大科技杂志社官方网站

新浪微薄腾讯微薄

最新碎语:想象力比知识更重要

您的位置:大科技杂志社官方网站 >百科新说> 为什么大脑反应这么慢?

为什么大脑反应这么慢?

在世界金融中心的纽约股票交易中心,有一台自动金融交易机。它同时也是一台电脑,可以在1毫秒(即1/1000秒)的时间里,得出一个复杂运算的结果。通过实验,科学家还发现苍蝇对外界刺激的反应也很快。经测量,它的神经反应仅需几毫秒,而且还很精确。
反观人类的大脑,即使做一个很简单的运算,也不会少于200毫秒。实际上人脑的运算过程不仅缓慢还易变,而且基本都在数百毫秒之上。相比之下,人类的大脑真是非常“拖沓”。那么,为什么人脑会这么慢呢?

brains.jpg

 

大脑运算机制:大规模并行系统

如果从电脑的原理来看,显然大脑在运算时,要么“内存”不足,要么产生了“电子”碎片和干扰,致使被拖累变慢。实际上,真的如此吗?
先看一个实例。假如人们外出登山时,路上遇到一条蛇,这时大脑会怎么反应?最终又采取了什么措施?可能会有很多种情况。第一,大脑要判断这是不是毒蛇,如果是毒蛇该怎么防护?第二,如果不是毒蛇,要不要上去打死它?第三,要不要站住不动,等蛇自己爬走?因为蛇是高度近视,感觉不到威胁它也不会出击。第四,要不要转身逃跑?跑的时候要不要以S形路线?因为蛇在S形路线上速度明显减慢。第五,要不要以迅雷不及掩耳之势,迅速伸手抓住蛇的头颈部位,然后一击毙命?第六,如果一把没抓住蛇,下一步该怎么办?等等,或许还会有更多的可能选择。这些都在一瞬间从大脑闪过,但是最终人们会选择一个最稳妥的方案。
这就是大脑的工作原理,它会考虑面临的所有可能情况,然后从中选择一个最安全的措施。与电脑不同,人类大脑可以同时“运行”数以百万计的独立运算。大脑是以大规模并行运算而构造的,而且它也必须这么做,因为人类要在自然界生存下去。
自然环境里充满了很多不确定性,不知什么时候会遇到意外,这种随机性根本无法预测。因此经过生命的长期演化,大脑的作用不是用来处理某个特定运算,而是从一个广阔的可能性选择中运算出一个最优化选择,使个体达到利益最大化,从而在不可测的环境中生存下来。所以在人类每一次行动之前,大脑已经运算了许许多多可能的选择及其后果,而且这些运算是在不到1秒的时间内完成的,从这个角度来看,大脑的反应速度还是十分惊人的!

找到大脑运算延迟的区域

在研究癫痫患者的病情时,科学家发现了这个重大成果。
起初,科学家把电极临时插入患者的大脑,只是为了观测他们的病情,但后来却有了意外发现,而这个发现还很有价值。当癫痫患者面临选择时,他们嘴里会重复某种音节,有的患者手指则在不停摆动。在他们做决定的过程中,如果用电击干扰内侧前额叶皮层(大脑皮层的一个重要区域),他们就会不由自主地加快选择过程。只有干扰内侧前额叶皮层,才会有这种效果。
另外,如果在内侧前额页皮层内部的不同区域进行精确地电击干扰,还会带来不同反应,比如有的癫痫患者说话语速会加快,有的手指活动频率会加快。这个结果令科学家十分欣慰,因为这种加速恰好与之前的预测相吻合。科学家预测,大脑如果没有时间“拖沓”,就会更早地决断。
因此科学家推论,人体所有的神经反应(如上面提到的逃跑、站住、打蛇等等)都是通过神经元一个一个地相互传递、相互作用,最后上升到大脑。大脑是最高层次,在这里每一种神经反应都会得到最终的肯定或否定。其中,内侧前额叶皮层起着重要作用,这一区域似乎是所有神经反应的中央汇集地,与大脑的反应延迟有密切关系。如果内侧前额叶皮层遭到损害,反应时间就会缩短,也就是说,大脑反应速度会更快,更早地做出最终决定。当然了,这将是以欠考虑为代价的,即“冲动的惩罚”。
最终同一时间内,只有一种神经反应能得到大脑的肯定,大脑肯定之后就变成人的最终决定。只有这样,人才能保证身体平衡动作协调,器官机能不致紊乱。这个所有神经反应的过程,好比是赢家通吃的一个竞争。为确保竞争公平,自然就会有一段时间来“公平展示”,这恰好就是大脑的拖沓。也正因为反应延迟,大脑才有时间对外界所有的可能选择及其后果进行权衡,并最终做出最优化选择。

决策机制:生命演化的智慧

很明显,在人类大脑的决策机制下,如果不让每一个可能的选择都“发发言”,不经历几百毫秒的迟延,大脑就不会“下定决心”。好比在人体的神经系统里,开了一个民主表决会,所有参会者都要发言,但是最终只有一个得到表决通过。
大脑的决策延迟是良性的,它在下一步行动之前抱着深深的怀疑倾向,并确保在行动之前排除一切可能的隐患。这是生命演化的智慧,一切都为了生存,是经历漫长过程而形成的。
相比而言,电脑虽然快,但也有弊端。2010年5月6日,美国道琼斯工业指数突然莫名其妙地暴跌,从10867点猛然下跌到9869点,创造了历史上单日下跌点数最大的纪录。事后人们追查下来才发现,当天操作员失误造成了一些意外情况,而电脑没有能力应对这些意外情况。
电脑本身没有出一点儿错,只是它的代码程序相对单一,而且不够灵活,无法适应那一天的特殊情况,更不可能像人类一样轻松权衡外界的所有影响因素。或许电脑能圆满完成的,都是那些有固定模式、简单具体的事情。因此,以后如果再听说电脑未来将统治人类时,我们应该不会再相信了。

---

转载请注明本文标题和链接:《为什么大脑反应这么慢?

分享到:

发表评论

路人甲 表情
Ctrl+Enter快速提交