現在看來,我們其實已經比較了解大腦了,不是嗎?但為什么之前那位教授對問題“如果大腦總共包含的知識長度是1千米,我們已經在這個路程上走了多遠”給出的答案是“1厘米”呢?好吧,其實事情并沒有這么簡單。
如今,人人都能熟練地使用智能手機和計算機,每天都在使用互聯網與全世界溝通,對現代人來說這一點兒都不難,但是那些中間的過程——你的手機和計算機是如何工作的,互聯網究竟是如何讓你在瞬時內連接世界的……對此,你又知道多少?
大腦與這些東西有點兒類似。我們掌握了微觀的細節——我們完全了解了神經傳遞信息的方法;我們也掌握了宏觀的概念——我們知道大腦里有多少個神經元,知道主要的腦葉和結構負責控制什么,也知道這個系統會消耗多少能量。但是對于在微觀和宏觀中間的東西,即大腦各個部分究竟是怎么做到這些的,我們依舊一無所知。
對于大腦的工作原理,人類的無知甚至超乎想象。世界上最天才的科學家至今仍為此爭論不已,沒有一個人能夠說出個所以然來。
在大腦的所有部位和功能中,神經學家最了解的部分莫過于視覺皮質和運動皮質。以視覺皮質為例,科學家已經找到了它與現實世界的聯系。視覺皮質就好比一幅對應周圍環境的地圖,當某物體出現在你的視野中某個空間位置時,視覺皮質上代表這一空間位置的一小塊區域就會被點亮。當物體移動時,這個亮點也會隨著物體的軌跡產生相應的移動。如果你看到了現實世界中的某一個點,你可以從視網膜、丘腦,一路追蹤到視覺皮質上這個點對應的位置。
說得簡單點,我們在觀看周圍環境的時候只會看到一個三維的實體世界,比如當你看著一個杯子時,其實你看的不只是一個杯子,而是一堆像素,這時你的視覺皮質上可能有20~40處不同的映射。這些信息會以某種方式整合成一條信息流,在大腦中經過某種方式的處理之后,你只會認為自己看到的是一個杯子而不是一堆像素。換句話說,現代科學可以追蹤這些像素與大腦映射之間的關系,但是沒人能搞明白你的大腦究竟是怎么把這些像素整合成一個杯子的。
運動皮質是我們熟知的另一個大腦區域,科學家已經基本破譯了各個身體部位大致所對應的運動皮質區域。然而它們究竟是如何協同從而產生身體動作的,至今仍然是未解之謎。
例如,同樣是命令手臂做出動作,每個人的大腦和手臂之間都有一套不盡相同的神經溝通機制。神經不會說話,不會對著手臂說“動一下”,這是一種特定的電流活動模式,而且每個人的模式都不太一樣。我們需要身體可以順暢地理解“這樣移動手臂”,或者“將手伸向目標”,或者“往左移動手臂、往上提、抓住、以某種力度抓住、以某種速度伸出去”這樣的指令。我們做動作的時候不會想到這些,而是行云流水般地就把動作做出來了。所以,每個人的大腦都有一套跟身體交流的獨特暗號。
雖然大腦的神經可塑性讓我們變得如此強大,但這也導致我們的大腦變得如此難以理解,因為每個人的大腦的工作方式都取決于它之前塑造自己的方式,取決于這個人所處的特定環境和人生經歷。而且,神經已經是我們最了解的大腦區域了。更令人沮喪的事實是,如果是一些更復雜的運算,例如語言、記憶和算術,我們就更不知道大腦是如何運作的了。
因此,即使在了解了你需要知道的以及不那么需要知道的各種關于大腦的奇奇怪怪的知識之后,你也依然沒有解決關于大腦最核心和最本質的問題,即大腦是如何運作的。過去近200年間,科學家幾乎把所有的腦區都做了標識,但整個大腦的運作機制仍然是一個深不可測、晦暗不明的謎題。在將大腦細分為很多細小的單元之后,神經學家依然無法解釋這些單元是如何協同工作從而產生人類特有的知覺體驗的。
但是,少安毋躁。至少現在我們已經掌握了關于大腦的背景知識,接下來,可以正式開啟對“腦機接口”這個話題的討論了。