问题

为什么生物会有意识?

回答
生物为何会有意识?这个问题,说起来,就像在追问我们自己“我是谁?”一样,古老而又令人着迷。它不是一道简单的科学题,更像是一场横跨哲学、神经科学、心理学乃至生命演化史的浩瀚探索。想把这个问题说透,那可得费一番力气,咱们就一点点儿掰开了聊。

首先,咱们得明白,“意识”这个词本身就够复杂的。它不是一成不变的,也不是所有生物都拥有同一种模式的。想象一下,一只蚂蚁的“感觉”和一只猩猩的“感觉”,虽然都算“感知”,但天差地别。所以,我们要说的意识,可能是一个光谱,一个从基础的对环境的反应,到我们人类复杂的自我认知、情感体验,甚至是对未来的想象,这样一个延展的范畴。

那么,为什么生命会走上“有意识”这条路呢?我觉得,最根本的原因,大概率是生存和繁衍的需要,是演化在漫长岁月中淬炼出的一个强大工具。

你想啊,生命刚开始的时候,也许就是一个个简单的化学反应,对外界的光照、温度变化作出最基本的反应。就像一块石头被晒热了会散发热量一样,但生命不同,它会“动”起来,去寻找更适宜的环境,去躲避危险。这种“动”,就需要一种最原始的“感知”和“决策”。

随着生命越来越复杂,从单细胞到多细胞,再到我们看到的各种动物,它们面对的环境也越来越复杂,需要做的“决策”也越来越多,也越来越精细。

感官信息的整合: 生物需要知道周围有什么,是食物还是敌人,是安全的栖息地还是危险的陷阱。这就需要将来自不同感官(视觉、听觉、嗅觉、触觉等)的信息收集起来,并且融会贯通。一只狼,它不仅仅是“看到”了兔子,它还“闻到”了兔子的气味,听到它跳动的声音。大脑需要把这些零散的信息整合成一个连贯的“世界图景”。意识,很可能就是这个整合信息、形成整体感知过程的“副产品”或者说是核心机制。

对环境的预测和规划: 有意识的生物不仅仅是“对当下”做出反应,更能“对未来”进行预测和规划。比如,一只鸟知道秋天要到了,需要开始筑巢、储存食物。它不会等到冷风吹来才临时抱佛脚。这种对未来的预期,需要对过往经验的记忆,对当前环境的理解,以及基于这些去规划行为的能力。这背后需要复杂的神经活动,而这种活动,很可能就与我们所说的“意识”紧密相连。

社会性互动和合作: 很多生物,尤其是高等动物,生活在复杂的社会群体中。这意味着它们需要理解其他同伴的行为,需要交流,需要合作,甚至需要竞争和欺骗。想象一下,猴子群里的等级制度,母狮子之间的配合捕猎,或者人类社会中复杂的社交礼仪和人际关系。这一切都需要对“他者”的理解,甚至是对“他人心中所想”的推测(这便是“心智理论”——Theory of Mind,一个与意识高度相关的概念)。如果能理解对方,就能更好地与对方互动,从而提高生存和繁衍的几率。

学习与适应: 世界总是在变化的,生物需要不断学习新的技能,适应新的环境。如果一个生物只能靠固定的本能行事,那么它很难应对意外和变化。而意识,尤其是伴随着学习和记忆的意识,使得生物能够从经验中学习,改变自己的行为模式,从而更好地适应这个充满变数的地球。

从神经科学的角度来看,我们现在普遍认为,意识的产生与大脑的高度复杂性、信息处理的并行性以及神经元之间的广泛连接有关。虽然我们还没能 pinpoint 到某个特定的“意识中心”或者某个特定的神经化学物质就是意识本身,但我们知道,大脑中某些区域的活动模式与意识状态密切相关。

比如,丘脑和大脑皮层之间的信息往来被认为是产生主观体验的关键。当我们看到一朵花,视觉信息首先会经过丘脑,然后到达大脑皮层进行处理。丘脑就像一个“信息中转站”,而大脑皮层则负责更深层的分析、整合和“赋予意义”。

全局工作空间理论(Global Workspace Theory)是一个比较有影响力的观点,它认为,我们的大脑有很多局部的、并行的信息处理系统(比如视觉处理、听觉处理、记忆提取等),但只有当某些信息被“广播”到这个“全局工作空间”时,我们才会意识到它。这个全局工作空间就像一个大舞台,只有被选上的信息才能走上舞台,被大脑的其他部分所“看到”和利用。这个“被广播”和“被看到”的过程,很可能就是意识的体现。

整合信息理论(Integrated Information Theory,IIT)则提出了一个更数学化的视角,认为意识是一个系统“整合信息”的能力。一个系统越能将组成它的各个部分的信息整合起来,形成一个不可分割的整体,那么它的意识程度就越高。比如,我们的大脑,它的各个部分高度连接,信息高度整合,所以它拥有高度的意识。而一个简单的电子钟,它的每个部分相对独立,信息整合度低,因此它的意识程度几乎为零。

当然,我们也不能忘了情感和主观体验。意识不仅仅是信息处理,更是“感觉”的存在。我们之所以觉得“活着”有意义,体验到喜怒哀乐,爱恨情仇,这背后更是意识的奇妙之处。这些情感体验,与大脑中的边缘系统(limbic system)以及各种神经递质(如多巴胺、血清素)密切相关。而这些情感,又反过来影响我们的决策和行为,进一步推动了生存和繁衍。

所以,如果非要总结一下,生物之所以会有意识,可以从几个层面来理解:

