愛因斯坦一語道破想像力的奧秘:高密度的神經元連接

2020-12-17 小務虛

上一篇我們主要介紹了大腦的記憶力原理,本篇我們將進一步介紹,如何全面的打造一個有想像力與創造力的大腦。

愛因斯坦是公認20世紀最聰明的天才般的人物,其死後,科學家想從他的大腦找到與智慧的關係,結果發現愛因斯坦的大腦只有1230克,比正常男性1400克少了170克,令人大跌眼鏡。

那麼,愛因斯坦的創造力與想像力到底源自哪裡?

愛因斯坦自己並不認為他的成就及創造力源自於他的聰明才智,他並不認為他是天才,他只是花更多的時間去思考問題,用他的話說:「與問題待得比一般人更久些」。

並不是我很聰明,而只是我和問題相處得比較久一點。It's not that I'm smart,it's just that I get along with problems a little longer. --愛因斯坦

對於想像力與創造力,愛因斯坦更是把它放到了核心的位置。

想像力比知識更重要,因為知識是有限的,而想像力概括著世界上的一切,推動著進步,並且是知識進化的源泉。嚴格地說,想像力是科學研究中的實在因素。 --愛因斯坦

於是,我們可以初步得出結論,是想像力與創造力成就了愛因斯坦,而想像力與創造力,竟然與大腦的大小關係不是很大,至少不是直接的正比關係。

那麼我們就要追問,「想像力與創造力」到底是怎麼來的,難道愛因斯坦所說的「與問題待得更久一點」,就真的能打造出一個具有創造力與想像力的大腦嗎?

要搞明白這些問題,我們得從大腦的神經元原理說起,這是一切的基礎。

神經元

神經元細胞是我們大腦裡面的主要組成部分之一,今天神經科學的大多數對大腦的理解,來自於對神經元細胞的跟蹤與分析,因此,大腦的幾乎所有的能力,都跟神經元細胞有密切關係,特別是被我們稱為學習的能力。

我們先來認識一下神經元。

實際上,神經元不僅僅存在於我們的大腦,還存在於我們身體其他部分的神經中樞,定義所有這些不同部分的神經元的其中一個要點,就是它們主要就是用來傳遞信息的。

我們可以把學習的效率,或者記憶的效率,先簡單理解為信息在大腦裡面傳遞的效率,而它涉及兩部分的效率:

信息在單個神經元內傳遞的效率。【軸突】信息在神經元之間傳遞的效率。【突觸】如下是一個神經元的示意圖,這個神經元主要是為了表達它具有長軸突的效果,比如它可以直接從腦幹一直到腳,實現最高效率的信號傳遞。

一個具有長軸突的神經元

這就是神經元信號傳遞的第一個特徵,即信息首先以電信號的形式在單個神經元內傳遞的,於是,如果要加強信息在單個神經元內傳遞的效率,那麼其中的關鍵就在於加強信息在軸突上的傳遞。

比如軸突就相當於一個大樹的樹幹,樹根吸取的水和營養傳遞到葉子上的效率,其中對傳遞效率影響較大的就是樹幹。

因此,在軸突上,有一層纖維素髓鞘包裹著,這層髓鞘的厚度,就會影響著信息的傳遞速度:

髓鞘越厚,傳遞得越快。髓鞘的厚度與這個軸突是否經常被激活有關。軸突經常被刺激,細胞體就會分泌相關的蛋白質來強化髓鞘,使得它能夠更高效的傳遞信息。

軸突上的髓鞘

請注意,如上兩張圖,只是為了表明概念,因此,圖片只是一個簡化版的神經元,實際上,每個神經元可發出多達8000個左右的連結,所以它的更形像的表示,應該如下圖所示:

神經元上大量的樹突

這裡也只是表示樹突,這是接收信息的,所有的信息匯集後,會通過細胞體,然後通過軸突形成大量的分支分發到其他神經元。

這種神經元與神經元之間接收信息或者發送信息的埠,就叫做突觸。

突觸

如下這圖是一個突觸的示意圖。

突觸是神經元與神經元之間的「連結」,說突觸是神經元之間的連結,而實際上「連結」並不實際連結在一起。

這就好比,人與人之間的溝通,包括任何形式的溝通,比如聲音,眼神及肢體語言,這些人與人之間的信息傳遞,人與人之間的連結,也不是實際上連結在一起的,而人與人之所以能夠實際所有這些信息傳遞,本質上就是由大腦裡面的這些突觸實現的。

