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商務(wù)咨詢/顧問/請@yellowscholar?作者：黃先生斜杠青年

#時間深度 為什么什么都不重要 #意識和改變的狀態(tài) #神經(jīng) #數(shù)學

圖片通過：Google

人們花了幾個世紀的時間才接受了零。現(xiàn)在，它正在幫助神經(jīng)科學家了解大腦如何感知缺勤

當我觀鳥時，我經(jīng)常有一種特殊的體驗。其他觀鳥者會指著樹冠問我是否能看到一只隱藏在樹葉中的鳥。我用雙筒望遠鏡掃視樹梢，但令大家惱火的是，我只看到一只鳥不見了。

我們的心理世界因這種缺席體驗而生動不已，但大腦如何表演什么都看不到的把戲，卻是一個謎。當沒有可感知的東西時，大腦怎么能感知到什么呢？

對于一個對意識感興趣的學者來說，這是一個誘人的問題。然而，研究“無”的神經(jīng)基礎(chǔ)確實帶來了明顯的挑戰(zhàn)。幸運的是，還有其他 - 更具體 - 類型的缺席可以幫助我們處理大腦中朦朧的虛無問題。這就是為什么我花了大部分時間來研究我們?nèi)绾慰创龜?shù)字 0。

我是斜杠青年，一個PE背景的雜食性學者！?致力于剖析如何解決我們這個時代的重大問題！?使用數(shù)據(jù)和研究來了解真正有所作為的因素！

零在我們社會的發(fā)展中發(fā)揮了有趣的作用。縱觀人類歷史，它在恐懼虛無的文明中掙扎，并在那些擁抱虛無的文明中蓬勃發(fā)展。但這并不是它如此迷人的唯一原因。與缺席感知驚人的相似，零在大腦中作為一個數(shù)字的表示也仍然不清楚。如果我的大腦有專門的機制，已經(jīng)進化到可以計算棲息在樹枝上的貓頭鷹，那么這個系統(tǒng)如何從可見的東西中抽象出來，并發(fā)出信號表明沒有貓頭鷹可以計數(shù)？

對缺席的感知和對零的概念之間的共同之謎可能不是巧合。當你的大腦識別為零時，它可能正在招募基本的感覺機制，這些機制控制你何時可以看到和不能看到什么。如果是這樣的話，強調(diào)缺席體驗的意識理論可能會找到零的新用途，作為探索意識本身本質(zhì)的工具。

ZERO（0） 的生命始于濕粘土上的印記。大約 5,000 年前，蘇美爾人在美索不達米亞設(shè)計了一種革命性的數(shù)字書寫方法。他們沒有為不斷增加的數(shù)字發(fā)明新的符號，而是設(shè)計了一個系統(tǒng)，使符號在數(shù)字中的位置與該符號的值相對應(yīng)。如果這看起來令人困惑，那可能是因為這個想法太熟悉了，以至于被解釋弄得模糊不清。考慮數(shù)字 407 和 47。兩者都包含一個 '4'，但在每個 '4' 中，'4' 代表不同的值（分別為 400 和 40）。我們正確解釋這個符號的方法是從它位于其數(shù)字中的列（例如，百或十）。雖然這看起來只是格式上的改變，但這種位置符號的后果是巨大的：它允許快速記錄大數(shù)字和簡單的計算方法。

在某個時候，一個問題出現(xiàn)了：當特定列中沒有數(shù)字時，如數(shù)字 407，蘇美爾人該怎么辦？正是在這里，零誕生了：蘇美爾人在兩個數(shù)字之間放置了一個對角線楔形，表示“這個地方什么都沒有”。

盡管位置符號和數(shù)學符號提供了力量，但它在走出中東時遇到了阻力甚至嘲笑。希臘文明留下了與零的使用相對應(yīng)的有限記錄，并且他們繼續(xù)使用非位置數(shù)字系統(tǒng)，就像羅馬數(shù)字一樣。事實上，希臘貴族——那些研究數(shù)學框架的人——積極避免使用零。希臘是一片幾何學的國度，其學者試圖用線條、點和角度來描述世界。“無”的概念沒有明顯的歸宿。他們對邏輯的熱愛同樣令人困惑：什么都不可能是有的呢？亞里士多德得出結(jié)論，虛無本身不存在——不可能存在。

