## 大脑的计算功能 在这一章的最后两小节，我要强调，动物在进化方面并不比其他生物更成功。例如，一棵橡树如果能做这样的设想：粗硬的表面能起到很好的保护作用，太阳是能量的主要来源，那么橡树作为一个物种，能够像老鼠一样数量众多，存在的时间也能和老鼠一样长。动物由于具有一系列强有力的优势，使其能进行复杂的信息处理，而动物的总体基因设想使它们具有的少数几个优越特性远远胜过其局限性。 动物神经系统最基本的功能是调控动物的基本状态，保持体内平衡（homeostasis）。神经系统就像大脑内部的一台计算机，多数动物的神经系统能控制重要的生物特性。例如，神经系统能够监测体温，动物感到太热或太冷时，神经系统会做出相应的反应。通过这种方式，使动物的体温保持在一个理想的范围内，神经系统的作用就像一个恒温器。即使是体温完全受周围温度影响的冷血动物，神经系统的这种调控作用依然有效：如果动物待的地方太冷，神经系统会引导动物向炎热一些、背阴处少一些的地方转移。这一调控能力使得很多动物比非动物类生物有优势。具体来说，很多动物的生存地点很广泛，冬天也不需要冬眠。神经系统的很多特性都可以微调，比如调节血液中能量（葡萄糖）和水的比例，盐分的浓度等。体内出现任何不平衡，监测系统会进行纠正，如果有必要的话，化学信使（通常是某种激素）也会进行调节。 但是这种内部调节只是动物大脑的一小部分功能。大脑的主要任务是感知外在世界，获取信息数据，在此基础上做出反应。获取准确的外部信息对生存意义重大。一些细菌具有基本的感知能力，能够通过蛋白质转换觉察到什么时候食物缺乏，能做到这点其实很聪明。但是，如果食物在附近，却被化学物质掩盖，以致细菌觉察不到食物，这种情况下，细菌就会显得很笨。动物有多种感知能力，在寻找食物时，通过视觉很快发现哪个地点有什么食物，是否有其他动物已经在享用；通过嗅觉感知到食物所含的能量是否丰富；通过听觉判断是否有其他食肉动物埋伏在附近（如果有的话，等到自己开始尽情进食时，这些食肉动物会猛扑过来）。 我们对自身的感知能力太习以为常，很少去探究这些感知的本质。感知只是获取环境信息的渠道。比如，视觉是由于小部分电磁波的刺激形成的，我们周围几乎所有的物体都会反射甚至释放电磁波；听觉与在空气或水中传播的压力波有关，物体的震动会产生压力波；嗅觉与化学刺激有关。各种感知能力给我们带来完全不同的感受，但关键的一点是，所有感知到的都是信息。 在雪貂身上做的实验可以说明这点。改变刚出生的雪貂的视觉通路，这样原先到达视觉皮层的信息会传到听觉皮层，而本来专门负责听力的听觉皮层会处理视觉信息，最终雪貂还是能够看见东西。而且，在听觉区域甚至出现属于视觉皮层的特征，如出现专门表现物体轮廓的神经元。听觉皮层的运作和视觉皮层的运作不完全一样，但是所起的功能相同。另一个例子是出生时就看不见的盲人。盲人阅读盲文，主要在大脑的视觉区域处理文字信息。盲人的视觉区域没有视觉输入，但这部分的大脑皮层承担起了阅读盲文的任务。这些例子说明，所有的感觉处理对大脑来说只是信息，大脑的每个区域都能处理各种类型的信息，即使该区域原本是处理某一特定类型的数据的指定区域。 重要的是，我们对世界的感知不仅仅是感官接收到的物理信息的拷贝——这点对复杂的神经系统尤其重要。一台无意识的统计机器在运作着，将我们接收到的基本信息转换成详细的即时信息，包括不久的将来可能会变成怎样，以及什么对我们很重要。 但是，仅仅让感觉器官装满信息是没有意义的。如果只是一味地囤积信息，而从来不运用这些好不容易得来的知识去做有意义的事情，那么储存信息会变得毫无意义。