是脑控还是脑生机制？

Is it brain control or Brain production mechanism?

------意识研究的探讨(二)

都世民(Du Shimin)

摘要：本文讨论大脑的运行机制，脑的运行是起控制作用，还是有意识和智能产生。从视觉感官看这一问题，相是由心产生，还是像由脑产生？视意识是由脑生还是由心生？

关键词：脑控，脑生，意识

近日，学术期刊《细胞》上发表了一文：“大脑运作的真正方式或被揭示”。这项研究来自Salk研究所的Xin Jin教授团队。笔者讨论此文实为“意识研究”的探讨。这篇新论文是讲鼠脑的神经运作，没有讨论鼠有无意识。很多脑研究都是通过动物实验来推理人脑。这篇文章是第一次提出脑有控制功能吗？其实不是。[1]

脑控制视觉的“奥秘”[2]

2008年4月7日，上海科技报引自新华社4月6日电，中科院生物物理研究所王书荣研究员及其博士生一项研究发现“眼睛扫视抑制的脑内神经回路”，将有望解决这个谜团。此成果发表在《自然神经科学》网络版上。这是十年前的科技报道。

众所周知，人和许多动物的眼球会频繁转动。为什么要转眼球，生物和生理学对此称作扫视。电子学的说法是扫描、跟踪、识别。通常人眼以500度每秒以上的速度，将视线从一点飞移至另一点，从物理学枧角看，眼球快速转动时，所有物体的像飞快扫过视网膜表面，如此之快的扫视，外界世界看上去应该是模糊的一片，但是我们却没有感到外世界摇曳不定，物体仍然清晰可见。因此可以认为人脑巧妙地处理了视觉上物理学与生物学之间的矛盾。但其中脑机制却一直不为人所知。这是物理学界介入生物学的研究，以一种独特视角介入跨学科研究。

王书荣研究员与其学生以家鸽视觉系统为研究对象，发现了实现“眼睛扫视抑制的脑内神经回路”。因为家鸽的视觉通路构成与人和其他哺乳动物是类似的，因此也就有与之相似的视觉认知能力。

王书荣课题组在家鸽的5个脑区里记录到300个神经元，分析了它们在扫视期间与其前后的放电频率的变化和时间进程，发现脑干网状结构中缝核复合体间，在给眼外肌发出扫视信号的同时，也将其拷贝或伴随放电信号发给视动震颤核团，並由此通过视觉丘脑上传至大脑视觉中枢。使扫视期间视觉信号受到抑制，因此扫视时，模糊图像“视而不见”。扫描后又增强视觉神经元兴奋性。

不难看出，物理学与生物学结合，在飞鸽视觉试验中，发现的“视而不见”与脑控视神经有关系。涉及五个脑区、300多个神经元。观测了眼球转动导致视线扫描时发生的过程。这是脑控机制的早期报道。这里看不出视意识的产生机制。

小鼠按杠杆的脑控机制[1]

Salk研究所的Xin Jin教授团队研究发现，在小鼠按下杠杆时，大脑中的 D1 与 D2 神经元得到了激活。它们在大脑纹状体中占了细胞的大多数，且对于行为的学习与执行有着潜在的作用。研究者们使用光遗传学技术或白喉毒素，分别去激活和抑制这些神经元。而这个简单的实验，揭示了 D1 和 D2 神经元对于行为的重要控制作用。

研究结果指出，大脑可能有着三层调控机制:

最低的一层按顺序执行行为，调控就像是低级的管理人员一样，负责项目的每个细节；

中间一层则在每个步骤的转化时激活神经元，好比是中级管理人员，在两者之间充当沟通者；

最高的一层只在行为开始和结束时有所参与，就好像是公司的高管，主要负责项目的启动和完成。

这篇论文阐述了鼠脑的控制机制，脑控鼠按杠杆时脑内运行过程的理解。这个比喻將枝术问题转向行政化管理。这三个层面有无意识？如果有脑产生的意识，这意识是什么表现形式？它是怎么产生的？

如果没有意识产生，只表明脑有控制功能，脑在执行指令，实施对运动的操控。

这两种解读哪一种想法靠谱，分三层执行行为操控，说明操控行为不会一步到位，但每一步操控都有不同身份的操作者在进行，这就暗示有操控者的意识的存在。研究者怎么证明这一比喻的正确？笔者不能理解这一比喻的措辞的严谨。只能理解操控有几个步骤，不是一步到位。大脑的操控是在执行某种指令，这指令的产生是否来自脑中枢，有待证明。

脑控与脑生机制的讨论

在这个世界上有很多自控系统，大的系统有航天系统、洲际导弹发射系统、反导系统，通常见到的各类生产线自控系统，无人机操控系统、各种武器的操控系统等都是自动运行的。这些操控系统都有电脑在执行各种指令，实施各种各样的操作。必须指出这些电脑都受控于系统外的各个控制中心，这里有人发出指令。这些指令是通过各类系统的接口输入，逐级下传，在执行指令中还有检測系统反馈信息，纠正各种故障和发出报警信息。

