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科学和故事在哪里相遇

我们通过故事来理解这个世界——一种根植于我们大脑深处的需求。

科学可以有力地控制我们的想象力,让我们对大自然的方式充满惊奇。说到鹦鹉螺,…罗伯特·伯顿医学博士。

年代科学可以强大地控制我们的想象力,让我们对大自然的方式充满惊奇。说到诺第留斯号,没有什么故事比这个故事更动人了:它拉着我们的手,让我们坐在篝火旁,告诉我们诺第留斯号美丽的壳壳反映了月亮的周期。

这个故事最初是在自然,一本领先的科学杂志,1978年出版。两位年轻的科学家研究了近5亿年前的无数鹦鹉螺壳。他们确定每个房间的线数与月球绕地球公转的时间相关。他们发现,现在的炮弹每个腔室都有30条线;4.2亿年前的贝壳每个腔室只有9条线。这一发现与最近的天文学研究一致,该研究表明4.2亿年前月球可能在9天内绕地球一周。

自然这篇文章在科学和主流媒体上都成了新闻。这里的经验观察,由独立的科学领域的独立证据支持,形成了一个引人注目的故事,鹦鹉螺是大自然版本的宇宙时钟,反映了月球绕地球运行的时间变化。

要是真是这样就好了。彼得·沃德是华盛顿大学的生物学和地球与空间科学教授,也是世界上最著名的鹦鹉螺专家之一(你将会见到他)在别处),告诉我们诺第留斯号的舱房和贝壳线都不是按一定的间隔生长的。沃德说:“我们在自然界给它们做了标记,在实验室里用x光照射它们,然后把它们放在水族馆里。”“我们知道,随着诺第留斯号的成长,每一个腔体都要稍微变大一点,而每一个腔体的形成需要更长的时间。在自然界中,最后的两三个腔体需要六个月的时间才能生长。在它们生长的早期,可能只需要两周就能形成一个腔体。”沃德补充说,贝壳线条“是一种装饰,与固定的时间无关。”

沃德说,“月亮在鹦鹉螺壳里”是一个美丽的故事。“我们想要这样的异国故事。动物受到月亮的影响?哇!我可以联系。我们受到月球的影响。我们有周期。这幅画有什么问题?在这种情况下,图像是假的。”

即便如此,在互联网上快速浏览一下就会发现,这个故事已经持续了30多年。为什么它对我们的影响如此之大?是因为科学的光环赋予了它权威吗?因为我们大多数人都不是海洋生物学家,也不阅读学术科学期刊?是的,这些说法部分是正确的。但答案深藏在我们的生物学中。拉把椅子过来,让我给你讲这个故事。

我们都是讲故事的人;我们通过讲故事使世界变得有意义。科学是故事的重要来源。你可能会说,事实并非如此。科学是对数据的客观收集和解释。我完全同意。在纯物理现象的研究层面上,科学是确立世界事实的唯一可靠方法。

但是,当我们使用物理世界的数据来解释无法简化为物理事实的现象时,或者当我们用不完整的数据来得出一般结论时,我们是在讲故事。知道碳和氧的原子量并不能告诉我们生命是什么。没有任何赤裸裸的事实可以完全解释为什么动物会为了它们的同类而牺牲自己,为什么我们会坠入爱河,存在的意义和目的,或者为什么我们会自相残杀。

科学没有错。相反,科学可以把我们从虚假的故事中拯救出来。它是了解我们世界的一种不可替代的手段。但是,尽管科学是真实的,我们许多最重要的问题迫使我们讲一些超越事实的故事。对于所有复杂的科学方法来说,我们并没有超越故事作为我们理解生活的主要方式。

T看看科学和故事在哪里相遇,让我们看看故事是如何在大脑中产生的。让我们从E.M.Forster在其经典著作《写作》中提供的一个故事的简单例子开始,小说的各个方面:“国王去世,然后女王去世了。”几乎不可能读取这种事件并置而不想知道女王为什么死亡。即使在最少的描述中,句子的构建也会让我们猜测图案。如果他并不是故意暗示因果关系,为什么提交人会在同一个句子中提及两个事件?

