哪些概念是從人一出生就像硬體或者固件一樣存在於人的腦子或身體里的?

我的意思是某些先天的神經網路結構對人執行某些行為可能有極其大的幫助。而這些行為可能基本都會對應到詞典中的若干詞上。我想要的就是這種詞。就是問題中提到的概念。可能是我個人喜好的問題,我更喜歡用概念而不是詞。

問題改了一下,添加了身體。比如激素可能具有開關這個概念的特徵。是時候加上仿生學話題了。

舉幾個例子。比如快樂這個概念,與之相應的可能有一整套神經網路支持這個概念。還有問題解決,據說主要是在額葉完成的。還有看這個概念,枕葉發揮了很大作用。還有各種情緒激活不同的腦區,類似看到別人眼睛裡有更多的眼白(就是睜大雙眼)會讓人恐懼。

舉個具體的例子,據我所知某種輸入與輸出相互連接的神經網路結構好像會產生順序行為。這個基本上可以對應到過程這個詞上。另外人的記憶至少有程序性記憶和陳述性記憶兩種,其他的我忘了。而這兩種記憶的分離也許是因為需要不同結構的神經網路,我瞎猜的。

我知道這個很麻煩很累,有沒有現成的?下面的相關問題是我腦補出來的一個可能不用很麻煩很累就可以得到很多這種概念的方法。

相關問題:

能否利用 NLP 找到詞典中那些循環定義或者定義模糊的詞? - 自然語言處理


很多回答提到了先天具有的條件反射,我也同意可以認為是嬰兒先天就有的概念,只不過在 [簡單反射-認知意義上的概念] 這一連續譜上處於簡單反射的一端。

成熟的概念很明顯並不是先天就有的:誰也不會說,嬰兒已經具有和成人相同的概念。但這個題目並不因此而無法回答,因為我們仍然可以考察嬰兒是否具有一些概念的原型

毫無疑問,任何概念都是多模式的 (multi-modal),也常常包括了運動策略。例如,火的概念既包括了紅色、摸起來燙、輻射熱量等等,也包括了不要靠近、不可同時和小孩子或易燃物單獨放在一起不管等等。那麼一個複合的概念有可能在出生時就已經有了初步的條件反射(簡單的運動策略)。在此意義上吮吸反射是「乳房」這一概念中先天就有的一部分,儘管是成人對乳房的成熟概念中很小的一部分(咦?)。

在連續譜的另一端(即更接近認知意義上的抽象概念),下面介紹一種有趣的理論:「原型概念」 作為簡單規則(或獎勵函數)可在日常經驗中訓練視覺系統迅速形成特定的視覺概念。

通過發育中預設的腦結構編碼特定的原型概念可能幫助嬰兒快速實現學習重要概念。例如,考慮到手在人類日常生活中的重要性,特別是作為人與環境互動的主要媒介之一,快速形成對手的概念可能是「值得」被先天編碼的。(對人類嬰兒的研究非常困難,這裡只有計算機模擬的支持性證據,而非在人類嬰兒身上決定性的演示。不管怎麼說,是一種有趣的理論。)

直接放組會用的幻燈片:Ullman 等人考慮一個元概念 「移動者」,即圖像中任何移動並使接觸到的區域也移動或發生改變的物體,發現這一原型概念足以訓練演算法準確識別視頻中的手和視線方向。

需要注意,這裡並不是提出「手」的概念先天具備,而是嬰兒可能先天注意 「移動者」 並優先對 「移動者」 的特徵進行學習。這一原型概念在日常生活中不可避免的會產生 「手」 的概念,但如果你把嬰兒置於人總是用鐵夾子操作物體的世界中,他就會產生「鐵夾子」的概念。

當然這一理論現在還是猜想性質的。


@劉柯 謝邀。我想說的這個答案可能算不上「概念」,不過確實是神經網路結構的不同而引起的潛在功能上的不同,這些功能上的不同可能先天地造成我們用不同的方式來感知外部世界。

我想討論的是哺乳動物(人類同理)的視覺和聽覺系統迥異的神經網路結構,我這裡想討論的是神經系統傳遞視覺信息和聽覺信息的環路結構的不同,而不是"感受器」的不同(比如視覺最初的感受器是視錐細胞和視桿細胞Rods and cones,聽覺最初的感受器是毛細胞Hair cells,它們感受外界刺激的機理的確完全不同,但這不是我想討論的,因為這層面僅停留在最初的,距離還甚遠)。而即使這樣這個題目還是非常大,所以更具體地我關注這兩個系統的一個特定的結構特徵:兩個系統在表徵外部世界時相應的拓撲結構是否連續。

聽起來好數學,然而完全沒有(笑),英文就是continuity of retinotopic map和discontinuity of tonotopic map.

視覺信息傳遞(visual pathway):對視覺輸入的連續映射

我們睜眼就看見外面世界,感覺很自然。實際上,視網膜在接受了光的刺激後將光信號轉換為可在神經元之間傳導的電化學信號(這一過程可參見Visual phototransduction),但是這些信號在我們傳遞到我們的大腦中又是什麼「樣子」呢?

