大脑通过预测来理解世界

这一节，我将与你分享神经科学近十年以来一个重大的发现。

本章第一节讲过，大脑是通过预测来判断我们是否需要节能的。其实，预测不仅仅是大脑对于节能的一种辅助功能，更是大脑非常底层、非常重要的一种信息加工方式。我们的眼睛可以看到五彩斑斓的世界，耳朵可以听到家人与朋友的声音，双手可以跟世界产生各种各样的交互。但大脑其实只是孤零零地悬浮在一片黑暗之中，环绕着它的只有来自860亿个神经元此起彼伏的电信号。大脑就是依靠这些电信号，理解着周围世界的一切。它就像一颗星星，孤独地悬在无垠的幽暗宇宙之中，陪伴着它的只有其他无数颗星星所带来的引力。在这种情况下，大脑每一天的工作是通过外界输入的电信号，微调神经元之间的连接，优化由神经元构成的神经网络，使得这个神经网络能够更好地反映外部世界。

如何调整呢？首先，大脑会通过调节神经元之间的连接，把外部的环境信息尽可能储存起来。比如：大脑发现一个刺激总是反复出现，就会把对应的神经元节点优先级调高；发现两个信息总是经常被联系起来，就在它们之间创建一条更短的通路；等等。通过这些方式，神经网络能够更快速地对外界刺激做出反应。这个不断优化、调整的神经网络模型，就是我们的心智模型，也是在大脑看来，我们所处的世界所“应该有的样子”。

然后，当我们接触到新信息时，大脑会根据已有的心智模型对未来进行推断，“预测”我们可能会遭遇什么，需要做出什么反应，可能会引发什么后果。大脑会根据这些结果，产生一个自上而下的预测信号，再把这个预测信号跟自下而上获取到的信息进行综合对比。如果一切吻合，就按照预测的方式行动；如果不吻合，就会产生一个预测误差，这时，大脑或是调整心智模型，或是驱动我们去做出其他行动，来修正和消除这个误差。

这就是预测加工理论。它可以分成两部分：第一部分是通过每一天、每一分、每一秒的信息输入，不断微调大脑内部的心智模型，以便更好地符合和反映外部世界；第二部分是通过这个心智世界，对我们每天会遭遇到的情况、做出的反应和结果进行预测，通过预测和对比来检验心智模型的有效性。

用一个简单的例子来类比：你第一天上学，进入教室，老师让大家起立问好，于是你学习到一条规则：上课前要起立问好。大脑会把这条规则写入心智模型里面，试图用它去解释和理解这个世界。接着，第一节课下课，进入第二节课，按照刚刚创建的新规则，你起立问好，其他人也同样做，也得到了老师的认可，这就是一个“符合预测”的情况。于是，这条规则得到了强化，大脑会更加相信它，利用它去处理对应的情境。

反过来，如果你起立问好，却发现其他人都没有动，那么，大脑就会立刻发出警报：是不是遭遇到一个“不符合预测”的情况了？这时，你的思维就会立刻飞速运转：为什么这条规则失效了？现在的场景跟先前的场景有什么区别？这条规则生效的条件是什么？我是不是需要修改这条规则，使它更加适应更多的不同场景？这就是对心智模型的调整和修补。经过思考和外界的反馈，你就会得到一条更新的规则，再把它写入心智模型中。于是，你的心智模型就会变得更加完善，能够适应更多的情境。

以上就是大脑本质的工作模式：通过这两部分所构成的回路，不断地让自己更加理解外部世界，更加适应外部世界。

我们的世界，其实是一个幻象

预测加工是一个很新的理论，大约从2010年才开始建立起来，但同时也是一个非常有潜力的理论，是认知科学界“大一统”理论的有力候选者。通过这个理论可以解释一些很有趣的现象。

我们的眼睛看到的事物，就是事物“此时此刻”的样子吗？其实不是的。光反射进入我们的眼睛，转变为电信号，再经过视神经进入初级视觉皮质，最终被我们所认知，这个过程是需要时间的，大约是100毫秒。也就是说，我们实际看到的世界，其实是它在100毫秒之前的状态。但为什么我们日常生活中不会感到周围的世界“延迟”了100毫秒呢？因为大脑每分每秒都在根据过往的心智模型，不断预测我们周围的世界在100毫秒之后是什么样子的，然后，给我们呈现这个预测的结果，帮我们补足这100毫秒。

更进一步，2022年的一项研究发现，大脑预测的素材，来自大约前15秒内我们所看到的信息的整合。也就是说，大脑每一瞬间，都在不断分析我们在15秒内看到的信息，通过这些信息预测我们在第16秒会看到什么，并把这个预测的结果呈现给我们，让我们以为这是我们实际所看到的。这说明我们以为自己看到的世界，实际上并不是真实的世界，而是大脑所预测出来的结果，是大脑“播放”给我们看的一个幻象。只不过这个幻象，跟真实的世界几乎毫无差别，所以我们平时觉察不到罢了。

