|
選自 Science News 作者： LAURA SANDERS 機器之心編譯 參與：孫睿、盛威,、亞洲
18世紀的英國神職人員托馬斯·貝葉斯建立了一種基于先驗計算事件發(fā)生可能性的方法,。在貝葉斯方法的語境下,，如果精神疾病患者使用的計算值出現(xiàn)偏差，他們對現(xiàn)實世界的感知就會產(chǎn)生混亂,。 在顱骨以內(nèi)的黑暗空間里,，人的大腦建立起了一個獨屬于它的現(xiàn)實。大腦將自己的預(yù)期與接收到的感官信息交織在一起,，建立起了自己理解外部世界的方法,。對于很多人來說，大腦是一個技術(shù)高超的說書人,，但為了創(chuàng)造一個故事,，它還需要自己添加更多細節(jié),。「大腦是一個猜測型機器,，它無時無刻不在猜測外面發(fā)生了什么,，」計算神經(jīng)科學(xué)家 Peggy Seriès 說。 出現(xiàn)輕微偏差的猜測——如把微笑誤解為嘲笑——往往是沒有什么傷害的,。但是,， Seriès 和其他計算神經(jīng)科學(xué)家認為，嚴重的猜測偏差可能是導(dǎo)致精神分裂癥,、自閉癥和焦慮癥等精神疾病的原因之一,。他們認為，一種叫做貝葉斯定理（Bayes' theorem）的數(shù)學(xué)定理,，有可能為一直充滿爭議的精神疾病研究提供新的角度,。貝葉斯定理指的是「新的證據(jù)可以被用來修正此前的觀點」。 貝葉斯定理「提供了一種新詞匯,、新工具和新方法來看待事物,，」來自愛丁堡大學(xué)的 Seriès 說。 由貝葉斯數(shù)學(xué)方法指導(dǎo)的實驗結(jié)果顯示,，患有精神疾病患者的猜測過程不同于常人,，例如，精神分裂癥患者很難將自己的預(yù)期和自己的感知聯(lián)系起來,。而另外一些實驗則證明,，患有自閉癥和焦慮癥的人無法及時更新他們對事情的預(yù)期,。這種能力的缺失會讓他們的決策能力受到干擾,。 倫敦大學(xué)學(xué)院的精神病專家和神經(jīng)科學(xué)家 Rick Adams 認為，考慮到精神分裂癥和自閉癥這類精神疾病的復(fù)雜性,，此前關(guān)于它們的學(xué)說有自己的不足也是很正常的,。目前很多關(guān)于精神疾病的解釋都非常模糊且難以測試。在這種令人失望的現(xiàn)狀下,，Adams 認為有一種數(shù)學(xué)理論能夠改變這種情況,，這種理論可以做出預(yù)測并接受精確測試。 「這對傳統(tǒng)的認知心理學(xué)方法來說的確是一種進步,。在傳統(tǒng)方法里,，你需要用框圖畫出一系列流程圖，并用『注意』和『閱讀』之類的標簽標注這些框圖,，但是沒有人知道在這些框圖里面到底發(fā)生了什么,，」Adams 說。 將數(shù)學(xué)應(yīng)用到精神疾病研究「是一個很新的領(lǐng)域,，」他補充道,。他指了指面前的一本《計算精神病學(xué)》（Computational Psychiatry）雜志,，這本雜志這個夏天將會發(fā)行第一期?！覆艅倱碛械谝槐酒诳念I(lǐng)域無疑是很新的,。」 數(shù)學(xué)頭腦 對于精神疾病圈來說,，貝葉斯的理論可能很陌生,，但是這個理論已經(jīng)存在了好幾個世紀。18世紀托馬斯·貝葉斯第一次提出這個理論,，這種理論非?？粗剡^去的經(jīng)驗。貝葉斯認為,，基于已有經(jīng)驗的證據(jù)叫做「先驗」,，它是對于得到合理答案非常關(guān)鍵。