二声、三声这样的声调，然后左右脑把信息一交换，我们就听到了「苹果」。
- 上脑与下脑
说完了左脑与右脑的分工，我们来聊聊上脑与下脑。这个视角很有意思，是曾在美国哈佛大学和斯坦福大学担任心理学教授的斯蒂芬·科斯林提出的。
简单地说，他认为，我们的大脑皮层，以外侧裂作为一条分界线，可以分为上脑和下脑。上脑包括顶叶和大部分额叶，下脑包括颞叶和枕叶。他提出，上脑是拟定和实施计划的，包括如何移动别的东西以及如何运动我们自己的身体，而下脑是对世界的输入信息进行分类和说明的，二者需要共同协作。
比如，上脑要利用下脑发来的信息制定计划。你走在街上，对面来了一个人。你的下脑看到了这个人，并且认出来这是你的好朋友，你回忆起来他还欠你 100 块钱。于是，下脑把这个信息发送给上脑，同时还告诉上脑，你肚子饿了。结果，上脑做出了一个决定，让他请你吃饭吧！然后，上脑和下脑就一起帮你走向你的朋友，伸手把他拦了下来。
除了上下脑的分工合作以外，科斯林还认为，我们每个人在依赖或者运用上下脑系统这件事上，是有程度差异的。他提出了我们可能有四种不同的认知模式，分别对应于我们对上脑下脑的高低运用程度。这四种认知模式分别为：同时高度运用上脑与下脑的「行动者模式」、高上脑低下脑的「刺激者模式」、低上脑高下脑的「感知者模式」、同时低上脑与低下脑的「适应者模式」。
科斯林认为，我们每个人都有一个主导的认知用脑模式，但这并不是说其他几种模式我们就不用了。在遇到不同情境的时候，我们会选用不同的模式。关于这些认知模式的细节，我们在这一讲中先不涉及，在之后的课程中再做具体讨论。
- 总结
在这节课程中，我简介了三个理解大脑的思路：第一个是三脑一体的思路，也就是从爬虫脑、古脑、新脑的角度，从感知、情绪、认知的角度看待大脑；第二个是左脑和右脑的思路，我介绍了割裂脑的病人和大脑偏侧化的发现，让你了解了大脑功能的左右不对称性；第三个则是上脑和下脑的思路，以及由依赖程度不同，所划分出来的四种认知模式。
在所有这些思路中，请大家不要忘记，大脑不同区域之间既有分工又有合作。正是因为这种有分工的互相协作，能够帮我们更好理解，大脑是如何影响我们的思维、情绪、感受和行为，以及它是如何作用于我们的社交生活、影响我们与他人之间关系的。
我们下一节再见~