真正需要做的是将信息与行为联系起来。换句话说，要行动起来。对简单动物来说，这点很明确：它们的行动与感觉之间的关系通常很直接。以虫子为例，虫子感觉到有食物，就会马上接近食物；感觉到有威胁，会马上离开。但是动物越复杂，它们在感觉和行动之间就要进行更多的信息处理。 人类大脑的主要任务是控制身体的活动，与大脑内产生的无数想法相比，这一任务显得不那么重要了。在我们的感觉和行为之间纠缠着纷乱的想法。在既能协调身体、又能准确地反映信息的无数可能性中选择最理想的一种，这个处理和运算的过程占了主导地位。然而，从根本上说，即使是人类的大脑，其主要的任务还是以最佳的方式控制躯体的运动。认识到这一点很重要。 运动的首要机制是本能行为，这是所有动物都具备的。本能是一种先天遗传的大脑“程序”，能将感觉输入与特定的反应联系起来。本能有利于生存，并能使动物最大限度地进行繁衍。在本能行为中，基因的作用是利用大脑储存及处理信息的能力（这些信息太复杂，不能仅仅以直接的遗传方式解决）。例如，如果我不小心碰到刚刚从烤炉中拿出来的馅饼，在我意识到发生了什么之前，我的手已经从灼热的馅饼上快速移开了。过了一会我才反应过来，意识到刚刚差点烫到自己。在高级的大脑皮层感受到热或者要做出手臂猛抽回来的反应动作之前，大脑的原始区域就已经感觉到了热并设计好反应的程序。这种反应看起来很简单、很自然，意识似乎只是一个旁观者。但是这个反射动作是一个无比复杂的由神经细胞参与的处理过程：需要知道手臂抽回来的方向，由哪些肌肉参与，强度如何等。 对固定的感觉输入产生相应的反应，这种能力很重要，但仅仅靠本能并不能让人受益多少。电视剧《辛普森一家》里有一集的内容如下。莉萨为学校举办的科学展览会准备的展品被爱捣蛋的哥哥巴特弄坏了。出于报复，莉萨决定让巴特成为她的新展品。她做了一系列的实验，测试巴特和仓鼠哪个更聪明。其中一个实验是这样的：仓鼠正准备啃一小片食物时，被轻轻地电了一下，仓鼠马上意识到不能再去碰这个食物了。巴特的情况则不同。巴特发现一个蛋糕，蛋糕连着电极，前面还有一个醒目标记：“不要触碰”。巴特将标记随手一扔，伸手去拿蛋糕。他的手猛地被电了一下，缩了回来。但这只会惹恼他，他又伸手去拿蛋糕，又被电了。巴特一次次伸手，每次都被电到。我想，在现实生活中巴特活不到10岁就要夭折。巴特和仓鼠的例子清楚地表明：本能很重要，但如果没有一些最基本的学习能力，本能发挥的作用并不大。 即使是最简单的学习形式，也能发挥很大的作用。如果动物吃了有毒的食物，那么它很快就会将这种食物与其产生的结果联系起来，而且以后也会避免接触类似的东西。这种本领很了不起。动物能将事物与其效用相联系，聪明的动物还能区别效用的程度，如巧克力的味道比菠菜好。以这种复杂的方式学习，需要的脑细胞少得惊人。回到线虫（特别是秀丽隐杆线虫）的例子：这种只有1毫米长度的小虫，只有302个神经元。然而附近食物源发出任何气味，即使很淡，线虫都能闻到，并且马上向气味的方向爬去（大概以为跟随气味很快就能找到食物）。之前认为可能存在危险的刺激物，如果一再证明是无害的，那么线虫就不会再远离这个刺激物，抹去之前坚定的“信念”。线虫甚至显示出某些社会化倾向：当线虫在一个群体中时，由于某些压力，线虫会开始进食。 另一种经常作为研究对象的动物是果蝇。果蝇比线虫复杂，非常聪明，但却仅仅由20万个神经元构成。像线虫一样，果蝇也是通过简单联系的方式学习。果蝇会睡眠，有短期记忆和长期记忆，甚至拥有类似于注意力的能力，所有这些都由罂粟籽大小的大脑控制。 