无意识思考与潜意识
2013-10-31 15:01阅读：
1、概念神经元
在以前一篇名为《从二元观看信息与意识》的讨论中提到：信息处理的本质是物质的状态变化（物理状态、化学状态）在物质间的传递。也就是说，从唯物主义的观点出发，既然大脑能够进行信息处理，那么它也必须用物质（比如神经元）的状态来表示信息（即符号化），并使这种物质状态的变化在物质间（比如神经元之间）传递。
长期以来，科学家们一直致力于查明大脑是如何用物质的状态来表示信息，以及如何通过物质状态变化的传递来处理信息的，也就是神经功能在大脑中的相应物质基础。1969年，美国认知科学家Jerry
Lettvin提出了祖母细胞（Grandmother
Cell）这个概念，也就是说，大脑中存在对应于特定概念的神经元，当人们看到、听到或想到这个概念时，这个特定的神经元就会放电。人们按照他的假说，把对应于“祖母”这个概念的神经元叫做祖母细胞。这种祖母细胞具有很强的选择性，只表示特定概念。如果它真的存在，那么“大脑是如何用物质的物理状态来表示信息的”这一点就得到了解释。
科学家通过实验发现，猴子大脑中的下侧头回的神经元对“手”和“脸”这两种视觉刺激有高度的选择性反应，也就是说，一部分神经元只有在猴子看到手的时候才兴奋，而另一部分只有在猴子看到脸的时候才兴奋。（下图黄色部分即为下侧头回，位于大脑两侧下方，人脑也有同样结构）
下侧头回是视觉信息的深度处理的地方，当人和其他高级哺乳动物看外部世界时，由视神经传递来的神经冲动（电信号的传递，就是我们说的物质状态变化在物质间的传递）首先进入大脑后面的枕叶皮层，相当于我们后脑勺的地方，然后一部分信号再被送入下侧头回中进行深度处理。在猴子大脑下侧头回中发现的这种只被特定视觉刺激激活的神经元可以看做一种概念神经元。实际证明对应于客观物体或概念的神经元的存在对于用唯物主义的一元论观点解释大脑功能和意识很重要，因为如果要处理信息并对刺激做出反应，那么首先必须有表示信息的符号，大脑中无论是一个神经元还是一群神经元对应于某个特定概念，只要有这种对应关系，那么用物质（神经元）的状态（兴奋与抑制）及其传递来进行信息处理就有了物质基础。
在人脑中，科学家也发现了类似的概念神经元。例如，科学家在人脑的海马区中发现了只对特定个人的面部做出反应的神经元。2005年，英国科学家和加州理工大学的科学家合作发现了只对特定个人，如比尔克林顿做出反应的神经元。更进一步的是，这种神经元不仅对特定人物的照片，还对写在卡片上的该人物的名字做出反应。可见，该神经元所对应的是受试者所认识的特定人物（如比尔克林顿）这一概念。
2、概念神经元与无意识思考
无意识思考（unconscious problem
solving）是一个神奇而又常见的现象，有时，你为了解决某个难题而苦思冥想却毫无头绪，但是当你暂时放弃，去干别的事，或者休息的时候，突然之间，一个巧妙的解决方案出现在你脑海中，好像是从天上掉下来的一样。我们称这种现象为灵感闪现。我很久以来就在思考，这种没有意识的问题解决以及其他涉及潜意识的现象，比如催眠和梦境等该如何解释，这些现象的背后一定蕴藏着大脑和意识的秘密。而当我得知概念神经元的存在得到初步证实时，我意识到我们完全不需要用灵魂、量子力学等来解释这些。下面的推测我们一起来探讨一下吧。
首先，以视觉为例，视觉信号传入大脑后，首先进入枕叶皮层（V1），这里是视觉信息初级处理的地方，对应于视网膜所受到的刺激，V1皮层会产生相应的神经元兴奋。这种兴奋的模式，比如是几个神经元兴奋，兴奋的神经元之间彼此的连接关系等等，取决于我们看了什么，而不取决于我们见到什么。为了说明这个问题，我们看一下下面这个图。
这个图有两种解释：一种是我们从斜上方俯视一个透明立方体；还有一种是我们从斜下方仰视一个透明立方体。像这样存在两种解释的图，称为双关图。两个相邻放置的花瓶中间组成一个女性身体的轮廓也属于双关图。当我们看到双关图时，无论我们见到的是哪一种解释，V1皮层部分的神经元兴奋模式都是不变的，而下侧头回却不是这样。在V1皮层处理的视觉信息，其中一部分被送往下侧头回进行深度处理。当我们见到解释发生变化时，比如我们一直只看到两个花瓶，而在旁人的提示下，突然意识到中间是一个女性，这时V1皮层的神经元兴奋模式没有变化，但下侧头回的神经元兴奋模式却发生显著变化。上述情况已通过大脑功能扫描得到证实。大脑功能扫描能够用不同颜色显示出大脑中不同活跃程度的脑细胞群，虽然还不能精确到单个脑细胞，但是可以观测到大群脑细胞状态的变化。