所有的信息表達為結構體與結構體之間的,在大腦神經元系統中就表達為突觸之間的信息傳遞。

一個突觸

與信息在神經元內進行「無區別」的電信號傳遞不一樣,信號在突觸上的通過化合物【神經遞質】實現「有區別」傳遞的,而所謂的有區別,指:

同一個信號,可以根據需求靈活的傳遞給大量其他神經元。兩個神經元連結的傳遞效率,主要由突觸的效率決定如下圖所示,一個電信號沿著軸突來到了【突觸前膜】,從而激發囊泡將其運載的神經遞質釋放到突觸間隙中,神經遞質再與突觸後膜上的受體結合,於是就將信號從一個神經元傳遞到了下一個神經元。【電信號->化學信號->電信號】

在同一個神經元細胞內,電信號的無區別傳遞,主要指具有相同的速率並且只有固定的目的地,而突觸正好相反:

同一個神經元細胞上的信號,傳遞到不同的突觸時,突觸的結構決定著會有不同的速率,並且一個信號 ,可以傳遞給大量其他神經元,理論上,可以同時傳遞給高達8000個其他神經元。即同一個神經元可以發出多達8000個連結。同一個信號 ,可以根據新的需求,實時建立新的突觸連結,這就是大腦可塑性的的一個最關鍵因素之一,它就是我們終身都能形成新行為新習慣,學習新東西的基礎。任何一個新動作,新想法,新理念,都意味著一個新的突觸的形成。

信號傳遞後突觸後膜,激活下一個神經元

神經元的連結密度【創造力與想像力】

我們的大腦裡據說在800億之多的神經元,但是神經元的數量並不是固定不變的,不同人的神經元數量也是不同的,我們可以簡單的理解為,新行為與新信息,都會刺激海馬回等區域再生神經元,而這些再生神經元,或者是已經存在的神經元,如果沒有新行為與新信息的刺激,則沒用的神經元會被回收。或者會被其他一些功能區域徵用,這就是大腦的【用進廢退】原理

但是大腦的神經元多,並不代表神經元的密度就高,神經元的密度,是信息傳遞的一個核心關鍵,也是我們學習與創造力的一個關鍵。

它表達為,某一片區域的神經元之間連結的密度。

如下圖所示,是同一隻貓同一部分的同一個神經元幼兒及成年後的神經元連結數的對比圖。

神經元連結數

這張神經元連結數的變化的對比,是理解創造力,想像力甚至智慧的關鍵。

我們可以用這張圖所展現的原理,來大概推測為何愛因斯坦的大腦比常人少170克,但還能具有如此強大的想像力,達成如此高的成就。

我們在文章開頭提到了愛因斯坦說的一句話:「並不是因為我聰明,而只是我與問題比一般人待得更久一些」。

很多人,聽到這樣的說法,會認為這是愛因斯坦的一種謙虛的說法,而實際上,從大腦神經元原理來分析,這個「與問題待得更久一些」正是符合大腦神經元連結密度的原理的

它正是打造想像力與創造力的核心步驟。

最簡單最直接的證據,就是上面這圖腦神經元圖,正常人,他長大後,他的神經元的分叉反而是萎縮的,因為他的生活裡面,更多的都是習慣性的行為,都不是主動的思考行為。

而主動的思考,就是構建神經元連結密度的第一步。

主動與被動

而實際上,主動思考,並不是那麼簡單,也並不是我們很多人所想像的那樣,它遠遠超出我們的理解範圍。

就人體來說,我們同時存在主動思考與被動思考的能力。

或者我們應該這樣子來理解,不僅僅限於思考的範圍,只要涉及主動調動我們的意識的,就是在塑造與強化神經元的有效連結。

它在我們的生活裡面,表達為顯意識與潛意識的能力。而這兩者,是很容易混淆的。

我們在前面的幾個章節中,都有重點討論了顯意識與潛意識,其中介紹了兩篇正念的文章中提到,正念的專注當下,就是調動顯意識的過程,也就是正念的第一核心,就是專注力,就是主動的過程。

如果有嘗試過進行正念或者冥想的讀者,一定會感覺得到,自己的注意力,時不時的就跑了,不自覺的不在當前的事情上了,跑到那些最吸引我們的事情上了,當注意力跑了的時候,就是被動的過程,就進入了我們在之前的文章中介紹的默認模式網絡(DMN),也就是進入自動化的「我執」區。

