当一个人在实验室实验中观看一张多毛的、逼近的蜘蛛或一条滑行的蛇的照片时,科学家通常会在该人的大脑深处看到电活动增加的标记,在一个称为导水管周围灰质 (PAG) 的区域。当笼中的老鼠闻到猫的味道并僵住时,科学家们观察到老鼠的 PAG 也发生了类似的变化。显而易见的结论是什么?PAG 控制哺乳动物在威胁情况下的战斗或逃跑反应。
但是,如果大脑没有专门用于战斗和逃跑的回路呢?人们显然会体验到威胁,但威胁检测真的是大脑的主要模式,并拥有其自身的神经回路吗?来自我的实验室和其他地方的大量最新证据表明,我们并非在生活中不断地检测威胁并以战斗或逃跑回路做出反应。相反,大脑主要通过预测而非反应来运作 。 所有大脑都在不断预测身体的需求,并试图在这些需求出现之前满足它们。它们寻求减少不确定性,以便在仅部分可预测的情况下生存和发展。
减少不确定性需要能量。对于大脑来说,这是一项代价高昂的代谢支出,如果足够强烈或持久——例如在政治动荡、经济或个人困难、疫情或气候变化时期——代谢负担会让人感到痛苦或完全精疲力竭。这种痛苦表明你正在做一件非常困难的事情:在一个瞬息万变、不确定的世界中预见未来。
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为什么人们相信战斗或逃跑回路存在?这种观念属于一种流行的但过时的关于大脑进化和功能的想法,称为“三位一体大脑”。根据这种想法,人脑进化为三个层次——一个用于本能和冲动,一个用于情感,一个用于理性——像千层蛋糕一样排列。最深的一层,你所谓的蜥蜴脑,包括 PAG,据推测容纳了在爬行动物中进化出来的神经回路,以避免威胁、寻找食物和争夺配偶。随着时间的推移,故事继续说道,古代哺乳动物进化出了一层用于情感的大脑回路,称为“边缘系统”。这包括一个称为杏仁核的区域,该区域已被称为恐惧或情感的家园。最终,某些哺乳动物,特别是人类,据推测进化出了位于大脑区域(称为新皮层,其中“新”表示“新”)的用于高阶推理的最顶层回路。根据这种想法,新皮层努力控制我们所谓的内心野兽。
这种由本能、情感和理性部分组成的三层混合体的根源可以追溯到古希腊柏拉图讲述的一个道德故事。他将人类的心灵描述为由人类驭车人控制的两匹野马。用现代术语来说,这个故事是这样的:你的大脑是理性和冲动与情感之间的一个战场。当你的理性大脑控制住你内心的野兽大脑时,你就是一个好人:健康、成熟和公正。有时,当你的野兽占据上风时——诗意地称为“杏仁核劫持”——你就是幼稚或邪恶的。如果理性无法控制你内心的野兽,甚至可能表明患有精神疾病。
如果你对进化有所了解,你可能已经怀疑这个故事中的某些东西是不对劲的。首先,哺乳动物并非从爬行动物进化而来。这个星球上唯一拥有蜥蜴大脑的动物是蜥蜴。但这里有一件你可能不知道的事情:由于分子遗传学的进步,科学家们发现非人类哺乳动物拥有与人类相同类型的神经元——甚至包括那些在被误称为“新皮层”中的神经元。人类、小鼠和其他哺乳动物的大脑在肉眼看来差异很大。然而,它们的生物学组成部分是相同的。(不同的是这些大脑发育的时间。)甚至爬行动物也拥有许多与我们相同的组成部分。
此外,科学家们早就知道,没有专门用于情感的统一的边缘“系统”。而被误称为新皮层的区域,正确地称为大脑皮层,并不是理性的家园。那么,这让战斗或逃跑的故事走向何方呢?我们可以在三个相当新的科学证据来源中找到答案。
第一个来源来自强大的大脑扫描设备。一种非常流行的扫描技术称为功能性磁共振成像 (fMRI),它使用大型磁铁来测量大脑血流量的变化。这些血流量变化被认为可以反映某些类型神经活动的变化。磁铁强度以特斯拉为单位进行测量。典型的脑成像实验使用三特斯拉磁铁,它无法精确定位小而深的大脑区域,例如 PAG。然而,随着更强大的七特斯拉磁铁的出现,科学家们可以用更高的精度窥视深层神经元簇。我的实验室最近观察到,PAG 活动的变化发生在非威胁性的日常任务中,例如将屏幕上的一个字母与另一个字母进行比较。
因此,如果 PAG 不是专门用于战斗或逃跑,那它在做什么呢?解剖学联系表明,PAG 调节和协调你的心脏、肺和身体的其他系统与你所谓的边缘系统和新皮层。而且它不仅在你体验到威胁时这样做,而是在所有时间都这样做——无论你是情绪高涨、沉思、熟睡还是在阅读一篇关于大脑的引人入胜的文章。在受到威胁的时刻,例如在我之前描述的小鼠和人类实验中,PAG 只是工作得更努力。(顺便说一句,这种解释暗示了解释为什么所谓的抗焦虑药物可以控制焦虑症而无法治愈焦虑症的原因之一。它们针对的不是专门用于焦虑或战斗或逃跑的大脑回路,而是简单地调节身体的回路。)