有了上述的铺垫，下面我们就可以讨论一下无意识思考的机理了。
首先请大家想一下，当我们感觉到（比如看到、听到、闻到等）或者想到某个事物或者概念时，这种“感觉到”或者“想到”能否脱离基于5感的经验而存在。说得通俗一点，比如你看到或者想到苹果时，你是如何意识到自己正在看到或者想到苹果呢？当你看到苹果时，在你大脑的V1皮层和下侧头回出现相应的神经元兴奋模式，而当你想到苹果时，要么是你脑海中浮现出苹果的画面、要么是脑海中浮现出苹果的读音，要么是想到它的味道，亦或者是以上几种同时存在。总之，我们感觉到或者想到某个物体或者概念时，是不可能脱离我们的5感经验而想到纯概念的。如果你认为可以，也就是说，你声称“我想到，并意识到自己想到了苹果，但与此同时，我脑海里既没有浮现苹果的画面、也没有浮现苹果的声音、也没有想到苹果的味道和气味，以及拿在手上的圆溜溜的触感等”。我们可以发现，如果我想到某物或者概念，并且是意识到自己想到它了，那么其必然建立在感官经验之上。
科学家发现，当我们脑海浮现某个画面，或者声音时，大脑内对视觉或听觉信息进行深度处理的部分会出现与真的看到这个物体或听到这个声音时类似的神经元兴奋模式。由于这种神经元兴奋模式与我们的感官实际受到刺激时所出现的神经元兴奋模式类似，为了与概念神经元兴奋模式相区别，我们姑且称之为感官神经元兴奋模式好了。结合上面一段，我们有理由推测，当我们想到，并意识到自己想到某个事物或者概念时，大脑中对应于各个感官信息深度处理的部分必然有一个（比如只有视觉）或者多个（视觉+听觉等）出现相应的感官神经元兴奋模式。而对应于纯概念的概念神经元兴奋模式是在这些感官神经元兴奋模式的交点上形成的。如下图所示：
上图最右边为我们受到的来自外界的刺激，如看到苹果实物或照片、看到“苹果”这两个汉字、听到“苹果”的发音等。这三种刺激会分别在处理视觉和听觉信息的大脑区域引起相应的感官神经元的兴奋，但是最终都指向一处，也就是引起对应于苹果这个概念的概念神经元的兴奋。我们称左边这三个箭头的过程为“对概念神经元的调用”。
上述过程中，把左边的三个箭头反过来的情况也会发生。也就是首先是概念神经元兴奋，然后引起感官神经元兴奋。比如，我们看上图最上面的连锁：我们看到苹果，引起视觉区感官神经元的相应兴奋，然后引起对应于“苹果”这一概念的概念神经元的兴奋。在人脑的概念神经元集中区（种种迹象显示，海马可能为其中之一，但是还没有足够研究证实整个海马都是，或者海马是唯一的概念神经元集中的地区），“苹果”这一概念神经元的兴奋通过神经元之间的连接，引起相邻概念神经元，比如对应于“ipad”、“iphone”的概念神经元的兴奋，而这些概念神经元的兴奋又反过来，引起视觉区或者听觉去的感官神经元兴奋，是我们脑海里浮现出ipad的外观，或者这个词语的发音等，并使我们意识到，我们想到了ipad这个东西。
可见，上图左边的箭头是在感官神经元与概念神经元直接传播神经冲动的桥梁，而传播的方向可以是感官神经元向概念神经元，也可以是概念神经元向感官神经元。（如下图所示，但是注意，这不是解剖图，而是一个示意图而已。）那么，如果这个桥梁被双向屏蔽，或者单向屏蔽会发生什么情况呢？
首先探讨单向屏蔽中的内向外屏蔽，即概念神经元的兴奋不引起相应的感官神经元的兴奋。我们知道，当我们要解决某个问题时，所需要涉及（操作和使用）一连串的概念（物体的概念、原理、知识等）。虽然仅用概念神经元就可以表示概念，但是一般情况下，每当一个概念神经元被激活，它都会通过神经连接桥向外部汇报，例如作为水果的苹果的概念神经元的兴奋引发相邻的“苹果公司的ipad”的概念神经元兴奋以后，ipad的概念神经元并不会自顾自地兴奋，它会通过神经连接桥对外传递，引起视觉区、听觉区等相应的感官神经元的兴奋，是我们脑海中浮现ipad的形象或者声音，使我们意识到我们从最为水果的“苹果”联想到了ipad。但是，解决问题过程中，每当用到一个概念就要对外部汇报一次是比较麻烦和费时的。就好像假设好了3x+2y^2=A以后，在运算中不是代入A，而是每一步都把等式左边写出来。这里等式左边就好比感官神经元兴奋模式，而右边就是概念神经元。