因此,我們之前也有文章指出,我們的日常行為,98%以上的都是自動化的潛意識在控制,只要是涉及是自動化的習慣與行為,全部都不是在強化與塑造我們的神經元連結。

這就是為什麼,如果你不去有意識的調動,在日常生活裡面,只要是跟著本能走,最終你的大腦的神經元,就會變得跟如下這圖的右邊一樣,極少的神經元分叉,神經元又粗大,又稀疏。

長大後神經元變得又粗大,又稀疏

又粗大,又稀疏意識著,不僅僅某些習慣動作行為更自動化更有效率了,同時,所以與這些更強大的模型對比的弱模型,越會被這些強模型抑制,它就是一個人為什麼隨著年紀越大,變得越來越固執的原因。

我們經常說一個人成年了,成熟了,有自我主見了,不再問一下無釐頭的問題了,這往往是對一個人的肯定,然而從神經元的角度來說,這正是另一個悲哀人生的開始,當我們不再不斷的追問,不斷的思考,不斷的嘗試新動作新行為的時候,我們的大腦神經元,隨即也不再新生,突觸也不再形成。

僅僅是這樣一個習慣,就會造成人與人的極大的區別。

神經元如果沒有新行為及新想法的刺激,它是不會長出新的分枝。

比如,正念有一個核心,就是要求我們做任何一件事件時,都把注意力放在眼前的那件事情上,從各個維度覺知它,比如它的顏色,手感,質地,聲音及味道等等。

當我們專注在這些事件上時,沒一會,發現注意力跑了,由於我們覺知著注意力,當注意力跑到了另外一件事情上時,我們知道它跑到哪裡去了,覺知那件事,然後繼續回到當前的事情上。

也就是整個過程,不管注意力去到哪裡,它都在我們的覺知之內,如果整個過程都在你的覺知之內,稍後你坐下來反省反思時,整個心理過程,你都是可以反過來審視的,你就可以知道,你當時的感覺及感受,你在擔心什麼,你在怕什麼,你在焦慮什麼,所有這些,都在你的覺知之內。

這就是正念的主動過程,它跟我們的主動學習的道理是同一回事。

它的直接形象的道理,就跟倫敦計程車司機與公交車司機一致,公交車司機路線固定,因此,不用主動用腦,都是本能潛意識腦自動化控制的過程。而計程車司機路線靈活變化,是必須調動主動意識去規劃的路線。

這裡的關鍵就是,當一個行為自動化進行時,它就不是主動過程,比如我們上一篇文章中提到的,你開始學單車時,學開汽車時,都必須調動顯意識的主動注意力,進行編碼與強化學習,這就在激發神經元新生連結,構建與強化突觸。

而當你學會了踩單車,學會了熟練開汽車時,新神經元連結基本就不再形成,因為它已經自動化了。

再比如,我們在用眼睛看一本書,閱讀一篇文章,看一部電視的時候,只要我們沒有停下來思考,這些過程就基本是自動化的過程,因為我們的注意力,同一時候,只能在一件事情上,我們必須用注意力,去編碼這件事情,這個過程新的突觸才會形成,然後才能存儲到記憶裡面

因此,即使是很多我們認為是在學習的事件,本

質上也是沒有形成新的連結的過程,也就是是無效的學習的過程。

思考與想像力

現在進入重點,我們上面一步,主要強調主動調動注意力,這是第一個關鍵步驟,這是我們想像力構建的前提,所有的記憶力與學習的過程,首先都必須調動注意力,也就是調動我們的顯意識的過程。

而注意力的核心之一,即它同時只能在一件事情上。

只要有另外一件事情幹擾著,注意力即會不成立,這就是為什麼專注力非常重要的原因。

請注意所以的一件事情是指感官的一個通道,即同一時間同一瞬間,我們的顯意識即前額葉只能處理一個感官通道的一件事情。

有了注意力,知道我們是在調動顯意識,那麼接下來的重點,就是打造連結在一起的神經元網絡,我們在上一篇把它稱為:成片的神經元,如下圖所示

成片的神經元

或許有人會疑問,難道我們的大腦的神經元,不就是成片的神經元嗎?

這是不同的概念。我們借如下這個例子來理解成片的神經元的重要性:

如下這圖,是我家娃切水果的方式,我從來不敢想像,水果還能這樣切。

千變萬化的水果

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