如果他知道他的理論被嚴謹?shù)貞?yīng)用在神經(jīng)疾病研究上,，他一定會很驚訝,，但是二者的邏輯是完全想通的。為了準確猜測將會發(fā)生的事情,，大腦不能僅僅依靠即時傳入的感官信息,，它還需要調(diào)用已有的經(jīng)驗。將這兩種信息準確地結(jié)合在一起,，才是讓大腦盡可能正確地感知世界的關(guān)鍵,。 貝葉斯發(fā)明了一種將數(shù)字加入研究過程的方法：將從過往經(jīng)驗與當前觀察中產(chǎn)生的概率結(jié)合起來，貝葉斯公式可以估算一種情況可能出現(xiàn)的概率,。一些研究表明,，正常工作的大腦似乎總是憑直覺作出這種計算，就像一個老練的貝葉斯學(xué)派統(tǒng)計學(xué)家,。 運用貝葉斯理論來預(yù)測一場火災(zāi)發(fā)生的可能性 上述的這種計算，要求大腦給予先驗預(yù)測和當前信息適當?shù)募訖?quán),，不同情況下的加權(quán)值會有所不同,。當感覺器官運轉(zhuǎn)不暢時，大腦需要偏向于先前預(yù)測,。舉個例子,，如果郵遞員每天下午 4 點鐘來送信，但是如果暴風(fēng)雨來臨時,，我們無法依賴視覺,，那么我們會根據(jù)此前的經(jīng)驗判斷，下午的敲門聲應(yīng)該是郵遞員在送信,。但是在患有精神疾病的人身上,，這種靈活的調(diào)整可能會受阻,。 患有精神分裂癥的人經(jīng)常會遭受到幻覺、錯覺或乏力等癥狀的困擾,，特別是當現(xiàn)實和想象的邊界模糊的時候,。這種困擾會導(dǎo)致患者聽到根本不存在的聲音，以及相信一些根本不可能存在的事情,。這種對現(xiàn)實的錯誤感知,，可能是由于患者將新證據(jù)與先前經(jīng)驗融合的方式有所不同。 一般人很容易認為右邊的人臉和左邊的一樣是凸起的,，實際上它是凹陷的。而精神分裂癥患者則不容易出錯,。 這種扭曲的計算過程是有證據(jù)支持的,。例如，患有精神分裂癥的人不像大部分人那樣,，會被一些視覺現(xiàn)象所迷惑,。同樣看一張橡膠面具背面的照片，大多數(shù)人會錯誤地將圖片轉(zhuǎn)化成一張凸出的臉,，而精神分裂癥患者看到的就是事物本來的樣子——一副凹下去的面具,。在這個例子中，精神分裂癥患者更依賴于眼睛看到的東西,，而不是在腦海中預(yù)想一張鼻子向外凸出的臉,。 但是，對于更復(fù)雜的情況,，情況有可能卻正好相反,。根據(jù)倫敦大學(xué)學(xué)院 Wellcome Trust 神經(jīng)成像中心的神經(jīng)心理學(xué)家 Chris Frith 所說，「在這種情況下,，精神分裂癥患者的先驗知識影響過小,，但在其它情況下,，先驗知識的影響又可能過大」,。 在近期的一項研究中，研究人員給兩組被試者展示一組難以辨認的模糊的黑白圖片,，一組是精神健康的人,，另一組是剛產(chǎn)生精神紊亂現(xiàn)象的人，而精神紊亂現(xiàn)象是精神分裂癥的一種早期癥狀,。被試者們隨后被展示一組更容易辨識的彩色圖片,，然后再回到黑白圖片。結(jié)果,，患有早起精神紊亂癥狀的人更容易辨識黑白圖片,，這表明他們使用他們的先驗知識——彩色圖片——來「看見」這些模糊的內(nèi)容,。而沒有精神紊亂癥狀的人，則并未因看過彩色圖片而產(chǎn)生顯著變化,。