一旦有人提出恋爱关系,我们就会觉得有必要给出一个解释。这使我们转向我们所知道的,我们的事实宝库。众所周知,配偶可能死于悲痛。女王是因心碎而死吗?这种可能性利用了人类行为科学,它与其他更传统的叙述相竞争。一直在学习的高中生村庄例如,他可能会把故事读成戏剧的微观概要。

令人愉悦的感觉是,我们的解释是正确的,从一种温和的熟悉感到强大而崇高的“哈哈!”——是由大脑中与毒品、酒精和赌博成瘾相关的奖励系统来实现的。奖赏系统从对情绪表达至关重要的大脑边缘区延伸到对执行思维至关重要的前额叶皮层。虽然对奖励制度的理解还不完善,但人们普遍认为奖励制度在促进和强化学习方面起着核心作用。多巴胺是该系统的关键,它主要存在于脑细胞内,是一种在脑细胞间传递和调节信号的神经递质。研究一致表明,获得奖励的感觉伴随着多巴胺水平的升高。

这种奖励制度最早是在20世纪50年代由麦吉尔大学的两位研究人员詹姆斯·奥尔兹和彼得·米尔纳提出的。在大鼠假定的脑奖赏区放置刺激电极。当允许完全不受限制地接触到一个杠杆时,当按下该杠杆时,会导致电极起火,老鼠很快学会反复按下杠杆,通常会排除食物和水。意识到我们的大脑能够产生如此强烈的感觉,以至于我们选择忽略饥饿和干渴等基本驱动力,这是理解大脑奖赏回路巨大力量的第一步。

要理解故事如何激发大脑的奖赏系统,一个被称为模式识别的理论是至关重要的。模式识别是大脑将一幅图像的若干独立成分拼凑成一幅连贯的图像的方法。例如,当你第一次看到狮子时,你必须弄清楚你看到的是什么。大脑视觉皮层中至少有30个独立的区域参与其中,每个区域处理整体图像的一个方面——从运动和边缘的检测,到颜色和面部特征的记录。它们共同构成了狮子的整体形象。

每次与狮子接触都会增强你的神经回路;处理区域之间的连接变得更加健壮和高效。(这一理论基于加拿大心理学家唐纳德·o·赫布(Donald O. Hebb, 1904-1985)的研究,他是研究人类学习方式的先驱,通常被称为“一起激发的细胞连接在一起”。)很快,识别狮子所需的输入就会变少。通过奖励系统的积极反馈,对部分图片的短暂一瞥就足以识别。是的,你的大脑向你保证,那是一头狮子。

狮子的有效模式识别使得完美的进化意义。如果您看到在附近的一些刷子中移动的大型猫门形,请等到在开始跑到最近的树之前看到狮子的眼睛的黄色是不明智的。您需要一个快速检测到总图像的碎片的整个形状的大脑,并为您提供了强大的这种识别准确性感。

人们只需要想到对一种新模式的识别,这种识别是如此深刻,以至于它会不由自主地发出“啊哈!”"来了解与学习相关的快乐程度。毫无疑问,一旦一种特定的模式-识别-奖励关系在我们的神经回路中根深蒂固,它就很难被撼动。总的来说,除了上瘾,这种相关性的“粘性”是一件好事。正是通过重复、熟悉感和相关性的“正确性”,我们学会了在世界中导航。


年代科尼在弥补假设和测试它们的故事中的业务,然后尝试最好地弥补更好的故事。可以使用众所周知的角色与讲故事练习进行思考实验。如果他发现身体悬挂在树上的树上,那么夏洛克·福尔摩斯会做什么?两面镜子之间的光线会撞到什么样的坐在火车上的观察者?鹦鹉螺壳的线条是什么意思?一旦完成了他们的故事,科学家就去了实验室来测试它;作家呼叫编辑看他们是否会购买。

人和科学就像面包和黄油。我们很难需要故事;科学在其性质深深地埋葬了讲故事。但也有一个问题。在科学完成测试之前,我们可以获得我们的多巴胺奖励,并在手中携带故事。这一问题因大脑而渴望其模式匹配的多巴胺奖励,忽略尽可能忽略矛盾或相互冲突的信息而加剧了这个问题。模式识别的基本先决条件是能够快速区分相似但不相同的输入。无法归类事件或想法使大脑标记并将其作为离散记忆储存更加困难。整洁,整洁促进学习;松散的结束导致“是的,但”的犹豫不决,无法得出精确的结论。

正如正确的模式识别导致多巴胺释放增加的奖励,有错误的模式识别与降低的多巴胺释放有关。在猴子中,未能做出成功的预测(预期和实际结果之间的相关性)特征性地减少多巴胺释放,准确地在预期的事件预期但未能发生时完全释放。正如准确的相关性是愉悦的,缺乏相关性产生的神经递质等同于截肢(或更差)。

