PREFACE:序言

幾年前，我受邀在倫敦舉辦的一場流行科學節上發表演講。我是一名認知哲學教授（這個奇怪的頭銜反映了我對哲學、神經科學、心理學和人工智能等多種興趣的涵蓋），我準備就我最喜歡的主題之一發表演講——人類大腦作為一種“預測機器”。這個節日由一本流行科學雜志舉辦，名為《新科學人活動》。每年，《新科學人》（雜志）邀請許多不同領域的專家進行公開演講。今年，它在倫敦的埃克塞爾中心舉辦。走進埃克塞爾中心就像是到達了多艘連接在一起的大型游輪，每艘游輪都舉辦著不同的大型活動。作為一名大學教授，我并不陌生于公開演講。但站在其中一個較大的禮堂的后臺，想著帷幕后面擠滿了觀眾，我忍不住感到緊張。也許我應該對幻燈片做一些最后時刻的修改。也許我應該穿一件不那么醒目的襯衫。我是否忘了感謝某人？突然，我口袋里的手機震動了起來。但我的手機并不在口袋里。我迅速想起，我不僅把手機拿出來放在了講臺下面，還把它安全地設置在整個活動中飛行模式下。但我感受到的確實是一種震動——而且是清晰、強烈的震動。我所經歷的是一種非常現代的現象，現在被稱為“幻覺震動綜合癥”的一種非常普遍的心理技巧。考慮到我是一名長期使用手機的慢性用戶，我的大腦逐漸習慣了口袋震動的頻繁干擾，而我并不是唯一一個。一項2012年的研究發現，89%的大學生報告感覺到虛假的手機震動，而在醫學實習生中，虛假的震動與壓力密切相關。[＊] 2013年，這個詞被澳大利亞的麥考瑞詞典評為“年度詞匯”。
??

SHAPING EXPERIENCE

正當我準備展開我的演示時，這些幻覺震動恰好出現在了場景中。雖然這種現象在心理學和神經科學中是眾所周知的，但現在它們被歸類為一個更宏大的理論的一部分，而我在過去十年里一直在幫助構建這個理論。根據這個全面的理論（也是我演講的主題），幻覺震動只是所有人類經驗建立的生動證明之一。根據這個新理論（稱為“預測處理”），我們所經驗的現實是由我們自己的預測構建的。正是我對口袋震動的習慣性期待，再加上這個場合的壓力，才造成了一個清晰的震動感覺。預測處理涉及科學和哲學中最具挑戰性的問題之一——我們的心智與現實之間的關系的本質。這一理論已經穩步獲得了動力，并以具有深遠影響的方式改變了我們對這種關系的理解。與我們的感官是一種被動的窗戶望向世界的標準信念相反，正在出現的是一個不斷活躍的大腦的形象，它總是努力預測當前世界可能提供的內容。這些預測然后構成并塑造了整個人類經驗，從我們解釋一個人的面部表情的方式，到我們感受到的疼痛，再到我們計劃去電影院的方式。

如果這個理論是正確的，我們所做的或所經歷的任何事情都不會沒有我們自己的期望。相反，存在著一個不斷的交流，我們所經歷的不僅僅是當前世界告訴我們的，而且還有我們有意識或無意識地期待它告訴我們的。這種情況的一個后果是，我們永遠不會簡單地看到“真實的東西”，剝離我們自己的預期或隔絕我們自己的過去經驗。相反，所有的人類經驗都是幻覺的一部分——深層次預測的產物。我們不可能像沖浪一樣在沒有浪的情況下體驗到世界的“無預測和無期待”。

當我站在《新科學人活動》節目的后臺時，等待發表演講的壓力使我的預測機制開始加速運轉。考慮到我一生的經驗，我不會期待地板突然在我腳下變成果凍，或者一塊鐵砧像卡通片中那樣掉在我頭上。但我的手機經常讓口袋里感到煩躁地震動，導致我的大腦形成了一種頻繁震動的基礎預測。壓力和咖啡因（我兩者都喝了很多）往往會加劇這種效應，而來自焦慮的胃的信號會直接輸入到我們大腦中的預測機制中。當所有這些因素匯聚在一起時，口袋震動的基線預測短暫地成為了我的現實。但就像它發生得那么快一樣，我能夠重新將自己定位到事實，并將其認定為一種幻覺。

這種幻覺的發生是因為預測性大腦是猜測機器，積極地預期來自身體和周圍世界的信號。這種猜測僅僅取決于它所做的假設，即使是一個充分了解的最佳猜測也經常會失誤。畢竟，我的口袋里并沒有手機。當大腦的最佳猜測偏離時，與實際感官信號的不匹配攜帶著至關重要的新信息。這些信息（預測誤差）可以用來再試一次——更好地猜測事物的真實情況。但經驗仍然反映了大腦當前的最佳猜測。只是每一輪新的猜測都會更加充分地獲得信息。

這挑戰了一度傳統的感知圖景。過去，感官信息常常被認為是經驗的起點，但新興的預測性大腦科學提出了一個相當不同的角色。現在，當前的感官信號被用來調整和糾正已經進行的知情猜測過程（即對預測的嘗試）。現在，預測承擔了大部分的重要工作。根據這個新的圖景，體驗——無論是對世界、我們自己，甚至是我們自己的身體——從來都不是對外部或內部事實的簡單反映。相反，所有的人類經驗都產生于知情預測和感官刺激的交匯點。

