《最強大腦》評論之二：“星際迷航”之評判

picojames 2016-02-27

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江蘇衛(wèi)視《最強大腦》雖是一檔綜藝類電視娛樂節(jié)目,但因內容涉及人類大腦活動原理的許多未解之謎,而引發(fā)不同的爭議和討論.科學評判魏坤琳博士的一句口號:'科學是我唯一的評判標準'!似乎讓Dr.魏成了真理的捍衛(wèi)者.其實不然.當15歲少年陳智強小朋友在'星際迷航'節(jié)目中測試時,節(jié)目評審嘉賓郭敬明對該項目的測試難度提出了質疑,節(jié)目之外,一些網友對'魔方墻找茬'節(jié)目展開了分析,并提出了'找茬'的技巧及方法.普通觀眾以直覺感知或自身的實踐探索形成的結論有其內在的合理性.不同認知的沖突讓Dr.魏及其背后的科學家團隊面臨著挑戰(zhàn).雖然事后通過媒體的解釋熨平了輿論的爭議,但對于這一爭議涉及的大腦活動機制問題,無論是專家還是觀眾均未獲得答案.可以說這次的爭議是專家錯了!以下為筆者的觀點詳解.

一,、電視節(jié)目評判《最強大腦》的最強指標

《最強大腦》評判標準以節(jié)目評審嘉賓高曉松的觀點最具代表性.高曉松認為最強大腦首先應具備普通人少有的先天素質,也就是常人最怎么努力都難以觸及的那一種能力.其次,才是后天訓練提高后達到的某種驚人的能力.高曉松的提法與《最強大腦》科學家團隊在網絡上的回應也是一致的.因此,可以肯定 Dr.魏給出的難度系數(shù)是依據(jù)科學團隊事先商定的原則打分.既然科學家團隊與普通大眾的評定原則一致,為何還出現(xiàn)爭議呢？

原因在于人類對自身大腦的活動機制并不完全清楚,有了評分原則卻不理解大腦的活動機制,自然無法對具體的人類行為能力作出準確的評估.例如'魔方墻找茬',、'星際迷航'等測試項目,密密麻麻的圖像看上去非常嚇人.首次呈現(xiàn)出來不僅觀眾被迷在圖景中,許多專家也一時找不著北.當然網友討論演示之后^[1],大家都能有所理解.這樣的認知流程,有點象魔術表演項目在揭秘前后的那種感覺,。當然,作為一檔娛樂性的電視節(jié)目,《最強大腦》確實做得很好,挑選的大部分選手都具備一流的腦力水準.科學評審Dr.魏的表現(xiàn)同樣贏得了觀眾的喜愛.但是,從腦科學的角度審視, Dr.魏的許多觀點和解釋有待商榷,比如Dr.魏在節(jié)目中反復講解的工作記憶,、短期記憶,、信息加工、信息編碼,、視覺的三基色理論等概念,都是心理學派專家流行的學術觀點,并非定論.

二,、腦科學評判最強大腦的最強指標

在《最強大腦》播出的所有節(jié)目中, Dr.魏在某些項目中的判斷和評論非常專業(yè)、給出的評分也很準確,而在其他一些項目中給觀眾留下的感覺并非如此.這里不涉及公平公正問題,而是專家對腦科學研究領域的理論認同和應用問題.由于腦科學研究涉及眾多的綜合交叉科學,不同知識背景或學科背景的專家對大腦的活動機制有著各自的理解和認知.在大腦活動原理被揭秘之前,所有的意識和記憶理論都不是最終結論,即使2014年諾獎得主莫澤夫婦提出的大腦網格細胞和位置細胞理論--國內普遍翻譯為大腦細胞中存在GPS功能,近期美國密歇根州立大學(Michigan State University)的翁巨揚教授在科學網發(fā)表了一篇博文,明確指出“做內嗅皮層和海馬腦區(qū)的研究人員搞出了一個網格細胞故事和一個位置細胞的故事^[2]”.這是對2014年諾貝爾獎得主理論的明確否定.

雖然大腦活動機制的最終面紗尚未揭開,基于各相關學科成熟的基礎理論和研究成果,筆者運用學科交叉思維提出以下最強大腦評判指標.

1,、神經活動的時間閾值指標

在《最強大腦》“捕風者”節(jié)目中,參賽選手曹全全在1/24秒時間內捕捉到了銀幕上僅顯示1/48秒的一禎圖像,并詳細地進行描述.這就是神經活動的時間閾值指標,這種神經敏感性是先天具備的能力,不是通過訓練能提高得了的^[3].