這個不得不提1982年就由Tootell等人在猴子中完成的經典實驗。這篇文章的實驗思想有點類似於今天的功能性核磁共振fMRI,不得不說35年前能完成這樣的實驗,真的是厲害了。文中使用放射性元素碳14標記的2-deoxy-D-glucose (2DG),其邏輯簡單地說就是活動強的神經元會消耗更多能量,也就會攝取更多的glucose(葡萄糖)。而2DG是一种放射性的類葡糖糖分子,並不會真正被代謝,而是會在活動強的神經元中累積。下圖左邊是猴子接受到的視覺刺激,右邊是其接受了較長時間刺激後解剖得到的striate cortex(即primary visual cortex初級視皮層)的神經元活動模式。

(Adapted from Tootell et al.)

僅從這幅圖來看,大腦中神經元活動的模式這完全就是真實刺激的一個映射(經過了變形和扭曲),數學上只要一個矩陣就可以完成這個變換!而且很重要的這個映射是一種連續的投影,在腦內形成與外部世界對應的retinotopic map(姑且翻譯為視拓撲圖...)。也就是說對於在空間中位置發生連續變化的視覺刺激,腦內相應的神經元在編碼這個信息的時候,其本身在視皮層中的位置分布也是連續變化的。

可能大家會覺得,這有啥,這似乎很正常啊。但是對比聽覺系統就能發現,區別還是大大的有。

聽覺信息傳遞(auditory pathway):對聽覺輸入的階梯映射

與視拓撲圖(retinotopic map)對應,聽覺系統對於編碼的不同頻率的聲音信息進行傳遞的時候,也有一個特定的網路結構叫做tonotopic map(姑且翻譯為調拓撲圖),也就是說頻率譜上不同位置的頻率會映射到腦內不同的位置。問題來了,這種映射和視覺系統的連續映射一樣嗎?

雖然至少十年前不少神經科學家還認為聽覺系統在傳遞信息時的調拓撲圖也是連續映射(Luo L et al., 2007),然而在1997年Schreiner et al. 及2008年Malmierca et al. 分別在貓和大鼠中腦的Inferior Colliculus(下丘)測出了階梯狀的調拓撲圖 (縱軸神經元的最佳響應頻率,橫軸相對下丘表面的深度)

(Malmierca et al., 2008)

可以發現,以最佳響應頻率(某個使得神經元活動最強的聲音頻率,或者說神經元「最喜歡」的那個頻率)來衡量,這裡的神經元分布是分層的,呈現出階段函數的模式,每一層的寬度相似(150微米左右),層與層之間的頻率跨度大約為0.3個octave(0.3個八度,差不多是Do和Mi的頻率差別,這是大鼠的實驗結果,人類很可能不同)。注意,這並不代表某一層的神經元只能響應一個頻率,只不過在這一層的所有神經元,其「最喜歡」的頻率幾乎都是一樣的。實際上單個神經元可以對一定範圍內的頻率都產生響應,這種響應的分布叫做frequency response areas。以上實際是從功能上來分層,而從解剖的角度來講,下丘中的神經元分布確實也就像是一層層(lamina)疊在一起的,每一層的寬度大約在100-200微米(不同物種不一樣)。

關於視覺系統神經活動的「連續」傳遞和聽覺系統神經活動的「不連續」傳遞,其實我所在的實驗室有很酷炫的視覺-波傳遞聽覺-固定條帶模式的實驗證據,這台電腦上沒有,有機會再更吧~

關於這種結構具體對生物的聽覺產生了什麼影響,目前尚不明確。但是不妨從現有的證據進行猜想,這種結構可能說明我們的大腦對於某些特定的頻率會特別的敏感,而且這些頻率之間可能還會有固定的間距。這與在動物在野外識別敵友,區分不同頻率信號是否有關?甚至有沒有可能對人類的音樂的審美有所影響(比如對於特定音調的偏好)?這都是很有趣的問題。

反過來,如果視拓撲圖是不連續的,調拓撲圖是連續的,我們看到和聽到的世界會有什麼不同呢?

參考文獻:

1. Luo, Liqun, and John G. Flanagan. "Development of continuous and discrete neural maps." Neuron 56.2 (2007): 284-300.

2. Malmierca, Manuel S., et al. "A discontinuous tonotopic organization in the inferior colliculus of the rat." Journal of Neuroscience 28.18 (2008): 4767-4776.

3. Schreiner, Christoph E., and Gerald Langner. "Laminar fine structure of frequency organization in auditory midbrain." Nature 388.6640 (1997): 383-386.

4. Tootell, Roger B., et al. "Deoxyglucose analysis of retinotopic organization in primate striate cortex." Science 218.4575 (1982): 902-904.

5. Schreiner, Christoph, and Jeffery A. Winer. The inferior colliculus. New York:: Springer, 2005.

---更新---

就放幾張自己剛剛做的吧,隨手拍的沒有處理哈

第一張左下角是聽覺通路中的Inferior colliculus,有兩個明顯的bands,形如條帶。

這個分部是不連續的,神經活動是不會連續傳播的

這六張圖是連著拍攝的影像中截取的,張與張之間間隔2秒,後面五張可以明顯看到一個在行進的波,這是視覺通路中superior colliculus里的神經元活動。

這個活動顯然是連續分部並傳播的

其實相應的paper之前實驗室都發出來了(不是我發的是之前的師兄師姐發的),所以透一點regular的raw data不方~

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看了各位自然科學界大神的回答,我想給出一些不一樣的角度的答案:在此回答中,我將給出一些實驗證據說明人類似乎是擁有一些天生的道德意識或道德能力的。