有时我们以为自己看到了某个东西，但定睛一看，却发现什么都没有。其实不是因为我们眼花了，而是因为大脑预测的结果，跟实际的情况不匹配，产生了误差。比如，你坐在书桌旁，不小心把一支笔碰掉到地上。这一瞬间，大脑根据笔掉下来的角度和速度，立刻“预测”出笔可能的落点，并播放给我们看，让我们以为自己看到了。但当你真正看向那个落点，大脑根据视觉传进来的信息，发现笔其实不在那里，预测出错了。于是，它就立刻根据这个误差，修正了原本的预测。

当你口渴的时候，喝一口水，立刻感觉不渴了；当你饿的时候，吃一口巧克力，立刻感觉舒服多了。但实际上，水运送到身体的各个器官，以及巧克力里的糖分被分解、输送，都是需要时间的，它们并不会立刻生效。那为什么我们会立刻感到舒服了呢？原因就在于：大脑通过你喝水和吃巧克力的动作，预测到身体很快能够得到水分和糖分的补充，于是消除了内部发出的饥渴信号，让我们能够更快地用更好的状态去行动。

当我们打羽毛球、乒乓球和网球的时候，我们是看到球飞在空中的轨迹，然后计算落点，再快速过去接球吗？当然不是。实际上，当我们把球打出去时，预测就开始了。我们的大脑会立刻计算，对手可能会从什么角度接球，球可能会以什么轨迹飞过来，然后让身体做好移动的准备，这样才能确保第一时间接到球。

可以说，预测加工的模式贯穿生活方方面面。如果没有这个功能，我们将生活在一个全然不同的世界里。它告诉我们：我们所感受到的世界，实际是一个幻象，是大脑根据过往经验所想象和模拟出来的“未来”。

你的一举一动，都在训练大脑

为什么大脑要采取预测加工的模式呢？这种模式有什么好处呢？我们可以从微观和宏观两个角度来解释。

从微观角度不难看出，第一个好处是高效。通过预测加工的模式，大脑可以最大限度地压缩信息处理的时间，帮助我们更快速地对外界刺激做出反应。尤其是在原始社会中，这种毫厘的差距，很多时候就决定了生与死的距离。另一个好处就是前面讲过的节能。研究发现，当大脑工作在预测模式下时，大脑的脑电波是平缓、稳定的，这时，我们采取的是快速、直觉、自动化的加工处理方式；而当大脑监测到一个不符合预测的信号时，大脑会产生一个尖锐、剧烈的波峰，这个波峰会令大脑进入警觉状态，转而使用更加审慎的方式去加工信息。

因此我们可以这样理解，自动化加工和控制加工，系统一和系统二，这些在心理学研究中非常常见的双路径模型背后的机制，就是大脑在“预测模式”和“修正模式”两种不同模式下的工作方式。换句话说：预测加工的处理方式，可以使得大脑在符合预测的情形下消耗更少的资源，只在不符合预测的情况下消耗较多的资源。这样一来，大脑就可以实现资源的更优化配置，减少资源的浪费，把资源集中使用在更重要的地方。

从宏观来看，预测加工模式揭示了大脑非常重要的一个特性：可塑性。大脑由860亿个神经元及神经元之间的连接构成。神经元之间的连接所构成的神经网络反映了大脑对外部世界的建模。那么，这个网络是固定的吗？其实不是的。每一分、每一秒，它都在根据外部世界输入进来的信息，产生变化，不断地自我完善和自我修补，以便更接近它所认为的外部世界。这就是“贝叶斯大脑”的核心特征：你“喂”给大脑什么样的信息，大脑就会认为世界是什么样的，从而向着对应的方向演变。简单来说，就是用进废退。

2000年一个研究发现：伦敦的资深出租车司机大脑中的海马体比普通人更大、更活跃。因为伦敦的道路非常复杂，要成为一名资深的出租车司机，就必须把大量的线路信息牢牢地记在脑子里。而海马体正是大脑中负责空间记忆和方向导航的区域。由于这些出租车司机不断地高强度使用海马体，久而久之，他们的大脑就会认为他们处于一个需要高强度使用海马体的环境之中。这就是一个对外部世界的预测和建模。于是，为了适应这个模型，大脑就会把更多的资源集中在海马体，使得海马体的神经元之间的连接更紧密、更丰富，更容易传输信息。

这跟我们健身的原理也是一样的。你每天都去健身房举哑铃，久而久之，大脑就会认为：你因为某些不知道的原因，处于一个需要经常举起重物的环境里。于是它就会指示身体，让身体输送更多的蛋白质，用来合成手臂肌肉，帮助我们更好地适应这个环境，从而让你举起哑铃更加轻松。同样，如果你持续地做某一项工作，大脑就会把更多的资源集中到对应功能的脑区，去强化它、发展它，以便你在处理这项工作的时候，可以更轻松，更加节省能量。