我们应该重新评估战斗或逃跑故事的第二个原因是来自小鼠研究。在这些研究中,动物可以自由漫游,当这些小鼠遇到潜在威胁时,例如捕食者的气味或新奇事物,它们通常不会冻结、战斗或以一个简单的动作逃离那里。更常见的是,它们会飞快地跑开,然后猛地向前冲,在躲避和接近之间来回摇摆。当我的女儿小时候在海滩上玩耍时,她会在水边做类似的事情:朝着海浪跑去,然后又跑开,一遍又一遍地将脚趾浸入海浪中。同样,小鼠似乎也在寻找更多信息,将脚趾伸入一个模棱两可的境地,试图减少其周围环境的不确定性。
第三个证据来自过去 20 年来关于大脑预测能力的雪崩式研究。在日常生活中,你可能会觉得你对各种威胁或安全的事物做出反应。你看到一辆汽车向你猛冲过来,你畏缩了。你读到一条来自亲人的短信,你笑了。你听到一声喷嚏,转过身去以避免细菌。你闻到巧克力蛋糕的香味,你会流口水。用科学术语来说,你遇到一个刺激,然后做出反应。然而,现有最佳证据表明,你的大脑不会对世界做出反应——它会提前预测如何行动以及在下一刻体验什么。
这种猜测发生得如此迅速和高效,以至于你不会体验到自己在做这件事。你不会通过转过身来对某人的喷嚏做出反应。当他们稍微移动头部,准备打喷嚏时,你的大脑会利用其丰富的过去经验来预测即将发生喷嚏的可能性,并为你制定一个转过身去的行动计划。这些运动准备也让你准备好听到和看到喷嚏,这一切都在喷嚏发生之前。来自每只眼睛的视网膜和每只耳朵的耳蜗的信号要么证实这些预测,要么调整它们,以便你的大脑下次可以更好地预测。这个花哨的名字叫做“学习”。
像其他所有动物一样,你也有基本需求。为了吃饭、喝水和处理生活的其他必需品,你必须在世界上活动——这个世界瞬息万变,并且只是部分可预测的,居住着其他可能忽视你、吃掉你或美味可口的生物。这个世界本质上是不确定的,而不确定性在代谢方面是昂贵的。在不确定的情况下,你的大脑必须组装多个预测和多个行动计划,并通过神经元活动和其他大脑功能将它们维持相当长的时间。所有这些都需要能量,比你为更短的时间保持更少的行动计划所需的能量更多。此外,不确定性会转化为较慢的反应。如果你真的面临充满细菌的喷嚏、猛冲过来的汽车或其他威胁,延迟可能是致命的。
每个大脑的核心任务是减少不确定性,以便它和身体的其余部分能够以代谢高效的方式运作。这增加了身体健康、生存和繁殖的可能性。这种更合理的科学解释可能无法反映出被情感和理性同时拉扯的戏剧性感觉。但是,你的大脑精心制作的体验并不能揭示它的工作原理。
此外,你的大脑所做的远不止避免威胁、吃饭和交配,它还生活在一个复杂的社会世界中,需要处理大量模棱两可的情况。这是一个压力的处方。压力是什么?这只是你的大脑预测需要消耗能量并做出相应的准备。消耗能量也不仅限于避免威胁。它还包括锻炼、早上起床和阅读这篇文章。此外,这也是在不确定性中学习的代价,因为你的大脑会花费能量来磨练其预测,以便在未来类似的情况下更有效。如果你不学习而仍然处于永无止境的不确定性泥潭中,也会产生持续的代谢成本。
如果代谢支出持续足够长的时间,可能会让人感到不愉快。当你的大脑试图在不确定性中学习时,它会释放化学物质来提高你的唤醒水平,你可能会感到激动和焦虑。你的大脑通常会将这种唤醒理解为焦虑,但这不是强制性的。你也可以将唤醒理解为正常的不确定性,并像自由漫游的小鼠一样寻找信息。不确定性可能是一件好事。人们甚至会寻求它——以及它的积极表亲,新奇事物——当他们尝试新食物、观看新电影、结识新朋友和学习新技能时。不确定性,就像所有代谢成本高昂的事物一样,需要以代谢高效的方式进行管理。
不确定性是生活的正常状态,但如今,借助社交媒体和全天候的新闻报道,它有时会轰炸我们。每时每刻,世界某个地方都会发生危机:战争、政治动荡、气候引发的火灾和洪水以及校园枪击事件,更不用说偶尔发生的疫情了。过多的不确定性会消耗代谢,并可能让你感到心烦意乱和疲惫不堪。但这些感觉并非来自神话般的、负担过重的战斗或逃跑回路。它们可能只是意味着,在一个瞬息万变且仅部分可预测的世界中,你正在做一件非常困难的事情。