意识是如何进化的？(2016)
自1859年查尔斯·达尔文发表“物种起源”以来，进化论一直是生物学的伟大统一理论。然而，我们最重要的生物学特征之一，意识，很少在进化论的背景下进行研究。意识理论来自宗教、哲学、认知科学，但不是来自进化生物学。也许这就是为什么很少有理论能够解决基本问题的原因，比如：意识的适应价值是什么？它是什么时候进化的？哪些动物有它？
过去五年发展起来的注意图式理论(AST)或许能够回答这些问题。该理论认为，意识的产生是为了解决任何神经系统面临的最基本的问题之一：太多的信息源源不断地涌入，无法得到充分的处理。大脑进化出越来越复杂的机制，以牺牲其他信号为代价，深入处理少数选定的信号，而在AST中，意识是这一进化序列的最终结果。如果这一理论是正确的(这一点还有待确定)，那么意识在过去5亿年里逐渐进化，并存在于一系列脊椎动物物种中。
甚至在中央大脑进化之前，神经系统就利用了一个简单的计算技巧：竞争。神经元的行为就像选举中的候选人，每个人都大喊大叫，并试图压制自己的同伴。在任何时候，只有几个神经元在激烈的竞争中获胜，它们的信号高于噪音，影响动物的行为。这个过程被称为选择性信号增强，如果没有它，神经系统几乎什么都做不了。
通过比较不同物种的动物，我们可以很好地推测选择性信号增强最初是在什么时候进化出来的，这是进化生物学中的一种常见方法。水母是水母的一个小近亲，可以说它拥有已知的最简单的神经系统--神经网。如果你把九头蛇戳在任何地方，它会给出一个普遍的反应。它没有显示有选择性地处理一些戳，而策略性地忽略其他戳的证据。根据基因分析，多头蛇的祖先和其他动物之间的分裂可能早在7亿年前。选择性信号增强可能是在那之后发展起来的。
另一方面，节肢动物的眼睛是选择性信号增强研究最深入的例子之一。它锐化与视觉边缘相关的信号，抑制其他视觉信号，生成世界的轮廓草图。因此，选择性增强可能在多头蛇和节肢动物之间的某个时候进化-大约在7亿到6亿年前，接近复杂的多细胞生命的开始。选择性信号增强是如此原始，甚至不需要中央大脑。眼睛、身体上的触觉感应器网络和听觉系统都可以有自己的局部版本的注意力，集中在几个选定的信号上。
下一个进化的进步是注意力的集中控制器，它可以在所有感官之间进行协调。在许多动物中，中央控制器是一个叫做顶盖的大脑区域。(“顶盖”在拉丁语中的意思是“屋顶”，它经常覆盖大脑的顶部。)。它协调一种叫做公开注意力的东西--把眼睛、耳朵和鼻子的卫星天线对准任何重要的东西。
所有脊椎动物--鱼、爬行动物、鸟类和哺乳动物--都有顶盖。即使七鳃鳗也有一个，而且它们在进化的早期就出现了，以至于它们甚至没有下颚。但据大家所知，所有无脊椎动物都没有顶盖。事实上，脊椎动物拥有这种基因，而无脊椎动物则不允许我们对其进化加以限制。根据化石和遗传证据，脊椎动物大约在5.2亿年前进化。顶盖和注意力的中央控制可能是在那时左右演变的，当时所谓的寒武纪大爆发，当时脊椎动物是微小的蠕动生物，在海洋中与各种各样的无脊椎动物竞争。
顶盖是一件漂亮的工程。为了有效地控制头部和眼睛，它构建了一种称为内部模型的东西，这是工程师们熟知的一个特征。内部模型是一种模拟，它跟踪正在控制的内容，并允许进行预测和规划。顶盖的内部模型是一组以复杂的神经元活动模式编码的信息。这些信息模拟眼睛、头部和其他主要身体部位的当前状态，预测这些身体部位下一步将如何运动，以及它们运动的后果。例如，如果你的眼睛向右移动，视觉世界应该以一种可预测的方式跨越你的视网膜向左移动。顶盖将预测的视觉信号与实际的视觉输入进行比较，以确保你的动作按计划进行。这些计算非常复杂，但仍然非常值得
大约在3.5亿到3亿年前，随着爬行动物的进化，一种新的大脑结构开始出现-伍斯特。鸟类从它们的爬行动物祖先那里继承了一种五味子。哺乳动物也是如此，但我们的版本通常被称为大脑皮层，并且已经极大地扩张了。到目前为止，它是人类大脑中最大的结构。有时你会听到人们将爬行动物的大脑称为剥离皮层后留下的野蛮的、自动的部分，但这是不正确的。皮质起源于爬行动物的五味子，爬行动物可能比我们想象的要聪明。
大脑皮层就像升级后的顶盖。我们还有一个埋在皮层下的顶盖，它的功能与鱼类和两栖动物的功能相同。如果你听到突如其来的声音或看到眼角有动静，你的顶盖会迅速而准确地将你的视线引向它。大脑皮层也接受感觉信号并协调运动，但它有一个更灵活的系统。根据上下文的不同，你可能会看向、看向别处、发出声音、跳舞，或者干脆将感官事件存储在记忆中，以防这些信息对未来有用。