如果直接用概念神经元作为逻辑运算的符号来处理信息，而不是每次向外部汇报的话，那么因为前面已经说过，我们只有借助于感官经验（也就是感官神经元的兴奋）才能意识到自己在想什么，所以这种单向屏蔽就会导致我们对问题解决过程中发生了什么，用到了什么概念或者知识一无所知，而当问题解决时，概念神经元集中区突然向外（感官神经元）汇报答案时，我们就会觉得这个答案不知道是从哪里蹦出来的。这种推测的无意识问题解决的机理也可以回答为什么灵感闪现只在一些特定条件下才发生。
3、无意识问题解决/灵感闪现的诱发条件
如果把感官信息的初级处理与深度处理再细分开来看，可以做如下推测：
初级神经元兴奋模式（如视觉皮层的V1）因为是直接与外部世界纷繁的事像相对应，就像拍照一样，存在无数种可能，因此他需要通过多个神经元组合成的网络才能形成对应外部世界无数事像的，足够多的兴奋模式。极端假设，如果视觉的初级神经兴奋模式只有3个神经元参与，它们的状态都只有抑制和兴奋（放电和休止），那么根据排列组合我们可以算出这3个一组的视觉初级神经元只能产生8种不同的神经元兴奋模式，也就是说纷繁复杂的外部世界在我们看来就只存在8种状态了，这种极端粗糙的事像分辨率显然对我们来说是不够的。因此，可以推测初级神经兴奋模式一定是由很多个神经元组成复杂的拓扑结构共同参与的（位于V1）。而对于第二阶段的深度处理（要素提取）来说，内容就少得多了。因为人类可以分辨（人认为有区别）的形状、颜色、运动、空间关系等都是有限的，因此，对外部世界的纷繁事像进行要素提取和抽象以后，留下的就是多个有限的输出结果。也就是说，要素提取阶段的神经元兴奋模式所要求的分辨率比初级感官神经兴奋模式少得多，因此参与要素提取阶段的神经元兴奋模式的神经元个数和/或网络结构也应该比初级神经元兴奋模式的少和简单。
再进一步，经过要素提取阶段抽象出来的有限个输出结果通过神经连接桥，传导到概念神经元，最终引起相应概念神经元的兴奋。概念神经元更是高度抽象，一定的来自要素提取阶段的输出结果的刺激，比如【近似圆形+红黄色渐变+合适的大小etc.】就会引发表示“苹果”这个概念的概念神经元的兴奋。
概念神经元与感官神经元之间连接通道的带宽是有限的。假设，各感官的二级处理阶段，也就是要素提取阶段的神经元群连接到概念神经元集中区的神经纤维有10根的话，那么如果它们也只有两种状态，即传递神经冲动的兴奋状态和不传递神经冲动的抑制状态，那么在一个瞬间，能向概念神经元集中区输入的不同信号模式就有2的10次方，即1024种可能，也就是对应的1024种概念中的一个。不同感官可以同时向概念神经元区输入，引起一个概念（如看到苹果，并听到读音“苹果”），或多个概念（如看到苹果，并听到猫的叫声），同一感官是否可以同时输入多个感念，有待进一步考证。除了输入，概念神经元也可以输出，例如看到苹果引起“苹果”这个概念神经元兴奋（输入），而同时在脑海里想起“苹果”这个读音（向听觉感官神经元的输出）。
概念神经元本身具有作为逻辑运算符号的能力，在逻辑运算过程中所操作和用到的概念如果输出到感官神经元，我们就是在进行有意识的思考。如果概念神经元的中途操作不对外输出，那么就是无意识思考，而当处理结果出来突然被从概念神经元集中区输出到感官神经元的时候，我们就觉得解决方案突然从脑袋里崩了出来。因为无意识思考时虽然概念神经元的活动不对外逐一通报，即不对感官神经元广播，但是思考所用到的概念，其相应概念神经元仍然是活跃和兴奋的。因此，当外界对思考过程正好要用到的概念有调用的需求时，无意识思考就会收到干扰而无法进行。所以，要诱发无意识思考，也就是灵感，最好的办法就是停止调用与这个问题相关的概念，例如停止苦思冥想这个问题，看看风景，听听音乐，进入发呆状态。这时，神经连接桥的有限带宽都用来调用一些与问题无关的概念，比如休息娱乐中碰到的事物，那么概念神经元集中区里面，那些解决问题要用到的逻辑运算符号就可以不受干扰地活动起来了。
PS.本帖曾发表于百度意识吧
