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大腦皮層和邊緣系統

科技 更新时间:2024-05-18 10:28:50

一直以來,我們都認為大腦是行為系統的主導者,我們想伸手就伸手,想擡腿就擡腿,想奔跑就奔跑……事實上真的是這樣嗎?

本篇我們将繼續探究行為的奧秘,以及人的有目的性、有導向性的“主動”行為又是怎樣被激發的。

無論是在靜止狀态、行走過程,還是因特異刺激而導緻的行為切換,大部分時候人的機體是處在可控狀态的,人的多級調節系統保障了行為過程的穩定性,不過,這種保障不完全由機體所決定,還有一個關鍵的因素,那就是支撐物

人在坐立、行走、睡覺等狀态下各肢體關節能夠呈現可控狀态,與人接觸地面、床椅等支撐物的觸覺反饋是分不開的,然而,由于我們經常處在這種狀态下,并将這種狀态視為理所當然,因而會較容易忽視觸覺反饋對身體行為和姿态控制的重要作用。當我們走在崎岖不平的道路上時,我們的雙腿會自動适應道路的深淺,這個适應性與環境施加的觸覺反饋對牽張反射的拮抗作用環路的影響密切相關。從機體完全缺乏刺激信号所引起的手足無措狀态,到環境支撐物施與的感覺反饋信号導緻的身體平穩,從中我們可以看到,機體節律運動狀态的收斂有一個重要的前提,那就是環境支撐物的參與。以第三方視角來看的話,在機體趨向穩态的過程中,節律運動組件、支撐物、高級調節中樞共同組成一個完整的運動調節系統,支撐物是這個調節系統的一個經常性變量,這個變量一旦确定,就相當于給調節系統一個明确的邊界,調節系統的振蕩區間就收斂于這個邊界,支撐物的改變,調節系統的邊界參數也相應的改變,且逐漸收斂并與支撐物達成狀态協同,因此,機體的運動調節系統是一個自适應于支撐物的穩态調節系統。在個體具備基本的行為能力的情況下,這個适應性是始終存在的,隻要有重力存在,隻要有支撐點存在,基于牽張反射的調節系統就會收斂于一個自适應的均衡狀态,這個狀态通常是由環境所給予的,所處環境改變,收斂的狀态也會有所改變。換句話說,機體的随意動作是受環境信息所調制的,當缺乏環境信息反饋時,機體的随意動作無法有效收斂,直至随意動作捕捉到了明确的觸覺反饋,機體才具備回歸穩态的基礎。

大腦皮層和邊緣系統(人體底層有一套)1

人适應于環境支撐物并達成狀态協同的過程,與基底神經節、前庭器官、小腦的調節作用是分不開的,其中基底神經節負責底層節律運動的調節,前庭器官對肢體是否處于加速、減速運動狀态、非直立狀态高度敏感,而對處于靜止狀态或勻速狀态不敏感,前庭器官是衡量機體是否處于穩态的一個重要校驗組織,小腦則是對總體的動作進行調節收斂。

當整個機體因為支撐物的存在而處于平穩狀态時,機體的局部關節實際上仍然具備自适應性,我們先通過幾個案例來說明這一點。行走時,如果右腳額外增加負重而左腳不加負重,則右腳所需力度更大,機體依然能夠平穩前行并很快适應這種狀态,如果去掉負重時右腳的肌肉張力仍能夠短暫保持,并明顯的感覺到左重右輕,需要一小段時間才恢複正常;如果左腳因為踢到了鐵闆導緻鞋底膠面開裂,繼續行走時膠面就會垂下來,此時左腳通常會擡得更高,機體同樣能夠平穩前行,當換穿新鞋時,短暫時間内左腳依然會習慣性的擡高。基于雙腳的這種自适應調節可能給人的感覺并不直觀,因為雙腳除了适應地面外,還擔負起支撐身體平衡的作用,基于手的自适應調節則更能說明問題。

大腦皮層和邊緣系統(人體底層有一套)2

康斯塔姆-試驗

有一種看起來比較怪異的現象,被稱為康斯塔姆現象(Kohnstamm phenomenon),其過程是這樣的:實驗者站在牆邊約20厘米左右,雙手自然下垂伸直,輕擡靠牆的那一隻手(繼續保持伸直),用手背頂住牆面(力越大越好)并保持40~60秒,然後收回并放松大腦,此時頂牆的那一隻手開始自然的向上擡起,彷佛着魔一樣。這一實驗對大多數人都是有效的,這一過程實際上就是一個典型的肢體适應環境的過程,隻不過因為适應過程較長,而使得這一适應性得以短暫延遲,從而給人一種非常奇怪的感覺。相對于雙腳來說,對于手的動作,我們的直覺會認為它一定是受意識完全控制的,康斯塔姆現象則進一步說明了,我們的手同腳一樣,也會根據觸覺反饋力度而自适應于環境,這個過程不完全依賴于意識的控制。當我們坐着時,手上把玩各種各樣的物品,雙手會适應物體的大小、物體的重力,從而達到物體的狀态與手的狀态的協同異動……