圣奧古斯丁將其等同于魔鬼：虛無是最大的邪惡

然而，位置符號對商人的有用性幫助 zero 滲透到那些回避它的人的冷漠之下。正因為如此，工人階級控制了零的命運，在公元前 3 世紀左右通過貿(mào)易路線將其從巴比倫帶到印度。

與希臘的邏輯學家相反，虛無貫穿于印度文化的哲學基礎(chǔ)中。印度人在不同語境中（例如浩瀚無垠的太空、以太或虛空）中用來表示“無”的詞語種多種多樣，這描繪了一種印度體系，它將“無”視為可描述的事物，而不僅僅是沒有其他事物。在這種氛圍中，零蓬勃發(fā)展。天文學家和數(shù)學家，如 Brahmagupta，設(shè)計并描繪了與零相關(guān)的數(shù)學規(guī)則。任何數(shù)字減去自身等于零;任何數(shù)字乘以 0 都是零，依此類推。零不再只是一個表示空列的標點符號;零現(xiàn)在是一個既定的概念 – 與其他數(shù)字處于同等地位。

已知最早使用空心圓圈代表零被認為來自 876 年印度中部的瓜廖爾市，但它在貿(mào)易階層中的流行意味著早期的零遺跡（僅標記在紙或樹皮上）可能已經(jīng)丟失在前幾個世紀的貿(mào)易路線中。通過這些路線，這個概念——以其先進的形式——回到中東，然后進入歐洲社會流通，最著名的是通過一位被稱為斐波那契的年輕旅行商人。1202 年，斐波那契出版了他的 Liber Abaci（《計算之書》），向歐洲觀眾介紹了零的概念。然而，零仍然遭到反對和嘲笑。用阿拉伯數(shù)字進行計算所需的不熟悉規(guī)則導(dǎo)致經(jīng)常計算錯誤，而 Zero 與虛無的聯(lián)系被認為與敬虔直接對立：如果上帝從無到有創(chuàng)造了世界，那么不言而喻，應(yīng)該避免虛無。圣奧古斯丁將其等同于魔鬼：虛無是最大的邪惡。

再一次，工人階級在推動零的使用方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。隨著商人用來記錄收入和支出的復(fù)式簿記的引入，零的效用終于在歐洲站穩(wěn)了腳跟。15 世紀左右，知識階層再也無法忽視它，零開始被接受。也許最值得注意的是，在 17 世紀后期，零允許科學家戈特弗里德·威廉·萊布尼茨和艾薩克·牛頓獨立制定微積分原則——其核心是數(shù)學函數(shù)的最小值和最大值的計算。為此，零是根本。

終于，有些東西從無到有。正如博學家萊昂哈德·歐拉（Leonhard Euler）所斷言的那樣，“世界上發(fā)生的任何事情的意義都不是某種最大或最小的意義”。這有可能解開宇宙的秘密。

ZERO （0）在歷史上的延遲吸收與 兒童 對數(shù)字的后期掌握相呼應(yīng)。雖然其他正數(shù)對應(yīng)于現(xiàn)實世界中的可觀察實體，但 0 對于計數(shù)毫無用處。正如阿爾弗雷德·諾斯·懷特海德 （Alfred North Whitehead） 打趣的那樣：“沒有人出去買零魚。理解和使用零需要從物理世界進入抽象的概念世界，這可能就是與其他可數(shù)數(shù)字相比，孩子們需要更長的時間才能掌握零的原因。

在實驗中，語言前嬰兒能夠跟蹤向他們展示的項目數(shù)量。當發(fā)展心理學家向嬰兒展示一系列圖像時，例如四個玩具，他們會驚訝地發(fā)現(xiàn)突然看到五個玩具。已經(jīng)進行了類似的實驗來揭示幼兒如何隱含地進行簡單的計算。如果五個月大的孩子看到一個木偶放在屏幕后面，而屏幕已經(jīng)覆蓋了他們認為是另一個木偶的東西，如果屏幕被掀起，露出三個木偶，他們會盯著看更長的時間——這表明他們對正確和錯誤的計算很敏感。但是，當結(jié)果應(yīng)該是零個傀儡時，這種能力就會消失。