2,、神經活動的最低信號強度指標

人類對狗的嗅覺能力非常敬仰,一般認為狗的嗅覺是人類水準的萬倍以上.狗能對很弱的氣味作出反應,表明狗的嗅覺神經系統(tǒng)非常敏感.最低信號強度指標體現(xiàn)在兩個方面,一是神經活動對外部信息采集的敏感程度,二是采集到的信息經神經系統(tǒng)轉換成電信號后,在大腦內部的發(fā)送,、傳遞、接收、儲存各環(huán)節(jié)的平衡,、穩(wěn)定、協(xié)調等方面具備的能力.神經系統(tǒng)對于最低信號強度的反應不只局限于嗅覺神經系統(tǒng),在視覺,、聽覺,、觸覺等方面都有共性.另外,信號強度與信息量不可混淆,前者是電信號傳遞中的波幅,即信號的強弱:后者是一定時間跨度內信息傳輸量的累加.在《最強大腦》的聽音等節(jié)目中可以感悟這一指標的含義.當然,如果是科學實驗,聽音測試必須引入時間參數(shù).

3、神經活動的信息辨識度指標

在最近一期的《最強大腦》“51度灰”節(jié)目中,參賽選手成功地挑戰(zhàn)了51度灰的辨識.這位選手同樣屬于先天遺傳具備的能力.信息辨識能力與信號強度閾值有關聯(lián)但不完全等同.大腦的信息辨識能力會隨著學習訓練的增加不斷提高,各類能工巧匠,、藝術欣賞能力的提升,、品酒師味覺鑒別力的提升均屬于這一指標范疇.在大腦神經的活動層面,這一能力實質上就是記憶儲存信息在原有神經元儲存內容的基礎上不斷細化、不斷增加信息量,即:樹突代表的記憶信息元素越來越多.因此,當記憶信息發(fā)放時,代表記憶事件的電波包絡線上載波的信息內容越來越多,感知神經接收電信息獲得的細節(jié)內容也更加豐富.人類對遠期記憶的遺忘首先是細節(jié)遺忘,也就是信息辨識度降低,然后才是整體遺忘.

4,、神經活動塑化變形的復原指標

一般認為大腦中有一百多億個神經元,一個神經元胞體（細胞核）直徑只有微米級別,而其外周卻長有成千上萬個樹突,每個樹突長度各不相同,樹突中存在著直徑只有納米級別的,、由蛋白分子構成的中空細管.由于樹突中存在一種被稱尼氏體（粗面內質網和多聚核糖體）的化學物質,這種化學物質能使樹突可塑.一個神經元與另一個神經元之間的連接點被稱為'突觸',突觸也是可塑的.

(注:插圖引自互聯(lián)網)

可塑變形具有兩面性:在記憶儲存時,起源自外部信息經腦內神經核振蕩發(fā)放形成的電波信號,通過諧振使得神經元樹突發(fā)生塑變,并確保以電波頻率表示的信息元素與樹突固有頻率形成對應關系。在記憶發(fā)放時,同樣因外部進入的信號與記憶儲存的樹突'信息'發(fā)生諧振而發(fā)放^[4][5],。（此處,外部信息在腦內轉換成電信號后,在一個周期的波形中包含了整個事件所有細節(jié)對應的頻率元素,也就是波形包絡線上的載波信號;對應記憶儲存中的信息是樹突的固有頻率,同頻共振是物理現(xiàn)象,在記憶發(fā)放時,樹突的尺寸決定了電信號的頻率,信號波長與天線長度成正相關,也就是信號頻率與樹突長度成正相關.神經元振蕩促使樹突內離子運動,離子運動速度達到某一閾值時,所有微管的蛋白質分子門同時打開,離子發(fā)放.這是神經生物學實驗證實的現(xiàn)象[6].因此,這或許是電信息傳遞與生命細胞信息儲存及轉換的秘密所在.）

樹突可塑,突觸也是可塑的.因此,可塑變形的另一面就是遺忘.有研究發(fā)現(xiàn),魚類的記憶保存時間只有5秒,豬等低級動物的記憶保存時間也非常短.對于人類而言,記憶保留的延續(xù)時間雖然比較長,但在不同個體之間會有差異. Dr.魏在節(jié)目中反復提及的工作記憶,、短期記憶,這是心理學界普遍接受的理論.而事實上,大腦活動機制中不存在工作記憶和長期記憶之分.