首先說明一下,我之所以使用「道德意識」或者「道德能力」而不是「道德概念」的原因是,「概念」一詞在哲學上說是相當知性的。概念的出現必然要以複雜的語言能力以及思維能力為基礎的,而很明顯,語言能力和思維能力都不是天生的,而是後天養成的,所以在這個角度上說,「概念」必定是後天的產物。但是,即使如此,比「概念」更加原始的意識和行為能力卻有可能是天生的。而我要介紹的便是一些可能天生存在於人類基因里的道德意識與能力。

一般來說,我們往往認為,人類是唯一一個具有道德感的物種。一個老虎咬死了人我們不會怪罪於老虎,但是要是一個人殺了另外一個人我們有充分的理由對其行為進行懲罰,原因就在於老虎沒有道德感,但是人有。然而,「人是唯一具有道德感的物種」這一命題一直存在兩種極端化的回應。首先便是以《自私的基因》的作者道金斯為代表的一些進化論支持者認為,人的道德感只是以基因為中心的生物進化的產物而已。其本質與自然界的群居動物之間的合作互助的「利他行為」一樣,都只是基因為了自己延續的「自私」行為而已。而另外一種回應便是傳統的倫理學家們的觀點,即道德感與人的動物性或者生物本能完全無關,它完全只是人的純粹理性以及後天教化產生的。針對以上兩種極端觀點,在21世紀興起的道德自然主義企圖用大量的實驗依據證明:1. 人類的一些具有道德意義的天性與其他群居動物的合作互助行為有本質不同。2. 這些天性的存在同樣證明了人的道德感有其生物本能作為基礎。

為了證明以上兩點,道德自然主義者做了大量成年黑猩猩與三歲之前的兒童的行為對比實驗。之所以將成年黑猩猩和三歲前的兒童作為研究對象原因在於:首先,黑猩猩是與人類親緣關係最近的靈長類動物,並且成年黑猩猩一般的智力水平為3-6歲正常人類兒童,即普遍智力水平是高於三歲前的人類兒童的。另外,三歲前的兒童普遍語言能力尚未發展完全,且基本沒受過後天教育的影響,因此可以最大限度的體現人類最為原始的生物本能。而通過這一系列對比實驗,我們發現了人類兒童可以完成一系列智力水平高於他們的成年黑猩猩所無法完成的道德行為,由此大大增加了人類擁有一些天生的道德意識與道德行為能力的可信度。

一,合作後的分配行為

雖然為了某個特定目標合作是黑猩猩與兒童都會有的行為模式,然而一組實驗似乎說明黑猩猩幾乎沒有分享合作成果的意識,如Melis(2006)所設計的實驗中,如果在同時一塊只有兩個黑猩猩合力才能拉動的大木板兩段都放有食物時,兩隻黑猩猩會合作拉動木板並各自享有各自那一端的食物,然而,當把食物集中放在木板中間的時候,黑猩猩在拉完木板之後便會產生爭奪,勝利的一方會佔有所有食物。而當Warneken(2011)對三歲以下兒童進行同樣的測試時,所有兒童組的兒童都無例外的選擇分享放在木板中間的食物。這似乎表明,與黑猩猩不同,人類兒童似乎擁有參與合作之後應該公平享有合作成果的道德意識。

二,合作中的集體意識

即使黑猩猩與人類兒童都能擁有合作行為,但是在黑猩猩那,一個關於集體的「我們」的意識是缺失的。黑猩猩的合作依然是各自站在各自的立場與角色的合作,但人類兒童則不同。如Fletcher(2012)的一項實驗表明,當我們訓練黑猩猩與我們共同完成一項任務或者一個遊戲之中扮演一個特定角色之後(比如讓黑猩猩給我們積木,我們來搭),如果我們將自己的角色與它的角色互換的話,黑猩猩是不會從事我們之前所從事的活動的,於是又要重新訓練。但是在三歲人類兒童那,角色互換不會帶來任何行動上的不成功。這種合作中的角色可互換性似乎說明,人類與黑猩猩不一樣,在合作之中人類能拋開自己特定的身份與角色,以一個更加全體的眼光看待整個合作行動,因此擁有天生的集體意識。

三,對於搭檔福祉的關心,

雖然同情心(sympathy)廣泛存在於高等哺乳動物之中,然而以黑猩猩等靈長類動物為代表,它們的同情同伴的行為僅僅局限於不存在直接利益衝突不需要消耗極大精力的個別情況之下。而在合作之中,比如黑猩猩群共同捕獵猴子的情形下,至今沒有任何報告能顯示出黑猩猩在共同捕獵時會互相幫助(Melis Tomassello 2013)。於此相反,幼齡兒童對於同伴的關心與幫助的範圍要廣泛地多,比如14個月大的兒童就能在實驗中幫助他並不認識的成年人完成開門,搬書,跑去拿成年人想要的東西等對於他這個年齡段的兒童來說十分困難的任務(Tomasello 2006)。同時,這種幫助甚至是不需要任何外在鼓勵的,比如2歲兒童並不會在有媽媽的陪同下就會去完成更多的幫助他人的任務,甚至是一些根本不會引起被幫助者注意的幫助任務兒童完成的也不會比其他情況更差(Warneken 2013)。