隨著孩子長大，他們開始對 0 與 “虛 ”的關(guān)系表現(xiàn)出初步的理解，但他們?nèi)匀晃茨芡耆莆掌鋽?shù)字品質(zhì)。例如，知道 0 意味著“沒有事物”的學齡前兒童仍然認為 1 是最小的數(shù)字。同樣，如果他們被要求比較 0 是否小于另一個數(shù)字，他們往往會表現(xiàn)得好像他們只是在猜測一樣。在其他研究中，幼兒已經(jīng)能夠完成這些類型的比較任務(wù)，但前提是使用 “nothing” 即“沒有任何東西”一詞代替 “zero” “零”一詞。這些研究強化了零和不存在的糾纏：為了將零視為一個數(shù)字，它首先被映射到“虛無”的范疇，然后在數(shù)軸的起點取而代之。即使成年人成功地將 0 概念化為一個小數(shù)，它仍然會帶來認知困難。例如，人們在將 0 歸類為奇數(shù)或偶數(shù)時更容易出錯（盡管被告知 0 實際上是偶數(shù)），并且讀取 0 的時間比其他小數(shù)長，這表明認知系統(tǒng)的負擔更大。

我們象征零的能力可能是從對缺席的非符號表示發(fā)展而來的

鑒于這些行為特質(zhì)，很自然地想知道零在大腦中是如何表示的。但這個問題直到最近才成為科學研究的主題。不到 10 年前，兩個不同的實驗室發(fā)現(xiàn)了關(guān)于非人類靈長類動物大腦中零表示的融合證據(jù)。通過記錄單個神經(jīng)元的活動，同時向猴子展示不同數(shù)量的點，實驗者可以識別出對特定數(shù)量特別感興趣的神經(jīng)元。兩項研究都發(fā)現(xiàn)，細胞對空點（零點）的反應(yīng)比對其他數(shù)量的點的反應(yīng)更大。其中一些 “零神經(jīng)元” 只關(guān)心空集，而平等地忽略所有其他數(shù)量的點。研究人員首次證明，大腦中存在專門編碼為零的神經(jīng)元。這還不是全部：他們還發(fā)現(xiàn)了其他零神經(jīng)元——朝向大腦前部——表現(xiàn)出更分級的活動模式：當猴子看到一個空的神經(jīng)元時，它們放電最多，但當它們看到一個點時，也會發(fā)射一點，看到兩個點時，也會發(fā)射一點，依此類推。重要的是，這些神經(jīng)元將 0 的概念反映為數(shù)線開頭的一個數(shù)字。

去年，兩項新研究為描述零的神經(jīng)基礎(chǔ)的目標做出了貢獻——這次是在人類身上。這些研究能夠檢驗人類象征性地表示 0 的獨特能力——作為“0”。一項研究著眼于人們大腦中單個神經(jīng)元的活動，復(fù)制了猴子研究的結(jié)果，這次是針對點狀圖案和數(shù)字。它還揭示了對空點做出反應(yīng)的神經(jīng)元與對正數(shù)量點做出反應(yīng)的神經(jīng)元如何表現(xiàn)出略有不同的活動類型。 由于這種差異，這些神經(jīng)元可能代表大腦中更基本的“虛無”類別——而不是“有”——再次說明了零和不存在之間的深刻聯(lián)系。

這與 Stephen Fleming 等人進行的一項實驗相輔相成，該實驗使用腦磁圖測量數(shù)千個神經(jīng)元在涉及符號零和空集的數(shù)值任務(wù)中的聯(lián)合活動。同樣，不同神經(jīng)元組的活動顯示零位于大腦空集和符號零的編號線的開頭。然而，在他們的實驗中，對應(yīng)于空集的大腦活動——至少在一定程度上——與響應(yīng)零符號時產(chǎn)生的活動相似。這再次增加了這樣一種觀點的分量，即我們象征零概念的能力可能是從更簡單的非符號性的缺席表示發(fā)展而來的。

綜上所述，這些研究開始為神經(jīng)科學家安德烈亞斯·尼德 （Andreas Nieder） 于 2016 年首次提出的觀點提供初步證據(jù)，即人腦對零的表示可能與感知“無”本身的更基本能力共享屬性。

