相同感官输入在不同状态下变成两种物体
走在夜深人静的狭窄小巷里,树叶突然啪嗒响了一下,人的心跳会瞬间拉高,大脑立刻拉响危险警报。但在阳光明媚的公园里听到一模一样强度的啪嗒声,大多数人只会觉得那是鸽子拍拍翅膀起飞。外界传进耳膜的震动频率没有任何区别,大脑却给两段相同的声音归入了完全不同的类别。
长期以来,传统神经科学一直把大脑描绘成一个被动的档案柜。按照旧观点的解释,眼耳鼻舌先接收外界细节,大脑再逐层解码特征,最后去记忆库里匹配模板。假使大脑真是一个忠实的记录员,相同声音就应该引发相同的判断,不该受到环境与心情的随意扭曲。
2026年8月24日,东北大学心理学与神经科学家莉萨·费尔德曼·巴雷特(Lisa Feldman Barrett)与麻省理工学院神经科学家厄尔·米勒(Earl Miller)发表了一项联合研究。他们重新定义了分类(categorization,大脑将不同事物看作同等对待的认知机制)。这项研究表明,大脑是一台时刻评估身体状况、主动给万物降维的预测引擎。
视觉皮层九成神经连接都在向外传猜想
人们直觉上认为视觉就像摄像机,眼睛拍到什么,脑海就呈现什么。然而解剖学数据显示,人类视觉皮层内约 90% 的突触(synapse,神经元之间传递化学和电信号的交叉接头)连接,都被用来传递大脑向外发送的预测信号。真正从眼睛往大脑深处输送的前馈信号(feedforward signals,感官从外界向大脑深处输送的原始数据),只占了不到 10% 的连接资源。
这个数据勾勒出的图景相当颠覆直觉:大脑处理视觉信息时,绝大部分线路资源都在跑内部预测,留给外界实时输入的只是少数派通道。外界的嘈杂信号在向大脑深处传递时,还会经历剧烈的层层压缩。从庞大密集的小神经元汇聚到数量更少、连接更强的大神经元,纷繁的细节被抽干,只留下高度抽象的概念。
这种解剖结构意味着大脑无法处理涌入的所有感官细节,必须依靠反馈信号(feedback signals,大脑根据已知经验向外传达的预测结果)提前过滤信息。在神经系统的日常运转中,大脑主要盯着那些跟预测不相符的异样动静。当猜想出现偏差时,感官信号才会向上修正预测。
图:大脑将嘈杂感官世界压缩为清晰类别的视觉示意。来源:Quanta Magazine
两位从未合作的学者在边缘核心找到交集
在神经科学界,巴雷特与米勒此前活跃在不同的研究领域。巴雷特擅长从宏观心理学和大脑网络角度研究情绪与认知,米勒则长期在微观层面探索前额叶皮层的神经元如何编码工作记忆。2025年,巴雷特主动向米勒发出跨学科合作邀约,推动电信号测量与高层认知架构结合。
两人的研究在边缘核心(limbic core,大脑深处紧邻下丘脑、专门压缩生理信号与外界信息的中心区域)汇合。过去学者们普遍认为,大脑预测信号的源头应该在负责高级思考的大脑皮层。然而最新解剖学证据表明,预测信号的真实起点是紧邻下丘脑的边缘核心。
下丘脑时刻监测着人体的体温、血糖、心率和饥饿感。边缘核心把身体内部的生理指标与外界传入的感官信号进行最高程度的压缩,构成了双向连通的神经枢纽。预测并非高高在上的理性思考,它在神经系统的底层就已经与生理代谢贴在一起。
给万物贴标签的终极考量是调配体能
大脑为何要如此大费周章地压缩信息?新框架给出的解答是异稳态(allostasis,有机体为了生存提前预测并分配能量的调节机制)。神经系统的首要任务是控制身体的能量预算。维持庞大的脑细胞运转极其消耗热量,主动预测并归类是节省体能的有效策略。
「苹果」这个类别包含的远不止圆形和红色的外貌特征,更包含了一套针对身体的行动预案。一个稍微有点破损的苹果,在身体又累又饿时会被归类为急需的食物,促使唾液分泌和胃部蠕动。在刚吃饱喝足时,同一个苹果则会被归类为不新鲜的垃圾,让人产生厌恶感并伸手扔掉。
在安全的客厅里腿被草叶划一下,身体会判定为无害接触。但在荒郊野外心里发毛时,同样的划痕感会立刻被归为蛇咬威胁。身体内部的能量平衡状况与安全需求,始终决定着感官信号被划入哪一个类别。
图:大脑按当下需求而非客观特征给万物贴标签。来源:Quanta Magazine
情绪与感知本质上都是身体的行为预案
这一理论同时刷新了人们对情绪的认识。恐惧、愤怒、悲伤等情绪类别,并非大脑内部天生固化的预设电路。它们本质上是大脑为了应对特定情境的能量需求,临时调动全身资源生成的行动预案。
普林斯顿大学神经科学家蒂莫西·布什曼(Timothy Buschman)对此评价,归类的理由完全取决于当前任务,人类始终按照事物对自身的生存意义来进行归类。伦敦大学学院学者桑德拉·赖纳特(Sandra Reinert)也指出,内部生理状态对归类结果的影响力,完全不亚于外界的感官输入。
人类感知世界的全过程,从来不是先看见再理解。大脑时刻在根据身体的能量账本和过往经历发出猜想,感官只是在猜错时起微调作用。我们所看到的分类与现实,正是大脑为了让人在复杂的世界上低成本活下去,精心压缩并呈递给身体的生存预案。
图:感官信号与身体内部状态共同决定归类结果。来源:Quanta Magazine
参考链接:
- Quanta Magazine 报道
- Nature Reviews Neuroscience 论文