每当有人问我：觉得自己的脑子像生锈了一样转不动，该如何提高自己的思考能力？我都会给一个简单的建议：试着去读一些复杂的、需要动脑的文章或书籍，从你只能勉强理解的难度开始。不用强求读懂多少，也不用追求从中得到多少收获，但要努力读进去。这样做的目的不在于从其中获得启发，而在于锻炼我们的大脑，让它逐渐习惯这种需要动脑的模式，进而当我们遇到问题时，大脑能够快速运转起来。

大脑就是一个借由过往经验来预测未来的机器。你喂给它过于简单、无须动脑的信息，大脑就会变得懒惰、懈怠，因为它发现这样就足以应对每一天的生活；你喂给它高度复杂、需要反复咀嚼的信息，大脑就会努力改变自己、调整自己，来适应信息的难度，直到得心应手为止。所以，如果你觉得自己的大脑稍微遇到一些问题就容易“宕机”，碰到一些复杂的信息就读不进去，那很可能意味着你在“简单模式”里生活得太久，大脑已经习惯了这种毫不费力的情况，因此对“费力”这件事非常排斥。

成长就是不断地把“费力”的事情，变得不再费力。这背后的机制，就是大脑调整了自己的心智模型，把更多的资源集中在对应的功能上，让我们能够更好地去适应环境、处理环境。

我常常说：“当你产生情绪时，先退一步，缓一缓，再行动，这是最有效的控制情绪的方法。”因为情绪本质上也是大脑按照预测加工模式向我们发出的一个信号。当你按照情绪反应不假思索去行动时，你就相当于告诉大脑：这个预测是正确的，请帮我强化这个预测。于是，大脑就会让你更容易产生情绪，更容易陷入情绪的困扰中。对大脑来说，产生冲动与冷静的比例，假定是9∶1，那么，你每冲动一次，每被情绪裹挟着去行动一次，大脑就会把冲动的比重调高，变成9.1∶0.9、9.2∶0.8……反过来，当你先退一步，冷静下来再去行动时，就给了大脑一个“不符合预测”的缓冲机会。你每冷静一次，大脑就会把权重往冷静的方向调整，变成8.9∶1.1、8.8∶1.2……久而久之，你就会感觉能够更加控制好你的情绪，不那么容易冲动了。

日常生活中，我们每天一切行为和信息输入都是在训练大脑。你希望你的大脑变成什么样子，就可以往对应的方向训练它。

我预判了你的预判

前文写到，大脑喜欢稳定、不喜欢意外，那么最符合大脑需求的生活，应该就是每天都一模一样、丝毫不变了吧？但真的过上这样的生活，我们又会感到非常无聊。这是为什么呢？

答案是，我们之所以排斥无聊，正是因为大脑根据整个进化史以及我们的生活经验，形成了一种心智模型：一成不变的生活是不好的，不利于我们的生存。试考虑：对于一个原始人来说，假如他一辈子的生活范围都在一片非常狭小的区域里，会怎么样呢？一旦这个区域里的资源枯竭了，或者发生其他意外，比如遭遇猛兽或自然灾害，他生存下来的可能性就会非常小，因为他没有地方可以藏身和谋生。

因此，大脑在心智模型里面，会建立起一条非常重要的规则：我们不能局限在一成不变的环境里，必须时不时有一些新的刺激，有一些陌生的探索和反馈。换言之，大脑对环境的预测是生活的环境不会完全符合预测，这其中必须有一部分是不符合预测的。因此，如果一切符合预测，大脑反而会觉得不舒服，因为这违背了更高层级的预测。

比如我们看小说、电影，当我们把自己代入主角时，肯定希望主角能够逢凶化吉，一切顺利。但当一切顺利得过头的时候，我们会有什么感觉呢？我们会猜想可能会有“反转”。因为我们清楚地知道，现实的逻辑不是这样的。我们会希望主角能多点波折，不然就会索然无味。同样的道理：大脑的稳定原理希望生活尽可能一成不变，但大脑的预测原理告诉我们，完全一成不变是不可取的，我们还是需要一定的新鲜刺激才能更好地生存下去。

那么，如何保持这两者之间的平衡呢？2019年一项关于学习的研究发现：当我们对新知识进行测试的错误率在15%左右时，我们的学习效率是最佳的。这也许可作为一个参考。虽然，这只是一个针对学习的研究，但它与我自己的经验和感受比较一致。因此在生活管理中，我设置了一个“15%可能性”的项目，也就是抽出大约15%的时间去尝试和探索自己没有做过的事情，为生活引进一些新鲜感。