這種差異表明,，精神分裂癥患者平衡過往經(jīng)驗與當前觀察的方式與常人不同，而有時這種平衡很容易倒向任意一邊,。 今年二月份在鹽湖城（Salt Lake City）舉辦的美國計算神經(jīng)科學(xué)年會（the annual Computational and Systems Neuroscience meeting）上,，Seriès 介紹了另一個視覺研究的結(jié)果。一小組精神分裂癥患者被要求描述屏幕上的一組點是如何運動的,。這些點在某些方向上運動得更加頻繁——科學(xué)家們能夠利用這一統(tǒng)計特征來觀察被試者能否預(yù)測點的移動方向,。結(jié)果是，11 位精神分裂癥患者們能夠和其他 10 位精神健康的被試者一樣,，成功地預(yù)測點的移動方向,。在這項實驗中，精神分裂癥患者對于先驗知識的運用似乎十分正常,。 但是當實驗內(nèi)容產(chǎn)生一些改變時,，兩組被試者開始表現(xiàn)出明顯的差異。有時,，屏幕上的點幾乎看不見,，有時，屏幕上又根本沒有點,。當屏幕空白的時候,，精神分裂癥患者往往并不會錯以為點還在屏幕上。Seriès 說這可能是這些患者攝入藥品的緣故,。事實上,，之前的實驗確實表明，未攝入藥品的精神分裂癥患者,，更容易錯以為屏幕是非空白的,。 思維游戲,，事先預(yù)期會導(dǎo)致大部分人認為,，棕色點（上方）的大小不同，藍色吃豆人（中間）之間存在三角形,，或者桌面面積不同,。而患有孤獨癥或精神分裂癥的人則不會產(chǎn)生這類錯覺。 Seriès 承認,，目前關(guān)于精神分裂癥的初步研究結(jié)果比較稀少,，且很少產(chǎn)生矛盾。「這只是個開始,，」她說,，「我們知道的還很少?！?/p> 這項研究十分前沿,，以致于沒有合適的理論體系來解釋它，但這是意料之中的,。Adams 說：「如果說之前 100 年的精神分裂癥研究告訴了我們什么,，那就是我們永遠不會得到萬能的、簡單的解釋,?！沟瑫r他認為，通過運用數(shù)學(xué)來描繪人們認知世界的方式,，我們很有可能在精神疾病的病因研究上有很大的突破,。 「你可以有很多途徑將預(yù)期灌輸進對象的腦海中，你還能夠控制他們所看到的證據(jù),?！笰dams 說。貝葉斯理論「告訴你從先前的知識和當前的證據(jù)中應(yīng)該推斷出什么,?！谷绻茢嘟Y(jié)果與預(yù)期不同，科學(xué)家們就能進行下一步了,。例如,，大腦掃描或許能夠揭示錯誤的答案是如何產(chǎn)生的。Adams 說,，當擁有了對于這些差異的清晰描繪之后,，「我們或許能以一種新的方式來測量人們的認知過程，并以一種新的方式來診斷精神問題,?！?/p> 現(xiàn)在 VS. 過去 一些研究人員認為，自閉癥患者結(jié)合感官信號與已知經(jīng)驗的方式也可能與眾不同,。在一些情況下,，自閉癥患者會更加依賴于他們所感知到的信息，而不是之前的預(yù)期,。之前的一些實驗也證實了這一觀點,。在 60 年代,，心理學(xué)家們發(fā)現(xiàn),，患有自閉癥的兒童，在記憶無意義的句子（「到是去樹打讓」）與記憶有意義的句子（「魚在池塘里游泳」）時表現(xiàn)相當，而無自閉癥癥狀的兒童則更難記住無意義的話,。但是患有自閉癥的兒童則并不會被無意義的句子難倒,，這表明他們更少通過對句子意義的預(yù)期來記憶，而是將句子逐字地記在腦海里,。 另一項研究也證實了自閉癥患者對感官信息的高度依賴,。