皮层和顶盖之间最重要的区别可能是它们控制的注意力种类不同。顶盖是显性注意的大师-将感官器官指向任何重要的东西。大脑皮层通过一种叫做“隐蔽注意力”的东西来加大赌注。你不需要直接看着某样东西就可以偷偷地去关注它。即使你背弃了一个物体，你的大脑皮层仍然可以把它的处理资源集中在它上面。科学家有时将隐蔽的注意力比作聚光灯。(这个类比最早是由遗传学家弗朗西斯·克里克提出的。)。你的大脑皮层可以将隐蔽的注意力从你面前的文字转移到附近的人，转移到你家后院的声音，转移到一个想法或记忆上。隐性注意是深度加工从一个项目到另一个项目的虚拟移动。
大脑皮层需要控制这种虚拟运动，因此就像任何有效的控制器一样，它需要一个内部模型。与顶盖不同，顶盖对眼睛和头部等具体物体进行建模，而大脑皮层必须对更抽象的东西进行建模。根据AST的说法，它通过构建注意力模式来做到这一点，注意力模式是一组不断更新的信息，描述了隐蔽的注意力每时每刻在做什么，以及它的后果是什么。
考虑一个不太可能的思维实验。如果你能以某种方式将外部语言机制附加到鳄鱼身上，并且这个语言机制可以访问鳄鱼的伍斯特的注意力图式中的信息，那条科技辅助的鳄鱼可能会报告说，“我体内有某种无形的东西。这不是眼球，也不是头，也不是胳膊。它没有实质的存在。这是我对事物的精神占有权。它从一组项目移动到另一组项目。当我内心的神秘过程掌握了一些东西时，它让我理解、记忆和回应。“。
当然，鳄鱼是错的。隐蔽的注意力不是无形的。它有物理基础，但物理基础在于神经元、突触和信号的微观细节。大脑不需要知道这些细节。因此，注意图式在战略上是模糊的。它以一种物理上不连贯的方式描绘了隐蔽的注意力，作为一种非物理的本质。根据这一理论，这就是意识的起源。我们之所以说我们有意识，是因为在大脑深处，一些相当原始的东西在计算那种半神奇的自我描述。唉，鳄鱼真的不会说话。但在这一理论中，他们可能至少有一种简单形式的注意力图式。
当我想到进化论时，我就会想起泰迪·罗斯福的名言：“在你所在的地方尽你所能做你能做的事。”进化论是这种机会主义的主宰。鳍变成脚。鳃弓变成了下颚。自我模范变成了他人的模范。在AST中，注意图式最初是作为一个人自己的隐蔽注意力的模型而发展起来的。但根据该理论，一旦基本机制到位，它就会进一步适用于对他人的注意力状态进行建模，以便进行社会预测。大脑不仅可以将意识归因于自己，还开始将意识归因于他人。
当心理学家研究社会认知时，他们通常把重点放在一种叫做心理理论的东西上，这是一种理解他人心理可能内容的能力。一些更复杂的例子仅限于人类和类人猿。但实验表明，一只狗可以看着另一只狗，然后想出，“它意识到我了吗？”乌鸦还表现出令人印象深刻的思维理论。如果它们在另一只鸟看着的时候藏起食物，它们会等待另一只鸟不在，然后再把同样的食物藏起来，就好像能够计算出另一只鸟知道一处藏身之处，而不知道另一处。如果具备基本的摩擦能力
如果AST是正确的，3亿年来爬行动物、鸟类和哺乳动物的进化使得自我模式和社会模式能够同步进化，相互影响。我们通过把自己投射到别人身上来理解他们。但我们也会通过考虑别人可能看待我们的方式来了解自己。来自我自己实验室的数据表明，人类大脑中允许我们将意识归因于他人的皮层网络与构建我们自己意识的网络广泛重叠。
语言可能是意识进化中最新的一次重大飞跃。没有人知道人类语言最初是什么时候进化的。当然，在7万年前，当世界各地的人们开始分散时，我们就有了它，因为所有分散的群体都有一种复杂的语言。语言和意识之间的关系经常被争论，但我们至少可以肯定这一点：一旦我们发展了语言，我们就可以谈论意识和比较笔记。我们可以大声说，“我意识到了一些东西。她也是。他也是。那条刚刚试图冲垮我的村庄的该死的河流也是如此。“。
也许部分由于语言和文化的原因，人类有一种一触即发的倾向，将意识归因于我们周围的一切。我们把意识归因于故事中的人物，木偶和玩偶，暴风雨，河流，空旷的空间，鬼神。贾斯汀·巴雷特(Justin Barrett)称其为过度活跃的机构检测设备，简称HADD。一种猜测是，安全总比后悔好。如果风吹得草地沙沙作响，而你把它误解为狮子，那也没什么坏处。但是如果你没有检测到真正的狮子，你就会被排除在基因库之外。然而，对我来说，秃鹫远远超出了侦测捕食者的范畴。这是我们超社会性的结果。进化提高了我们模仿他人的倾向，现在我们对彼此的精神状态极为协调。它给了我们适应能力的优势。不可避免的副作用是检测到假阳性或幽灵。
因此，进化论的故事带给我们最新的，人类的意识--我们归因于我们自己，归因于他人，归因于我们周围空旷的空间里一个由鬼神组成的丰富的精神世界。AST涵盖了很多领域，从简单的神经系统到模拟自我和他人。它为理解意识，它的许多适应性用途，以及它的渐进和持续的进化提供了一个一般的框架。
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是普林斯顿大学心理学和神经科学教授。他是“我们之间的空间：神经科学、进化和人性的故事”的作者。