四,行為的自我約束

人和黑猩猩一樣,都會主動選擇那些更加有力,更加具有合作精神的搭檔,但與此同時,和黑猩猩不同,人類知道當自己評估搭檔的同時,搭檔也會評估他自己,因此人有主動約束個人行為符合集體要求的意識。比如Engekmann(2012)的實驗中顯示出,當一個兒童被要求照看另一個虛構出來的孩子放在桌子的物品時(「這些東西是屬於另外一個小朋友的,他暫時不在,幫個忙保管一下哦」),觀察人員發現,當受試兒童獨自一人在房間里時,不出意料,他會偷桌子上的物品,但是當房間里還有另外一個同齡人看的時候,受試兒童還會主動往桌子上添加物品。但是同樣的實驗在黑猩猩那結果卻是,不管現場有沒有另外一個黑猩猩在看,受試黑猩猩都會拿桌上的物品。這似乎說明,兒童在出於集體之中的時候似乎存在自我約束行為的意向。

五,對於「搭便車」者的排斥與懲罰

道德意識的另一個重要表現就是對於不道德行為的懲罰。而這類行為也僅僅存在於人類之中。比如Boesch(1994)的野外觀察就發現,在黑猩猩捕獵猴子的活動中,即使是全程沒有出力追捕的黑猩猩最後也能得到相當一部分猴子肉。同樣的結論在Melis(2013)的實驗中也能得出,在實驗中,模擬「捕捉者」的黑猩猩們在合作完成了一項任務後獲得的食物也會給全程沒有參與的「搭便車」黑猩猩分享食物,而且「搭便車」黑猩猩得到的量與「捕捉者」黑猩猩的量沒有差別。但是,在人類兒童那,扮演「捕捉者」的兒童們存在明顯的排斥「搭便車」兒童的行為,「捕捉者」兒童享有的成果量也明顯更多。(Melis 2013)

以上只是道德自然主義者做的各類實驗的一小部分,但從這些實驗結果中我們發現,對比人類最近的近親黑猩猩,3歲以下的人類兒童擁有一系列高度道德化的行為傾向,比如公平分配成果,共同活動中的「我們」的集體意識,對於他人福祉的廣泛地關心與幫助,集體之中的自我行為的約束以及對於「不勞而獲」的排斥等等。而且基於受試兒童的年齡之小不足以說明這些行為都是教育和理性思維的結果。我們有理由相信,人類是擁有一些天生的道德意識與行為能力的,而這些意識與能力可能在長期的自然演化之中已經成為「智人」這一物種的生物本能了。

參考文獻:

Boesch, C. (1994). Cooperative hunting in wild chimpanzees. Animal Behaviour, 48(3), 653–667.

Engelmann, J. M., Herrmann, E., Tomasello, M. (2012). Five-year olds, but not chimpanzees, attempt to manage their reputations. PLoS ONE 7(10): e48433.

Fletcher, G., Warneken, F., Tomasello, M. (2012). Differences in cognitive processes underlying the collaborative activities of children and chimpanzees. Cognitive Development, 27(2), 136–153.

Melis, A. P., Altricher, K., Tomasello, M. (2013). Allocation of resources to collaborators and free-riders by 3-year-olds. Journal of Experimental Child Psychology, 114(2), 364–370.

Melis, A. P., Hare, B., Tomasello, M. (2009). Chimpanzees coordinate in a negotiation game. Evolution and Human Behavior, 30(6), 381–392.

Melis, A. P., Tomasello, M. (2013). Chimpanzees』 strategic helping in a collaborative task. Biology Letters, 9: 20130009.

Melis, A. P., Hare, B., Tomasello, M. (2006b). Engineering cooperation in chimpanzees: tolerance constraints on cooperation. Animal Behaviour, 72(2), 275–286

Tomasello, M. (2006). Conventions are shared (commentary on Millikan, Language: A biological model). Philosophy of Mind Review. (online)

Warneken, F., Lohse, K., Melis, A. P., Tomasello, M. (2011). Young children share the spoils after collaboration. Psychological Science, 22(2) 267–273.

Warneken, F., Tomasello, M. (2013). The emergence of contingent reciprocity in young children. Journal of Experimental Child Psychology, 116(2), 338–350.


謝邀,第三次被你邀請了,認真對待!

你說的「概念」,也更像是一個哲學術語,而不是科學辭彙。按照 傅佩榮 先生的說法,在哲學討論中,一定要先定義清楚概念。所以,我只能先從哲學的層面試著梳理一下了。

一、在哲學範疇內:

1. 第一個想起的是康德「先驗主義」,他認為先驗的知識,是獨立於經驗存在的。當然其根源應該還是柏拉圖的「理念世界」和「現象世界」,根據「洞穴假說」,他相信「理念」是先於「現象」存在的。

結合你的問題,我的理解,他們應該比較主張,人出生的時候,先天就擁有某些「概念」,這些「概念」甚至是早於我們出生,早於物質世界的存在就存在的。

2. 洛克大衛 休謨比較主張「經驗主義」,也就是一切知識是基於經驗的,包括語言、邏輯、道德等等。

所以,概念都是後天才能獲得的。

我的看法更傾向於後者,身體和腦的「硬體」使我們擁有了獲取「概念」的能力,但這不代表「概念」本身,「概念」是在我們在經驗中獲得的。

二、 回歸科學內的討論:

坦誠地講,因為問題是限定在人類的腦和身體,真實的科學研究中,怎麼排除後天的文化影響,怎麼從分子、細胞水平找到腦和身體里的「固件」,都是問題。

所以,這個問題可能目前更多只能在動物研究的水平進行探索。解釋了為什麼很多其他回答中,都會提到動物實驗。

動物實驗方面:

1. 各種感覺只是能力,概念的建立要靠後天經驗獲取。

最經典的是1981年諾貝爾獎獲得者,大衛·休伯爾David Hunter Hubel)托斯坦·威澤爾(Torsten N. Wiesel)貓咪視覺發育關鍵期,縫合眼瞼,進行光感受剝奪的實驗了。貓咪的視覺感受功能柱發育異常,連光感受的能力都失去了,如何建立視覺相關的概念。在人類,就是先天盲人如何建立色彩的「概念」。

自己給出的打臉反駁:因為連覺的存在,還有語言的輔助認知功能,你咋就知道盲人沒法感受到色彩,從而建立色彩的「概念」。

對打臉反駁的再反駁:即使盲人能夠建立起對色彩的「概念」,腦和身體也只是提供了這種能力,色彩這種「概念」,還是在外部經驗的輔助下,建立起來的。

其他感覺能力類似,例如:沒有新的氣味分子刺激,人無法建立新的嗅覺,見2004年諾獎獲得者琳達·巴克(Linda Buck)理查德·阿克塞爾Richard Axel的研究。

2.像「吸允反射」「膝跳反射」等各種先天具備的反射,只是一種本能,而不是「概念」。

1973年的諾獎獲得者康拉· 德洛倫茲(Konrad Zacharias Lorenz Lorenz)提出了「印隨」的概念。小鴨子一出生,就會緊跟著它第一眼看到的較大的可移動物體走,把它當媽媽。這種行為本身是先天的,但對於「母親」概念的建立是後天的。

這一條也適用於解釋所有其他的動物行為,即使行為本身看上去很複雜,也可能只是一系列反射的疊加而已。擁有先天能夠做的能力,並不代表有就擁有了「概念」,「概念」要靠後天經驗去形成。

三、 回顧問題本身

問題是人一出生,已經獲得了哪些「概念」。所以,我只能假設這些「概念」都是在母親體內獲得,或者在出生過程中獲得。

根據已有的研究,和我的經驗,可能有以下幾個方面:

(1)對光的感覺;

(2)對父母聲音的偏好;

(3)對母體環境,和在母體環境中姿勢的偏好;

(4)生產過程所帶來的恐懼。

最後想說的是,這個問題的本質,可能是,是否有特定的腦區,特定的環路,負責特定的腦與身體的功能。而這種結構與功能之間的關係,是不是在人出生的時候,就已經決定了。我的回答是是,但也不完全是,進化既「固化」了很多天賦,也留給腦很大的可塑性。


感謝邀請!

所謂預設的概念,我的理解就是本體,既包含概念也包含對概念之間關係的定義和描述。有關大腦信息加工的本體,之前曾發過一篇專欄,主要是探索隨著科技的進步,我們對它的認識可能會發生什麼樣的變化、以及最終會怎樣。

目前對大腦信息加工本體的理解,首先來自功能模塊和腦網路兩個基本認定,即大腦的很多功能都定位在特定的腦區,以及這些功能的完整實現往往涉及多個腦區之間的網路連接。

關於功能模塊,舉例來說,我們都知道視覺定位於枕葉,那麼對於視知覺,也就是感覺登入後的物體分類加工,是預設的嗎,如果是,又是由哪裡完成的呢?這裡就需要提到一個叫梭狀回(Fusiform Area)的腦區,它也是我博士論文的keyword之一。這個腦區的神奇之處在於,它特異地承擔著我們對於面孔、物體、和文字的視知覺加工,而且這種加工是隨著物體類別而定位分工的:左側梭狀回負責知覺文字、右側梭狀回負責知覺面孔、雙側梭狀回則負責知覺物體。關於左側梭狀回對文字視知覺加工的特異性,甚至得到來自文盲人群學習文字之前和之後結果對比的驗證。

腦內已知的功能模塊非常多,從已經精細定位結構和功能對應關係的初級感覺運動皮層,到語言理解和表達的Wernick和Broca區,以及情緒決策的前額葉。。這些大腦功能模塊的發現和存在,不僅幫助我們認識信息加工的生理學基礎,而且對於所加工的信息在遺傳進化上的預設和意義,有了清晰的認識(比如,人耳能聽到的聲音頻率範圍在20-20000Hz之間,狗則據說在15-50000Hz,也有說40-60000Hz的)。

關於腦網路,工作記憶中局部場電位(LFP)網路和峰電位(Spike)網路的存在,以及注意時額葉對枕葉的因果信息流,就分別是記憶和注意的腦網路基礎。反過來我們可以說,因為上述腦網路在人群中的普遍存在和發現,工作記憶和注意就是預設於人類大腦中的本體。

除了功能模塊和腦網路,關於大腦信息加工本體很重要的一個說明我認為還來自對時間特性的描述。這個特性其實是對功能模塊以及腦網路在信息加工進程中的順序以及時效所做的描述。還是舉前面視知覺加工的例子,無論人臉、物體、還是文字,我們感覺到刺激的存在大概需要50-100ms,知覺到它們所需的時間差不多是在150-170ms範圍內,到能夠認出它們就要200-250ms了。由時間特性描述和串起來的信息加工過程才是完整和有效的,這對於認識大腦功能以及信息流在時間維度上的預設、及其遺傳進化意義,同樣具有重要作用。