一組自閉癥患者與一組對照組被要求判斷給定的畫面和聲音是否是同時出現(xiàn)的。屏幕上會出現(xiàn)一個白色戒指,，提示音會出現(xiàn)在戒指出現(xiàn)之前,、之后、或同時出現(xiàn),。非自閉癥患者會被先前的非同時發(fā)生的情況所影響,，而自閉癥患者卻并不會被之前的情況所影響。這項研究于今年二月發(fā)表在 Scientific Reports 上,。 比薩大學(xué)的 Marco Turi 及其同事認為,，在文字上的認知也會影響在語言上的認知。為了理解一段講話,，聽者需要將視覺和聽覺信息結(jié)合在一起,，而二者往往并非同時被接收到。 而另一項研究發(fā)現(xiàn),，自閉癥兒童比其他孩子更能夠辨析屏幕上點的移動,。自閉癥患者的大腦似乎更依賴于感官信息，來預(yù)測事情將會如何變化,。倫敦大學(xué)學(xué)院的 Elizabeth Pellicano 和 西澳大學(xué)的 David Burr 在 2012 年的 Trends in Cognitive Sciences 發(fā)表了這一概念,。他們認為，自閉癥患者眼中的世界是「過度真實」的,。 然而,，新數(shù)據(jù)警示人們不要得出過于簡單的結(jié)論。認知科學(xué)神經(jīng)學(xué)會 4 月份在紐約的年會上展示了一項實驗,，20 位有,、以及沒有自閉癥的成年人被要求快速按下與屏幕上目標相對應(yīng)的按鍵。他們的任務(wù)非常簡單,，因為屏幕上的目標按照序列出現(xiàn),。所有被試者都逐漸學(xué)會根據(jù)順序來預(yù)測下一個目標，但是當順序改變的時候,，自閉癥患者出現(xiàn)了明顯的不適應(yīng),。這個結(jié)果表明，自閉癥患者能夠正常地學(xué)習(xí)先驗知識,，但是難以及時更新它們,。劍橋大學(xué)的認知神經(jīng)科學(xué)家 Owen Parsons 展示了這一實驗,。 記憶測試 在 1967 年的一個研究中，患自閉癥的兒童在記憶有意義和無意義的句子時,，熟練程度是一樣的,。這一結(jié)果表明，他們對于有意義的句子也很少使用預(yù)期,。 一些研究人員認為，扭曲的計算方式——以及隨之創(chuàng)造的另一個版本的世界——對抑郁和焦慮也可能起到一定影響,。在經(jīng)受抑郁痛苦的時候,，人們可能堅持扭曲的先驗——比如相信好的東西就是得不到。而且高度焦慮的人在多變的環(huán)境中難以做出好的抉擇,，2015 年加州大學(xué)伯克利分校的神經(jīng)學(xué)家 Sonia Bishop 和他的同事在《自然神經(jīng)科學(xué)》中的報告中這樣表示,。 在他們的實驗中，人們需要在給定的形狀中選擇一個,，有些形狀會使選擇者受到輕微的電流電擊,。當形狀和電擊之間的關(guān)系發(fā)生變化時，低焦慮的人能快速學(xué)會如何避開點擊選項,。但研究人員發(fā)現(xiàn),，在關(guān)系發(fā)生變化時，高度焦慮者的適應(yīng)能力很差,?！父叨冉箲]的個人看起來不能夠隨多變環(huán)境和穩(wěn)定環(huán)境調(diào)整學(xué)習(xí)?！笲ishop 說,。 壓力終結(jié) 當環(huán)境變化時，有高度焦慮的人（淺藍）從電擊中的學(xué)習(xí)能力（通過瞳孔大小的變化進行測量）要弱于低程度焦慮的人（深藍）,。 |
|
|