那么，hat 的意思是感知到不存在，還是什么都沒有呢？通過要求人們在視覺“噪聲”中找到降級的圖像，可以將這種體驗轉(zhuǎn)化為實驗室：“你看到什么模式了嗎，還是只是噪聲？事實證明，就像理解零一樣，如何感知感官缺失的問題并不那么簡單。大腦的感覺系統(tǒng)旨在檢測物體的存在，而不是物體的缺失：一般來說，當物體侵入您的視野時，您的視覺皮層中的神經(jīng)元會被激活。此外，這種對檢測物體的偏見已經(jīng)反映在對這個主題的科學興趣上：大多數(shù)關(guān)于感知和意識的神經(jīng)科學研究都對我們?nèi)绾我庾R到某物感興趣。盡管如此，缺席的體驗構(gòu)成了我們意識體驗的很大一部分——我們經(jīng)常會意識到我們看不到的東西。揭示它們的神經(jīng)基礎(chǔ)對于充分理解支持人類意識的機制同樣重要。

就像 0 的流利度延遲開始一樣，與對有形特征的感知相比，感知感覺缺失也在童年后期發(fā)展。這方面的經(jīng)典證據(jù)來自“特征積極效應(yīng)”，它描述了某物的存在比不存在更容易檢測。例如，當四個月大的孩子熟悉字母“F”時，他們會驚訝地發(fā)現(xiàn)下一個出現(xiàn)的符號是“E”，它在底部有一個額外的筆畫。但是，當順序顛倒，熟悉的“E”后面跟著“F”時，孩子們并沒有感到害怕——就好像沒有下線一樣。有趣的是，這與前面描述的木偶實驗中嬰兒無法識別零的情況相似。

我們通常不會意識到檢測缺勤的缺點

就像零一樣，我們感知缺席的困難不會在成年后停止。在校對書面作業(yè)時，人們更能察覺到字母何時添加了特征，而不是何時刪除它們（寫成“ONGE”的“ONCE”很容易被發(fā)現(xiàn)，但寫成“STRANCER”的“STRANGER”可能不會）。當向成人展示圖像序列時，他們也會表現(xiàn)出與兒童類似的“特征正”偏差。這一發(fā)現(xiàn)在一系列聽覺和視覺刺激以及包括鴿子、大鼠、蜜蜂和猴子在內(nèi)的動物中都是穩(wěn)健的，這表明對缺失的檢測在自然進化的感知系統(tǒng)中始終處于不利地位。

不僅如此，我們在檢測缺勤方面的劣勢通常不是我們意識到的。當我們說我們沒有看到什么時，我們通常不如我們認為我們確實看到了什么時更有信心，但我們在識別這些缺席判斷何時可能是正確的或不正確的方面也更差。簡而言之，對我們的缺席體驗進行自我反省的洞察力比我們對存在的體驗更難。

大腦支持對缺席感知的方式是如此獨特，它究竟是如何產(chǎn)生這些虛無體驗的呢？與零一樣，新出現(xiàn)的證據(jù)表明，鳥類、猴子和人類大腦中的某些神經(jīng)元會適應(yīng)知覺缺失的體驗。在要求鴉科動物和獼猴檢測屏幕上是否顯示微弱刺激的任務(wù)中，在動物表示它們沒有看到任何東西之前，大致類似于人類額葉皮層的區(qū)域的神經(jīng)元就變得活躍起來。同樣，在人類中，當參與者決定沒有施加到手腕上的振動刺激時，頂葉皮層中的單個神經(jīng)元會特別觸發(fā)。

這些“缺失神經(jīng)元”是否表明一個人已經(jīng)決定不存在刺激，或者它們是否有助于做出這種決定的過程？我們還不知道。盡管如此，現(xiàn)在似乎更清楚的是，對缺席的感知不僅僅是由神經(jīng)活動的缺失來介導(dǎo)的。相反，大腦可能具有獨特的機制來代表這些獨特的體驗。