對于人體來說,其關節自由度是比較高的,并且每個關節都有相互拮抗的肌群存在,機體在适應環境的過程中,實際上是所有與環境物質産生接觸的部位的自适應過程,在這個過程中,局部關節由底層節律運動進行适應性調節,整個肢體則由小腦、前庭器官來進行總體穩态收斂,因此,我們站在地上能夠平穩,我們吊在單杠上也能夠平穩,我們騎上單車也能夠平穩。在所有關節都在不斷的去适應環境物體的過程中,整個肢體在什麼樣的情況下能夠達到平穩,局部關節在什麼樣的幅度内、什麼樣的組合範圍内的适應性運動能夠不影響整個肢體的平穩,又在什麼樣的情況下會影響整個肢體的平穩,這些都是在成長過程中逐漸摸索實踐出來的,尤其是在嬰幼兒成長期。總結來說,機體的穩态建立在與環境物質的耦合基礎之上的,沒有與環境物質的耦合,機體的随意動作将全面觸發。隻有一個環境物質與機體耦合,那麼機體的局部關節不僅會适應該物質,整個機體的平衡也依賴于該物質的支撐,如果有多個環境物質與機體耦合,在支撐物實現對機體的總體平衡的基礎之上,其它物質也會建立與機體局部關節的耦合平衡。

大腦皮層和邊緣系統(人體底層有一套)3

對于一個剛出世的嬰兒來說,很難說它是存在特定的行為動機一說的,周邊環境中的所有一切都是新奇的存在,從嬰兒開始,對所有的新奇目标進行探索,實際上相當于嬰兒遍曆所有行為方式的一種起始,正是有了這種随機性探索,才為穩态調節系統逐漸分化出總體行為的協調性、穩定性提供了豐富的素材,那些不協調的動作會被抛棄,而那些穩定協調的動作會逐漸沉澱下來,個體的行為能力在反複的訓練下初步形成。這個邏輯看起來是合理的,從深度學習的角度來看,前庭覺為行為訓練提供了一個獎勵分化機制,而特異目标牽引為行為機制則提供了豐富的動力素材,于是初始完全無序的行為終究升級為有序協調的行為。這裡的問題在于,特異目标是否就是牽引人的行為趨向的閥門呢?雖然不能給這個問題下定論,但是有極其大量的證據顯示這一機制的可行性。

大腦皮層和邊緣系統(人體底層有一套)4

波士頓動力公司的Handle機器人能夠自動趨近标有二維碼的箱體,部分較為先進的掃地機器人能夠自動趨近地面垃圾物并進行清掃,掃碼槍、手機能夠識别不同的條形碼或二維碼,這些系統充分說明了,多刺激信号組成的組合符号編碼能夠引發智能系統的特定反應。與之相對應的,人的視覺、聽覺等感知系統同樣具有識别各種組合信息的能力,并且能夠一次性識别多個目标,在這種情況下,存在有關鍵特征的特異目标更能成為感知的焦點所在,與特異目标關聯的信息傳入流量更大,也就更能成為觸發行為系統特定反應的主導者。前文中列舉了許多特異目标牽引行為的諸多案例,它們也間接證明了這一機制。特異目标存在時,會指引人的行為,特異目标突然消失時,人的行為失去了标的,牽引行為也會受到影響。

綜合而言,人的行為系統的基本原則就可以概括為:感知系統的焦點信号牽引了行為趨向,同時感覺系統的反饋則實時收斂行為,使得機體的運動過程始終保持平穩。在一個開闊的視野中,必存在吸引個人目光焦點的特異特征,從而牽引個人的行動方向,而在一個局部的眼前物件上,也通常存在更加細化的特異特征,從而牽引個人對細節特征的作用接觸,特征的相對距離、相對方位的不同,也造成了所牽引的行為的不同。這種從感知目标牽引到與目标作用時形成感覺反饋的過程,稱為機動過程。之所以命名為機動過程,一方面是因為啟發行為的過程并不完全是意識主導的結果,它同視覺對感知焦點的分化機制一樣,同樣存在一個非意識主導的機械性傳導過程。另一方面,機動體現出一種随機性,這種随機性正是創造有目的性、主觀性行為的前置條件,在下文中會進一步講解到,沒有這種随機性機動,關系認知将無法建立,意識也就不會接管随意行為。

機動是動機的反置,兩者不僅在組詞順序上反置,在行為和認知的邏輯上也剛好反置。動機體現一種主觀意識,它暗示行為是認知的呈現,是認知主導的結果,而機動體現一種客觀的非意識狀态,同時也展現出一種随機性。機動同時,也催生了認知,機動與動機兩者相輔相生、嵌套耦合,因此很多時候較難分清意識性和非意識性之間的界限,隻有從觸發條件和曆史認知中梳理其中的邏輯關聯。


大腦皮層和邊緣系統(人體底層有一套)5

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