学习当然是件好事，但如果被无数的事实包围着，那么该学习哪些呢？为什么要费劲去学习像“不要碰灼热的馅饼，直到馅饼冷下来再碰”这样的知识呢？为什么线虫要这么麻烦去避开有毒的食物呢？为什么不去搞清楚风使右边的树叶摆动的速度比左边的树叶快一点的原因呢？答案是：动物受一套价值体系的限制，价值体系规定了什么是好的、让人愉快的，什么是不好的、令人痛苦的。这一机制在进化过程中不断完善，规定什么有利于生存与繁衍，什么不利于生存与繁衍。 这套价值体系对任何相关的刺激物归类，归类的依据为刺激物是有利于动物发展还是使动物陷入危险，以及利益或危险有多大。简单的动物会遵照这套价值体系活动：接近有利的东西（如食物或性），远离有害的东西（如捕食性动物）。对很多动物来说，学习的速度和持久性与利益或危险的程度直接相关。例如，狗很快就能领会下面这种情况：如果主人开始朝它大声吼，那么紧接着就要挨打了。但是如果主人说“再喝点水”，需要重复多次，才能让狗明白又要喝水了。这是因为水的供应很充足，再加上口渴并不会威胁到生命。 简单的动物会区分周围环境中哪些是有利的，哪些是有害的，但它们并不知道为什么某些东西是有利的或有害的。秀丽隐杆线虫闻到有毒食物源会后退，而当它感觉到震动时会以同样的方式后退。事实上，线虫的大脑对两种情况的反应没什么区别。这时价值体系需要情感来扩充，情感解释了动物认为某些东西有利或有害的原因。原始的情感主要有三类：恐惧，厌恶和愤怒。如果我们害怕某种气味，我们会马上跑开。或者躲藏起来，但还是会对这一危险保持警惕，密切关注最细微的变动，如有必要，随时准备跑开。某种气味让我们想起恶心的食物，如果我们以最快的速度逃离这种气味的话，会显得很傻；相反，我们会慢慢后退，然后去找其他吃的东西。所以，面对不同类型的威胁，基本的情感会使我们的行为方式更复杂，而粗略的价值体系只有好的和差的两种分类。 一些心理学家认为，我们完全可以通过身体的反应判定我们的情感状态。生气时，心跳会加快，还会紧握拳头，等等。情感促使我们行动，去改变环境，从而有利于生存和繁衍。 当然，与简单动物相比，我们人类有着大量复杂的情感类型，如妒忌、幸灾乐祸、不公平感。人类比其他哺乳动物有更为丰富的情感类型，因为我们生活在庞大、复杂、等级制度的社会，要处理各种社会及政治问题，要与不同类型的人打交道。某些情感可能会毁了我们的生活，比如执着地爱一个不可能得到的女人，或沉溺于赌博。然而，我们所有的感情都有一个明显的进化基础。大脑为我们判断环境的优劣，但由于生活太复杂，有时候大脑也会计算失误。许多复杂微妙的情感是几种相对简单的情感的综合，每种情感都有明确的进化目的。例如，妒忌是两种情感的综合产生的，一种是对某种东西（如性伴侣）极度渴望，另一种是对存在的威胁感到愤怒，这种威胁妨碍我们占有渴望得到的东西。 仔细研究我们的近亲——黑猩猩就会发现，人类与黑猩猩有很多相同的情感，而这更清楚地表明我们众多的复杂情感是有进化基础的。比如，最近的研究发现，黑猩猩也有是非感，甚至可能还有一定程度的好奇心。如果黑猩猩看到瀑布，它可能会在瀑布前做各种动作，触碰下瀑布，或长时间地盯着瀑布看。即使旁边没有其他黑猩猩，它们也会做这些动作，这就排除了下面的可能性：猩猩的头目在其他猩猩面前表现以树立自己在群体中的威信。如果碰到雷电交加的天气，所有的黑猩猩都会跳起舞来。一些研究灵长类的动物学家认为，发生这种现象是因为黑猩猩偶尔会表现出强烈的好奇心，甚至对大自然发生的重大事件表现出敬畏之情。