位於entorhinal cortex的grid cell。這種細胞與定位有關。

人類大腦的定位系統非常獨特,最終的定位原件被認為是在海馬體的place cell。place cell只有在小鼠(或者人)經過特定地點的時候才會被激活。比如你之前去過你們家鄉的萬達廣場。那麼你再經過那個萬達廣場的時候,那個place cell就會被激活。那麼問題是,place cell怎麼知道小鼠到了這個地方呢?答案是:place cell會從多個其它感受器接收信號(視覺、氣味,還有grid cell)。在這些複雜的信息都彙集到place cell後,如果place cell認為輸入信號呈現某種特性,place cell就會被激活。從小鼠的角度來說,就是小鼠「認出」了這個地方。

也就是說,人類的定位信號其實來自與多個感受器,也包括grid cell。從工程的角度來說,這種定位方式非常常見。比如美國的精確制導炸彈JDAM,其執導系統就包括GPS全球定位系統和INS慣性定位系統。兩種指導系統同時工作才能保證炸彈的制導精度。人腦的定位也有類似的結構。place cell從多個感受器接收信息,用多種不同信息進行定位,才能保證定位精度。

grid cell是個什麼角色呢?如上圖所示,這種細胞的排列非常有規律。事實上,grid cell的排布與真實世界的3維尺寸是成正比的。也就是說,你腦中其實是有個小坐標系的。

這麼看起來,很多人執著於製造一種機器有著媲美大腦的通用性。事實上,大腦的通用性也是通過組合不同功能的原件實現的。每種任務都有與之適應的結構。看到這裡還是要感嘆以下,大自然真是奇妙啊。


Emmm,這個。。。是不是硬體或者固件不太好說,也不知道「吃貨」算不算一個「概念」,但是在人的五個感覺(視覺,聽覺,觸覺,味覺,嗅覺)中,人的味覺和嗅覺都是在出生前就發育得挺好了。味覺系統從受精卵發育6周就開始發育,到12-13周的時候,味蕾細胞和神經末梢的聯繫甚至達到了(15周前的)最大值 (Witt M. et al. Anat Rec 1996)。新生兒的味蕾其實分布得比成人還要廣,喉嚨和扁桃體上都有。由於味覺發育得非常早,寶寶還在母親子宮裡的時候就能通過羊水嘗到不同的味道(特別是甜味)。而羊水,幾乎就是母親一日三餐的一個縮小版。母親吃了啥,羊水裡就能找到啥。大蒜,辣椒,薄荷,胡羅卜,香菜。。。等等等等,只要母親吃了就能在羊水中找到痕迹。所以吃貨的煉成,還真是應該從胎教時期就開始了呀:)

為什麼味覺發育得這麼早,我們從媽媽肚子里就要嘗盡人間百味呢?從進化論上看,其實挺有道理。嬰兒出生以後,除了早期的母乳,今後多半吃的跟母親差不多。讓胎兒早一些接觸母親的飲食習慣,有助於他們今後的生存。當然,新生兒的味覺,還是沒有成人的那麼完整。在出生後三個月以前,小寶寶能分辨甜味(母乳是甜的)和苦味,還多半可以成功辨別出酸味來。三到六個月左右,才能嘗出鹹味。六個月左右的寶寶正好開始可以學吃飯,大概味覺的發育也參與其中了吧!

(寶寶吃到酸的了 :) 圖片來自網路)


為了學習育兒,我買了豆瓣top120的育兒書,並看完了其中的70本。我從一個日常角度而非科研角度來大概描述下這個問題。這個問題非常有意思。

很多程序是被寫入大腦的,就像硬體,例如硬解碼播放視頻。很多程序是後天學會的,例如炒菜瑜伽等。

完全手打,不引用參考資料了,記錯的地方請指正。

1,吃奶程序。

寶寶生下來就會吃奶,這個過程不只是包括了吸允,還包括:用手碰寶寶嘴邊,寶寶嘴巴會自動偏向手的那一側,把寶寶放到肚子上,會自己吃力的向前爬,找乳頭。這是大腦的第一道最重要的硬體程序。這個功能之強大讓人吃驚。袋鼠寶寶生下來只有花生那麼大,但是可以在沒有袋鼠媽媽的輔助下從下面爬到肚子上,再爬到袋子里。

2,爬行程序。

寶寶在從生下來,一直到兩三歲,幾乎在按照解壓縮一樣的,一步一步的釋放功能。次序如下:

先是抬頭,會抬頭後才會翻身,翻身後才會肚皮貼地的青蛙爬,青蛙爬後是肚皮離地的老虎爬,然後是扶著牆走,然後是獨立行走,然後是踢腿、跳等。

這個過程是不用教的,是內置程序。如果有一個步驟沒有釋放,就會略過。例如,沒有學會爬,後來直接走。

3,語言程序。

語言是一個硬體,而非後天教會的,是自動模仿會的。這是腦科學裡這些年無比巨大的一個新發現。神奇之處在於,全球幾十億人,只要有一個語言環境,所有寶寶可以學會所有語言。如果處在3-6歲的語言關鍵期和敏感期,那麼寶寶可以學會4-6門語言而毫無難度,而且還不用教。過了6歲,學習新語言的難度每一年都在上升。18歲再開始學,即使刻苦學習幾十年,也終生達不到6歲寶寶後來的母語水平。