上面所述的两篇论文写成的科技报道，所揭示的问题是大脑的运行机制，是起控制作用还是产生各种意识的作用机制？例如，

1）人眼能扫视、分辨、识别、跟踪，这些功能是怎样实現？怎样操控？完成这些功能中有无意识产生呢？

2）鼠的“舞步”是研究者事先训练的，在饲养小鼠的笼子中，他们一左一右装上了两根杠杆。如果小鼠按“左 - 左 - 右 - 右”的顺序按下这些杠杆，就会得到奖励。通过对鼠脑中神经元观察，发现神经元如同雪花一般，它们对鼠的行为的学习和执行有潜在的作用。研究者分别用两种方法：一是激活；二是抑制。也就是光遗传学技术和白喉毒素两种方法。对神经元调控指令是研究者所为，不是鼠自己所为。笔者认为鼠按杠杆试验不标明有意识形为产生；

3）人眼辨别“明亮”与“昏暗”有意识产生吗？

人眼由明亮环境进入昏暗环境时，可以逐渐适应这一环境，从看不见到看见周围事物，这一变化是因为意识导致的吗？其实不是，生物学研究结果给出了以下答案，眼睛视网膜上有两类感光细胞，生物学称作视锥细胞和视杆细胞两类，在明亮环境中是视锥细胞起感光作用，这是视锥细胞与波长的关系决定。与细胞的形状、尺寸(包括直经、锥角、长度)、视色素、细胞间距等因素有关。

但在昏暗环境中，光的波长发生变化，以致于視细胞由视锥细胞交班于视杆细胞，它是杆状，其形状和尺寸都与视锥细胞不同，它们执行昏暗环境中感光功能。视细胞向内还有双极细胞、神经节细胞等组成的网络完成不同偏振光的合成，形成视觉和色觉，这些神经纤维中有控制信号，这些控制信号较复杂，有上亿视细胞的同步信号、视锥细胞与视杆细胞转换信号、有电磁波信号变为电信号的控制，这些控制信号由脑完成，直通神经中枢。也就是说人眼对明暗的分辨没有意识产生。但不等于视觉形成中却无意识产生。比喻人眼形成色感与人眼结构及机理有关。但在仔细分辩各种颜色时仍有意识产生。这往往是复杂过程，包含反饋机制。

4）脑控机制与脑生意识的机制似乎并存，也有混淆之处。上面两个实例是从视觉和运动控制提出脑控运行机制。人的功能有很多种，要揭示各种功能的控制机理与脑的关系仍有很多工作要做，关键是控制运作不是一步到位，有层次之分，有先后之别。更重要的是要有系统观，由此导出系统、分系统、子系统、模块等不同层次的控制，都与脑有关联。

5）我们人类是脑想还是心想，这是東西方文化碰撞的焦点之一。文[4]的观点是脑想，但没有搞清楚。文中小标题：“脑子里怎么想的”还是个谜，研究者认为是脑想，不是心想。研究者们想绘制大脑神经元数字图谱，这三维图谱怎么处理宏观到微纳层面之间座标变换及其连接方式？想通过这种方法证明脑想的运作模式。是860亿神经元或是千亿神经元绘制成三维数字图谱，这一思路来自西方国家，这其中没有钱学森先生提出的人体巨系统观念，这样能搞清楚大脑运行机制吗？笔者奇怪的是研究者又以“让“读心术”这种超能力成真”为小标题，提出读“心”概念，这读“心”是什么含义？是心想还是脑想不清楚？令人不解。心想与脑想是一回事还是两码事？笔者认为不能混为一谈。

“有了脑科学大数据资源，再用一个‘脑电帽’传感器，可以让‘读心术’的超能力成真。”这一说法是否可行？与欧盟思路有相似之处。这大脑内连接有可见部分也有不可见部分，这脑电帽传感器是无线还是有线传揄？这种构想能表示人脑的复杂非线性系统吗？

总之，脑运行模式的研究任重而道远。不同的方法和不同的思路是必然的，但是中国人应该有自己的独特思维模式，才有创新可能。

参考文献

[1] Cell 重磅：华人学者也许找到了大脑运作的真正方式，科技姐说 百家号06-2910:05。

http://baijiahao.baidu.com/s?id=1604570607433628939&wfr=spider&for=pc

[2]我国科学家发现大脑控制视觉世界清晰而稳定的“奥秘”，上海科技报引自新华社4月6日电，2008年4月7日.

[3]钟振余，大脑模块化功能：认识与认知的神经机制（6），来源：科学网，2017-2-6 17:55 。

本文来自钟振余科学网博客。
链接地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-1724380-1031935.html 

[4]想知道大脑如何运作？先画一张脑数字图谱，来源：科技日报，2018-06-07 14:40