5、腦內化學物質的合成和分解能力

大腦活動的主體是神經元,驅使神經活動的媒介是電信息,為了使電信息在腦內發(fā)送,、傳遞,、接收和儲存等流程的進行,需要腦內復雜的化學過程為神經元活動提供能源保障.因此,高水平的腦力活動一定具備高質量的腦內能源供給能力和廢棄物的分解能力.這既與生命的活力相關(最主要的指標是年齡),更與先天的遺傳基因有關.目前對這些因素的研究在AD疾病的治療領域有所涉及.在第三季節(jié)目中,王鷹豪對賈立平的隊長位置挑戰(zhàn)賽非常經典.首先,正常擰魔方的速度與盲擰的速度是完全不同的兩個神經活動內容,前者更多傾向于技巧和記憶的讀取速度,對于訓練有素者,能量消耗并不大;后者盲擰需要儲存新的記憶信息,涉及到神經元樹突和突觸的塑變過程,需要更多的能源供給.節(jié)目中,賈立平盲擰到第5個魔方后,完全停止不動,許多觀眾不理解這突然的變化.事實上,賈立平大腦內部的能源供應已經無法滿足神經活動的消耗所需.有研究表明,高強度的腦力活動,大腦所需的血流量和耗氧量占到人體總量的90%以上,如果大腦缺血人體就會失去意識能力和記憶能力.

6、獨立記憶和結構記憶

記憶信息的儲存架構是人類智慧的核心秘密.所謂獨立記憶是指儲存的某一信息不與其他神經元發(fā)生突觸關聯(lián),或關聯(lián)程度很低;而結構記憶就是通過突觸將兩個或兩個以上不同屬性的儲存事件關聯(lián)成一個整體.神經生物學研究表明,一個神經元最多可形成幾千甚至上萬個突觸.在電子顯微鏡發(fā)明之前,裸眼無法分辨 “突觸”的結構關系,所以神經網絡概念一直被延用.事實上,神經元始終是一個獨立的生命細胞,'突觸'隨時處在粘連或松脫的變化之中.在記憶信息儲存架構中,突觸就象'百事貼',如果粘得'緊',兩個記憶信息聯(lián)接一體的保留時間就長,如果粘得'松',稍后即脫.所謂'工作記憶'就屬于'松'的一類,而刻骨銘心的記憶事件就是'緊'的一類.下圖是神經解剖學教科書提供的突觸粘聯(lián)方式示意圖.通過記憶方法培訓產生的大量'記憶天才'都屬于結構記憶一類.在第一季節(jié)目中有一位73歲的吳光仁老先生將圓周率背到小數(shù)點后5000位就是典型的結構記憶.大腦老化的一個重要因素就是腦內神經活動所需的化學物質減少或合成能力降低.當突觸'粘接'所需的材料缺失時,短時記憶功能自然喪失,這是健忘癥的理論原因,繼續(xù)惡化就是AD疾病.因此,適量保持大腦神經活動,有利于腦內各功能神經元保持活力,減緩神經老化.從這個意義上說,吳光仁老先生積極養(yǎng)腦的精神值得提倡,，鍛煉大腦的方法很多,。作為最強大腦舞臺不應包括結構記憶這一類指標.在《最強大腦》節(jié)目中,許多時候并未將方法記憶能力與先天具備的超常腦力區(qū)分出來.

以上6個指標在大腦的活動機制中通常相互聯(lián)系,相互交叉,難分難辨.作為娛樂節(jié)目,《最強大腦》關注娛樂性和觀賞性是可以理解的.而節(jié)目背后的科學家團隊必須體現(xiàn)出科學的精髓.

三,、“星際迷航”之評判

應該承認凡是站在《最強大腦》舞臺上的大部分參賽選手,都具有上述最強大腦6大最強指標中一項或若干項,是大部分人難以企及的腦力水準.但就'星際迷航'、'魔方找茬'一類測試目標而言,測試核心并非記憶力,而是視覺系統(tǒng)的瞬間比對能力.這類測試項目,在具備一定腦力水準的人群中,經過訓練都可以具備'找茬'能力.在網絡視頻中仔細觀察鄭才千在測試過程中的兩眼變化,左右輪流半閉單眼就是對左右對稱圖像的比較過程.'茬點'就在比較過程中出現(xiàn).郭敬明的判斷和質疑是正確的.網友的分析圖解也是合理的.