4,模仿程序。

一兩歲的寶寶幾乎就是一個模仿機器人,這是鏡像神經元硬體。無論是踢腿、跳,還是做鬼臉,寶寶很快就能學到。這是大人能看到的,實際上模仿從一生下來就有。有科學家在寶寶剛生下幾天就給寶寶吐舌頭,這麼小不能爬還不能翻身的寶寶居然也能夠吐舌頭。

5,視覺程序。

從生下來後,寶寶的視覺就在不斷的開始訓練了。視力從模糊到清晰,從遠視到正常,開始逐漸的完善。剛生下來的寶寶關注人臉比其他物品時間更長久,說明識別人的能力是刻在大腦里的,不用學就會。

6,哭的程序。

哭是寶寶的語言。寶寶只用哭來代表負反饋,用笑來代表正反饋。用哭來獲取安全感,奶,一切需要的東西。

這個問題無比龐雜,我先列幾條比較容易懂的。我看腦科學的書時,滿書都是這樣的表述:

對於這個問題,我們還沒有得到答案。

到底這是怎樣發生的,我們還不清楚。

這個過程為什麼會這樣,我們還不了解。

我們對大腦的了解,真的太少了,全部是未解之謎。我們了解的不過大腦奧秘的萬分之一。


擁抱反射,握持反射,吸吮反射,覓食反射


斯蒂芬·平克在《語言本能》中猜測的人類心智先天自帶的模塊:

1、直覺的機械論:對於運動、力量的知識,以及承受壓力物體的變形。

2、直覺的生物學:了解動物、植物如何生存。

3、數目。

4、大區域的心理地圖。

5、居住環境的選擇:選擇安全、諮詢豐富、有發展的環境,一般來說像大草原的地方。

6、危險:包括害怕和戒慎情緒,對刺激的恐懼症如高度、密閉的空間,危險的社交接觸,有毒和獵食的動物。

7、食物:什麼是可以吃的。

8、污染:包括討厭的情感,對某些天生就令人討厭事情的反應,以及對傳染和疾病的直覺。

9、監控目前的健康狀態:包括快樂和悲傷,滿足與焦慮不安的情緒。

10、心理的直覺:從信仰和慾望中去預測別人的行為。

11、心智的地址簿:個人的基本資料,預留空間以登錄親戚關係、地位和階級,過去相互幫忙的記錄,天賦的技能和優點,以及評估每一心裡特質的標準。

12、自我概念:收集並組織自己在他人眼中價值的資料,並把這些資料包裝好送給他人。

13、正義:對權利、義務、功過的感覺,包括憤怒與復仇的情感。

14、親屬關係:包括內舉不避親,尋找父母的努力。

15、交配:包括感受到性的吸引力,愛、忠貞和拋棄的意圖。

當然,還有語言,整本書都是講語言本能的。

靜候專業答主。


在夜間狗的叫聲在同樣的分貝值內比其他動物的叫聲更能吵醒人類

不需要任何教導,人就能從中獲取不安和危險的信息,哪怕實際上並沒有危險


所有「概念」都是經驗抽象的結果,不可能是先天的。先天的是對經驗對象進行抽象的傾向和能力。至於人是如何形成概念的,這絕對不是僅僅從神經結構就能解釋的,還涉及到個體的生活習性。

比如《崩潰》一書中曾描述過太平洋上某小島人民就沒有東南西北的方向概念只有"島內"和"島外",儘管它們一定是有形成東南西北的概念的能力的,只是因為島嶼太小用那兩個概念表示方向足夠應付他們的生活了。

最後上一句我很喜歡的話:先天並不決定後天,而是後天體現了先天。也就是說你有什麼樣的基因並不能決定你就會成為什麼樣的人,因為環境會幹涉相關基因的開啟和關閉,你最後成為了什麼樣的人取決於環境篩選出了什麼樣的基因,所以說你最終成為了什麼樣的人體現出了你先天得攜帶有哪些基因。放到語言能力和語言上也是一回事。


瀉藥~!

先佔坑,待有時間吭哧吭哧更。

題主其實提到的所謂先天即有的概念,我們可以理解為意識產生的一種,一般通過外在行為可以衡量某種意識。最簡單的例子,消費者購買商品,當消費者急需某種商品時,大多數情況下消費者會以便利性為概念購買商品,而非日常的價格因素。比如在排隊簽證的時候,少打了份文件,這時候儘管簽證處外面的商店告訴你20元一張A4紙,估計你也會毫不猶豫地列印。所以在這兒,從現有的神經科學及行為學上而言,不妨把它理解和延伸成innate behavior(即先天行為,或者叫本能

那麼,什麼是先天行為呢?wiki上給出的定義是,是指一個生物體趨向於某一特定行為的內在傾向。在這兒可以簡單粗暴的理解為,動物一出生,甚至一出生就與親代父母分離開,但是在生長發育過程中,不經過後天訓練,給其一定刺激後,仍然可以顯示出的行為。描述這種特徵的最貼恰的一句話和例子就是『食,色,性也』。

以動物的求偶和性行為(courtship)為例。如果研究者把剛從蛹中結出的3~4小時內的果蠅分離出來,再把雄性果蠅單獨飼養在容器中,提供食物,在其成年後(通常是3天以後),把雄果蠅和一隻雌果蠅放到一起,就會發現未經過任何『性啟蒙』的雄果蠅會對雌果蠅展開一系列豐富有趣的求偶行為,比如唱求偶歌,追逐,釋放『愛情激素』等等。從這個例子,可以很好的佐證生物界中其實『性』的概念和行為深深地植入在腦海里。下圖,一對在交配的果蠅,雄果蠅在經過一系列求偶行為後成功地騎跨到雌果蠅上。

