大脑进化在学习中的作用

大脑进化在学习和记忆中的作用

大脑的进化与其说是进化不如说是适应，不断的适应环境以达到生存繁衍下去的目的，就像是一个可以变形的橡皮泥，什么样的模子刻画什么样的大脑。由于不是生物专业….本文中大脑的进化主要体现在环境的发展变更上,即在特定环境中的学习与记忆过程。

在过去的很长时间里，人类对于自我的探索都因为测量方法和工具的问题而停留在哲学范畴上。但是因为社会群体这种自发组成的关系，我们依然创新了学习方式：即从原始社会前的观察自然现象，总结经验规律到社会生活中广泛的人与人之间经验的交流。虽然说如果不把人当做特例而看成自然的一部分，这样说便没什么意义，但是基于人认知的归纳的天性，我们暂且认为人是独立出来的。交流在很大程上改变了人的大脑结构（这种改变到了近现代才渐渐被人们认知），在原始人的生活中，交流因为其表现形式的匮乏而导致效率尤为低下。但是在如FXOP2等基因的作用下，他使基底神经节和小脑能够处理复杂动作记忆1，人类的语言声音的交流功能急速提升，从而使得交流经验变得十分可行，学习的方式及记忆功能的进步直接导致了人类进入了社会这一层面。当然，在其后的很多年中，人类对自身的认识都很少涉及到大脑的临床表现上，因此，这一阶段随着文字的产生，工具的大量使用而对大脑进化提供了新的方向，如在使用汉字和字母激活不同脑区。

如老师课上所说，感觉大脑此时的进化更多的是自发的盲目的堆积，不断地适应新的环境而没有优化之说。就我的理解，感觉学习是一种交互的手段，而记忆更像是一种感觉，就是某种特定的刺激经过特定的回路产生的感觉。用语言文字交流与学习应该是基于特定的语言与文字与相关的感觉绑定在一起。但是这样一来就意味着如果大脑结构有不同的话，语言文字绑定的回路也不一样，这样的交流又将变的难以理解。但是如果我们看到幼儿在学习语言时的表现或许就可以明白，这个绑定的过程依赖于环境的反馈而不是纯粹的大脑内部建立一个相同的回路。这样来看的话，一些特定的记忆（如语言文字）应该是对学习时环境的记录而不是对老师表达的感觉的记录，就像老师在传授某一词的意思时会极尽所能的描述一个场景，好比将大脑放入火中，然后说这是“烫”，于是我们的大脑结构虽然不尽相同，但是我们对语言等记忆却能达成一致。

到了近现代，由于工具的发展，脑神经科学的研究使得人类能够直面“自己”，此时的自由意识，神学灵魂都变得开始站不住脚。于是人类大脑的学习记忆开始进入自主规划的时期。首先改变的是人们对自身的认识：从原先的神秘不可探测变得有规律可循。于是出现了像艾宾浩斯等一系列寻找学习与记忆方法的科学家；又有像弗洛伊德等分析心理学家系统的阐述心里活动的规律—现实活动都是原始欲望的映射，显然这种原始欲望是大脑最根本的记忆。而另一方面，在对人脑的生理学构造的研究同样得到了不少启发：各种各样的神经元互相连接，人们认识到了短期记忆，长期记忆，海马体，神经突触，认识到了奖励回路（归根结底感觉还是奖励回路操纵着人类学习记忆内容），学习记忆变得更加符合大脑在生理学上的表现，比如：阿尔法声波记忆法，电刺激关联法等等。

大脑在极其复杂的环境变换中缓慢的更新换代，这样来看显得效率很低，实际上，大脑结构的变化不仅仅体现在不同时代，同样体现在人生长的不同阶段。大脑成熟是一个动态过程, 婴幼儿时期，主要体现在对外部丰富刺激做出回应时建立新的神经突触，以及脑重量的迅速增加，被认为可能与katnb1基因相关2，胎教婴幼儿教育一直都被认为是极其重要的环节，尤其是其新的神经突触的建立有极大关系；运用神经成像等技术的研究指出, 大脑在青少年时期的发展经历着突触精简以及髓鞘化的过程; 白质、灰质在青少年时期的成熟有不

1Bret Peterson. 大脑的进化[J]. 临床医学工程, 2007(10):38-40.

2Katanin p80 Regulates Human Cortical Development by Limiting Centriole and Cilia Number

同的发展轨迹3，此时神经元在传递信息时的速度提升明显，用于复杂思考的灰质层变薄，使得大脑的结构更为精密，针对这一时期的教育手段也多样化起来，青少年在这一时期对自我的认识，决策能力的提升都逐渐标志着初级阶段由基因所决定的大脑基本框架的进化大致完成，学习记忆效率最高，但是记忆量略有减少。在这一时期多种激素的分泌也导致了大脑奖励回路的一些微妙变化，4使得性冲动活跃起来，（个人猜想）如前文所说，记忆的内容应该是一种感觉，所以这种新的愉悦的感觉应该是在特定时期才被连通的记忆。

但令我感到震惊的是老师上课所说神经元同样存在着竞争关系，得不到较多的刺激就会逐渐死亡，这样的进化方式很大程度上避免了大脑的过度冗余，但是这是否也与永久性记忆的遗忘有关呢？但毫无疑问，脑体积的些许增加都会使得大脑结构的复杂度呈指数上升，在现有神经元的传输速度的限制下，很可能意味着反应速度，学习记忆效率的急剧下降（对比与犀牛，豹，猫等动物），这很可能就是人脑没有继续增殖下去的原因吧。

现如今一条新的路径也被发现：人工智能。在很多方面如：人脑的认知学习，记忆检索等都在人工智能这一技术上变得实用起来，如决策树，k均值，贝叶斯网络，数据结构中的堆，队列结构，视觉识别，神经网络等等都在模拟人脑的基础认知学习记忆功能，而一旦这样的体系变得成熟就意味着我们可以独立于人脑而单独开发人工智能，进而这样的研究同样可以用于优化我们自身的大脑结构，这时或许就能进入所谓终极进化了~

3李艳玮, 李燕芳. 儿童青少年认知能力发展与脑发育[J]. 心理科学进展, 2010(11):1700-1706.

4Teenage brains—national geographic David Dobbs