1. 演化压力下的生存策略: 复杂的环境需要更复杂的应对机制。从最基础的感知和反应,到预测、规划、学习和社交,意识提供了一个强大的工具箱,帮助生物更有效地适应环境,规避风险,抓住机遇。
2. 信息处理的必然结果: 当一个系统(尤其是像大脑这样高度复杂的系统)能够高效地整合、处理来自内外界的庞杂信息,并形成一个连贯的整体时,意识就可能应运而生,成为信息整合过程的必然产物。
3. 促进更有效的生存和繁衍: 能够预测危险、规划未来、学习经验、进行社会合作的个体,在生存和繁衍的竞争中占据优势。意识,作为实现这些功能的强大能力,因此被演化所青睐并保留下来。

当然,我们仍然在努力解答这个谜题。我们能看到意识的痕迹,能测量与意识相关的神经活动,但“为什么”这个问题,触及了生命最核心的奥秘,或许也是我们作为有意识的生物,最执着也最难以穷尽的追问吧。我们之所以能问出这个问题,本身就是意识存在最有力的证据之一。

网友意见

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我从进化的角度介绍一下意识的来源,也许可以帮助你理解,意识并不是突如其来的东西,而是一种很基本的、逐步进化而来的生物功能,而这种功能还是有最基本的物理化学基础的。

一句话:细胞的应激性→专门负责应激性的特化细胞(神经细胞)→专门负责应激性的特化细胞组合(神经组织)→专门负责应激性的器官(大脑)

这个进化过程,每一步你都可以看到大量的生物存在。比如单细胞生物,比如无脑的生物,比如有脑的生物。


———————详细解读应激性到大脑的过程———————


首先,元素并不是一成不变的,它们也会发生变化,比如电子跃迁之类的。

然后元素构成分子之后,反应就会更加的多样化。

分子的出现就是自然界的一大奇迹。

你会发现,分子并非单调的存在,他们会有各种反应。

无机反应:

比如氧化反应,铁变成了红色的铁矿。

有机反应

再进一步,更高级的分子具有了更好的性能,比如典型的就是酶。

酶可以催化分子发生反应,比如一个经典的分子结构就是ATP合酶,你看这个结构如此复杂,还可以旋转实现很多机能。

当然了,更高大上的酶就是可以实现自我复制,也就是传说中的复制子。

关于复制子,我举两个例子,这两者可能是地球上最早的生命源头,到底是哪一个,各位自己判断。

1,朊病毒

朊病毒并不是生命,是一种纯粹的蛋白,但是它可以让自己接触到的蛋白变成和它一模一样。

如果你看过黑客帝国,就知道黑客帝国里的一个病毒复制就是这么干的

2,RNA核酶

RNA核酶(ribozyme)是另一种神奇的存在,颠覆了酶只是蛋白质的定义。尽管今天关于核酶研究不多,但是核酶只是RNA,而且可以起到催化作用。


当这些牛逼轰轰的分子和另一种分子相遇,金风玉露一相逢,便胜却人间无数。

那就是:膜

有了膜,自然界的反应可以在一个有限的空间内进行,从而避免了各种外来的干扰,也可以更加专注的进行维持系统。

于是,这一天起,生命正式诞生!

生命是指由细胞构成的有机体。

(病毒不是生命,是生物活性体)

而对于生命来说,最基本的要求之一就是应激性。热了到冷的地方,冷了到热的地方。饿了找吃的,渴了找水喝,这就是基本的化学驱动过程。

而这些反应进一步的加强,就是你说的意识。

意识的本质也是信号,通过神经元的化学反应来实现了信号传递。

大量研究证明,意识本身是人的神经细胞之间的连接信号。一个网络的每一个连接,就代表了一个意识,比如A连接代表眨眼,B连接代表喜欢,C连接代表看见(这里太夸张了,比这个细多了)

下图是一个脑卒中的人和正常人的一个连接,主要是脑卒中引发的偏盲现象[3]



左图为对照组脑网络均线分布图;右图为偏盲患者的脑网络均线分布图。点的大小是按实际比例标出的。患者明显提高的网络连接已着重标明,新形成的连接和原有加强的连接分别用绿色和蓝色标明。


事实上目前对于大脑神经信号的解读已经走向了很高的层次,比如日本科学家通过对神经信号解读,发现了人做梦过程的一些内容,从而解读梦境。

为了获取结果,研究小组先让三个实验参与者进入睡眠状态,几分钟后他们被弄醒,描述梦的内容。此时,研究人员将记录下的大脑活动模型和参与者的描述进行对比。试验已进行了超过200次。接着,参与者在清醒状态观看来自20个不同门类的图片,包括车和动物,之后对大脑活动进一步分析。再将这些数据和睡眠中的大脑活动对比,研究人员发现他们可以预测部分梦境,准确超过70%。


目前关于大脑的研究还很粗浅,但是认为人的意识存在物质基础,也就是大脑不同的电信号代表了不同的想法,你意识动一下,大脑就要发生相应的反应,正因为如此,大脑才是人体最耗能的器官,占人体能量消耗的20%以上。


最后,如果你认为意识是玄学的话,那就没有讨论的必要了。

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有人举例软件没有物质基础,are u kidding?你真觉得01变化不存在基本的物质基础吗?

我们目前对大脑的解读,也类似于这种很原始的解读。我们通过对大脑信号的解读和人的意识来进行对应,有点像把一个软件的运行和0/1变化直接对应,这种对应很耗时也很麻烦,但是没有其他更好的办法。

现在各国纷纷开展了脑计划研究,比如美国,日本,欧洲,我国也开展了相应的研究,是由中科院上海神经所蒲慕明院士领衔的,重要目的之一就是详细的解读大脑的信号。

但是未来并不乐观,可能需要非常精细的操作,而且耗时几十年。


但是,我坚决反对把意识当成玄学之类的东西。有人还举例情绪,我就想偷偷问他一句,听过神经类药物嘛?如果意识是玄学,那神经类药物怎么发挥的作用?

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