再比如打架行為(aggression behavior)。同樣地,研究者將出生後的雄果蠅單獨飼養,比如一罐中只放一隻雄果蠅。在其成年後,把單獨飼養的兩隻雄果蠅,在未經過任何社會和集體行為的訓練情況下,兩隻雄果蠅竟然出現了一系列暴力的打架行為,研究者還給這一系列行為起了有趣的名字,比如boxing拳擊,tussling扭打等等。在油管中有這樣一段視頻,感興趣可以看看。甚至研究者還發現,只自己獨居的雄果蠅,要比群居的雄性果蠅(比如出生後十隻一起生活的)要更具『攻擊性』。這在一定程度上也可以類比和解釋哺乳動物中,特別是靈長類動物中,打架的行為或者『鬥爭』的概念其實也是由基因決定,甚至先於社會認知的。

https://www.youtube.com/watch?v=VCrQabQJiOg寫於17年2月3日,待更。


室友研究生階段做的一個初步的研究

研究實驗室里養起來的老鼠聽到貓頭鷹的叫聲的皮層反射

雖然研究的核團比較上游 記錄到的電信號不能作為恐懼的直接證據 但是這些從未見過貓頭鷹甚至沒見過貓甚至跟母鼠的互動都被限制的老鼠在聽到貓頭鷹的叫聲與其他中性聲音刺激的時候 確實有不一樣的動作電位發放

與之類似 心理學與認知科學常用的負面刺激是槍口和蛇 雖然我們的教育告訴了我們蛇是可怕的 但是在嬰兒的時候蛇(貌似,離開這個專業太久了)依然可以作為一種負面刺激

趨利避害是所有生物的本能

草履蟲都知道往非鹽水的區域移動


...謝謝邀請。可惜沒看懂你在問啥。

通過問題描述,我覺得你是在概念混亂的泥潭裡掙扎。

建議你先試圖區別一下三個概念:「行為/功能」 vs. 「概念」 vs. "語言"

如果你問的是「行為/功能「,那麼這在認知以及神經科學領域是個經典問題:"domain general" vs. "domain specific"。現在還沒定論,但你基本可以按照domain specific派的理論回答。我們很多認知功能,都是有先天的腦區分工,人和人之間差不多都一個地方。

如果你問的是「概念」,我覺得沒有,剛出生的小孩有為生成這些概念準備的神經系統,但是應該沒概念,他們連自我概念都還沒(參考鏡像實驗)。

如果你問的是「語言」,雖然喬姆斯基認為,人一生下來就有語言處理的腦區,但小孩一生下來是不會說話的,會有一些咿咿呀呀吧,有沒有意義我不知道。


先天後天的能力,認知科學界爭論了非常久。上面很多回答提到了人類各種本能,絕大部分屬於底層的本能的範疇,生物賴以生存的能力。

而大部分比較高級的感知以及認知能力都是先天基因與環境交互作用。包括語言,視覺。

語言上有著名案例Genie。Genie從小被關小黑屋,受到虐待,沒人跟她說話。也就是說她只有先天語言的生理條件,但並沒有語言輸入。後來被人救出來,到死也學不會人類語言。

視覺上有著名的selective rearing的實驗。把剛生下來不久的小貓關在只能看到豎格子條紋的籠子里養大。這樣養大的小貓即使放出來,也只會對豎向視覺類刺激有反應。

這兩個著名結果告訴我們兩件事,一是視覺跟語言需要後天輸入,二是可能這兩種能力的發展有關鍵期。

個人覺得寫在基因里的概念和功能並沒有太多,更有可能寫在基因里的是學習概念的能力。

96年Saffran和Aslin大神發現著名的統計學習機制(statistical learning),8個月大的嬰兒可以發現聲音序列中各個音素的轉移概率(transitional probability)。嬰兒可以依賴這種機制分割整個世界。個人認為這種能力很可能是寫在基因里。

多說兩句,喬姆斯基和Steven Pinker的觀點比較極端,認為人類語言有不少語法寫在基因里,做語言習得的人大多覺得是無稽之談,包括我在內。


抓握,找奶


人總是以為自己看到的是什麼,就是什麼,而且還是絕對的!然而人所看到的一切,都是相對的!


謝邀,不知你這裡所說的概念和觀念有多大的交集。在我看來概念更像是後天形成的人對具象或抽象事物的認知過程的一個合量,就像對金錢的,美醜的概念。人的大腦最初所固有的只是對溫度,光彩,聲響等外界刺激的基本反應以及在高級中樞的整合能力。當然每一個人的基本反應域和在高級中樞的整合性能都是千差萬別的。隨著人類的成長,活動範圍的擴張,各種事物與人有了交集,事物的各個性徵在人腦形成感覺並整合,這時人才有了概念。個人意見僅供參考。


先天的也是在胎兒時期發展起來的,如果我們認同概念的產生是由於新皮質的作用的話。

固件模式可以認為是固定結構適用於特殊的目的,比如杏仁核對情感的作用,但是我認為這並不能產生「概念」。就好像你的脊髓控制著交感神經,呼吸,進食都受到控制,但是我們不會說脊髓有呼吸的概念。


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