一旦我们看到故事是一种叙述性的关联,就很容易理解为什么我们的大脑会在任何时间和任何地方寻找故事(模式)。你可能读过或听说过伊利诺伊大学心理学教授丹尼尔·西蒙斯做的一个著名实验看一个视频并计算球队被篮球队滴下球的次数。在专注于计数时,大多数观众未能看到大猩猩衣服的一个女人走过球场。实际上,良好的观察模式鼓励我们的大脑来组成我们希望听到的故事。

因为我们被迫制作故事,所以我们经常被迫采取不完整的故事并与他们一起运行。在我们的脑海中,从科学中有一个半层的故事,我们每当有助于我们在我们的世界中了解某些东西时,我们就可以获得多巴胺“奖励” - 即使这个解释是不完整或错误的。

纽顿惨案发生后,一些专家认为凶手患有阿斯伯格综合症,似乎这至少可以部分解释他的行为。虽然阿斯伯格综合症感觉像是一种特定的诊断,但从定义上讲,它只不过是一群人共同的症状。20世纪40年代,奥地利儿科医生汉斯·阿斯伯格(Hans Asperger)注意到,许多患者在社交技能、古怪或重复的动作、不寻常的专注仪式和沟通困难(包括缺乏眼神交流和理解面部表情和手势)方面都有类似的问题。最近,美国精神病学协会决定将阿斯伯格综合症的诊断从临床医生指南——《精神疾病诊断与统计手册》(DSM-V)中删除,原因是阿斯伯格综合症不符合任何特定的神经病理学,强调了一个非常普遍的问题,即将一组症状等同于一种特定疾病。综合症是寻找潜在原因的故事。

类似地,对精神变态者的研究表明,前额皮质特定区域的灰质体积减少。但这些发现并不是暴力行为的唯一解释。因为不可能刺激特定的大脑区域来产生复杂的、有预谋的行为,所以我们只能得出这样的结论:虽然某些大脑状况可能与复杂的行为有关,但它们不一定是导致这种行为的原因。同样,揭示大规模谋杀者异常的大脑扫描可能有助于我们理解是什么导致了他们的行为。但是,与儿童时期的忽视或营养不良一样,这些异常现象也不是暴力行为的唯一原因。它们是故事,尽管有详细的神经生理学成分,但毕竟是故事。

W当我们从科学中编造和取材不完整的故事时,往往会产生道德后果。我们应该给一个大脑受损或失灵的人分配多少个人责任?对这样的人,适当的惩罚和改过自新的可能性是什么?只有当我们公开承认科学以故事的形式呈现其观察结果的程度时,我们才能处理这个道德维度。我们每个人都必须制定出自己的指导方针,当我们认为科学数据已经超出了它的范围,并演变成故事的议程和偏见。当然,在缺乏完整的科学数据的情况下,这总是一个挑战。

但我们可以首先意识到,讲故事可以以各种方式潜移默化地影响数据的表达和解释。优秀的科学是精心获取和分析数据的组合,将结论限制在数据明确反映的解释上,并诚实而谦逊地承认这些数据所能反映的世界的局限性。

作为公众的一员,我们需要确保任何我们认为是真理的科学都经过了同行评审过程。我们还应该明白,即使同行评议的数据也不总是准确的。在2011年,自然报道说公开撤回的数量增加了10倍而在过去10年里,发表的论文数量只增长了44%。也在自然,科学家C. Glenn Begley和Lee M. Ellis去年写道,他们的生物技术公司amgen的同事们只能繁殖53项具有里程碑意义的血液学和肿瘤学研究中的6项来自科学文学。同样,拜耳的科学家在2011年报道了他们不能持续重复大约三分之二的肿瘤学研究与他们的工作相关。

在阅读科学报告时,我们也应该寻找有关数据的局限性的信息。是假设?“错误条”或者说可变数据的图形表示是什么意思?我们可能并不总是理解数据限制,但当完全没有关于这些限制的讨论时,我们应该担心。

最后,科学家们拥有工具、语言和经验来告诉我们见多识广、引人入胜和有影响力的故事。反过来,我们应该以评价其他艺术形式的同样眼光来评价他们的研究。像一个文学批评家一样,我们应该评估语言的严谨,结构的紧密,视野的清晰和独创性,研究的整体的优雅和优雅,他们提出道德问题的克制,他们如何把他们的研究放在历史,文化和个人背景中,他们愿意接受不同的观点和解释。

科学方法论仍然是人类的伟大进步之一。它的故事,恰当地讲,是正在进行的史诗,值得与伟大的历史故事并驾齐驱。

医学博士罗伯特•伯顿是神经科医生和小说家,是作者《怀疑者的思维指南:神经科学能做什么》不能告诉我们自己。


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