大腦必須能夠判斷我們的注意力系統(tǒng)是否足夠警覺，以檢測到物體是否存在

這種機制是一些新興的意識理論的核心。這些模型，例如感知現(xiàn)實監(jiān)測 （PRM） 和高階狀態(tài)空間 （HOSS） 理論，特別關(guān)注決定是否看到某物的大腦過程。根據(jù)這些理論，有一種神經(jīng)機制可以解釋在視覺（和其他感覺）區(qū)域中發(fā)現(xiàn)的大腦活動，有點像事實核查員。這種機制檢查感官活動是否包含足夠可靠的模式來表明您已經(jīng)感知到外部世界中的物體——或者它是噪音還是心理意象。然而，重要的是，當感覺區(qū)域缺乏可靠的活動時，該系統(tǒng)不僅僅是不活躍的。相反，這些理論聲稱檢查機制主動表明沒有感知到任何東西。這將解釋我們?nèi)绾我庾R到?jīng)]有刺激。

那么，當外面沒有什么可感知的時，我們究竟是如何感知缺席的呢？在認知神經(jīng)科學家 Matan Mazor 開發(fā)的框架中，為了能夠感知缺失，我們必須首先進行某種形式的反事實推理，例如“如果物體存在，我就會看到它”。這種表述的有趣之處在于，它需要獲得關(guān)于自身感知系統(tǒng)的自我知識：大腦必須能夠判斷它是否正常運作，以及我們的注意力系統(tǒng)是否足夠警覺以檢測到有問題的物體或聲音（如果存在）。有經(jīng)驗證據(jù)表明情況確實如此。在一項巧妙的研究中，參與者被問及噪聲中是否嵌入了字母：一旦他們對噪聲圖像的視線被遮擋線遮擋，參與者就會提高他們認為字母存在而實際上不存在的比率。換句話說，人們正在使用自我反省的洞察力，即他們的視覺系統(tǒng)在檢測字母時會受到阻礙，并在他們的決策中考慮到這一點。

一個ll 的 this 將返回 0。問題是，相同的潛在神經(jīng)機制是否同時驅(qū)動了零和知覺缺席的體驗？如果是這樣，這將告訴我們，當我們使用零進行數(shù)學運算時，我們也在調(diào)用一個更基本和自動的認知系統(tǒng)——例如，當我觀鳥時，它負責檢測鳥類的缺失。

用于從環(huán)境中提取正數(shù)的大腦系統(tǒng)相對來說已經(jīng)很好理解了。頂葉皮層的某些部分已經(jīng)進化為代表我們環(huán)境中“事物”的數(shù)量，同時剝離了這些“事物”的信息。例如，如果我看到四只貓頭鷹，這個系統(tǒng)只會顯示“四”。它被認為是學習我們環(huán)境結(jié)構(gòu)的核心。如果發(fā)現(xiàn)控制我們決定是否有意識地看到某物的能力的神經(jīng)系統(tǒng)依賴于相同的機制，這將有助于 HOSS 和 PRM 等理論掌握這種能力究竟是如何產(chǎn)生的。也許，就像這個系統(tǒng)學習我們環(huán)境的結(jié)構(gòu)和規(guī)律一樣，它也學習我們大腦感覺活動的結(jié)構(gòu)，以幫助確定我們何時看到了某物。這是 PRM 和 HOSS 已經(jīng)預(yù)測的，但將理論建立在關(guān)于大腦如何工作的既定觀念之上，可能會為它們提供更強大的立足點，以解釋使我們能夠了解世界的確切機制。

受上述想法啟發(fā)的一個有趣的假設(shè)是，如果 0 的大腦基礎(chǔ)依賴于上述框架認為是有意識體驗所必需的與缺失相關(guān)的神經(jīng)機制，那么任何有機體要想成功采用 0 的概念，它可能首先需要具有感知意識。這意味著理解零可以作為意識的標志。鑒于即使是蜜蜂也被證明喜歡零的基本概念，這似乎——至少對某些人來說——很牽強。盡管如此，提出數(shù)字和知覺缺失之間的相似性似乎很有吸引力，不僅有助于揭示缺席體驗的神經(jīng)基礎(chǔ)，而且有助于更廣泛地揭示有意識意識的神經(jīng)基礎(chǔ)。讓-保羅·薩特（Jean-Paul Sartre）作證說，畢竟，虛無是存在的核心。

數(shù)字 0 的演變幫助解開了宇宙的秘密。它是否有助于解開心靈的奧秘，還有待觀察。就目前而言，研究它至少減少了我對觀鳥失敗的失望。現(xiàn)在我知道，什么都看不到會非常復(fù)雜，更重要的是，沒有什么是真正重要的。

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