這是我們對心智理解的深刻變革，從根本上改變了我們應該如何思考感知和人類現實的構建。在很長一段時間的人類歷史中，科學家和哲學家將感知視為一個主要“從外向內”工作的過程，因為光、聲音、觸覺和化學氣味激活了眼睛、耳朵、鼻子和皮膚的感受器，逐漸被精細化為對更廣闊世界的豐富圖景。甚至在21世紀初期，無論是神經科學還是人工智能領域的領先模型都保留了該觀點的核心元素。

預測性處理的新科學顛覆了傳統的故事。現在，感知在很大程度上是從相反的方向塑造的，因為在大腦深處形成的預測影響著直至更接近皮膚、眼睛、鼻子和耳朵的區域的響應——從外部世界接收信號的感覺器官。傳入的感官信號有助于糾正預測中的錯誤，但現在是預測在主導。這意味著我們今天所感知到的深深根植于我們昨天以及之前所有日子的經驗。我們日常經驗的每個方面都通過預測的隱藏網絡來過濾——這些網絡根植于我們自己的過去歷史，是大腦的最佳期望。

要想知道這有多重要，想象一下一個世界，在這個世界里，天氣預報不僅僅是預測天氣，而且在很大程度上會導致天氣本身的變化。在那個奇怪的世界里，對雨的自信預報有助于改變決定天氣變化的物質和能量流動。在那里，對雨的自信預報具有因果能力，使得下雨本身更有可能發生。在那里，就像在這里一樣，天氣預報取決于一種模型（從不完美），該模型指導現有天氣條件最有可能如何隨時間改變和演變。但在那個世界里，你得到的天氣（在此時此地）反映了先前預報本身以及外部世界中現有條件的效果的一種組合。

我們并不生活在那個奇怪的世界里。我們所得到的天氣不受我們基于最佳模型的對天氣的預測的影響。但我們的心智世界與那個顯著的輪廓有些相似。當大腦強烈預測某種視覺、聲音或感覺時，那種預測在塑造我們似乎看到、聽到或感覺到的東西方面發揮作用。

情緒、心境甚至計劃也都基于預測。抑郁、焦慮和疲勞都反映了對塑造我們經驗的隱藏預測的改變。改變這些預測（例如，通過使用不同的詞語“重新構架”情況），我們的經驗本身也會發生改變。想象一下，在上臺發表演講之前，我感到了一陣刺痛的腎上腺素急劇增加。我已經練習過，專注于那種刺痛的感覺，并用不是失敗的預兆而是我自己的化學準備好提供出色表現的跡象來重新構架它。這有助于改變我的自我預測，從而使表現更加輕松流暢。

我們將探索幾種這樣的干預措施，強調它們的驚人范圍和無可置疑的局限性。你與所感知的現實之間的關系是什么？你以何種方式塑造它，進而以何種方式塑造自己，通常甚至不自知？在這本書中，我借鑒了顛覆范式的研究，來應對這些關鍵問題，并探討這些洞察對神經科學、心理學、精神病學、醫學以及我們生活的方式意味著什么。我們將深入研究身體和自我的體驗，從慢性疼痛到精神病，看看預測性大腦研究如何解釋廣泛的人類行為和神經多樣性。我們還將重新評估我們對世界的自身經驗，從社交焦慮和情緒反饋循環到可能滲入我們判斷中的許多偏見形式。我們還將探討一些預測性大腦可能支持“擴展思維”的方式，模糊了我們與我們最適合的工具和環境之間的界限。

這本書以將一些關鍵洞察力付諸實踐為結尾，探討通過改變我們的實踐方式、用不同類型的語言重新構架我們的經驗，以及控制使用迷幻藥物來“黑客”預測性大腦的方法。隨著這些主題的融合，我們瞥見了一種新的、更深度統一的心智科學的輪廓——這種科學恰如其分地體現了人類經驗的廣度和多樣性，并對如何思考自己以及改善我們的生活產生了實質性影響。

第一章：UNBOXING THE PREDICTION MACHINE

早晨，我還在臥室里熟睡，床邊摞著一堆令人望而生畏的工作。我從睡夢中慢慢醒來，聽到了一些輕柔的鳥鳴聲。或者至少，起初是這樣似乎的。但我很快發現我錯了。我更加用力地傾聽，意識到一切都是死一般的寂靜。甚至我的貓早早地對食物發出的哼唧聲也沒有打破這種沉默。我正在幻聽鳥鳴聲。

幸運的是，有一個簡單的解釋。我的伴侶最近決定通過使用一款智能手機應用來在早上醒來時播放鳥鳴聲而不是傳統的鬧鐘來簡化早晨的醒來過程。該應用的鬧鐘開始時是一種輕柔的啁啾聲，逐漸地，非常緩慢地，逐漸地發展成了一種接近完整的晨曲。今天，鬧鐘實際上沒有響起——時間還太早。真實的鳥鳴聲也沒有穿透雙層玻璃傳入。但我已經習慣了在鬧鐘輕微的鳥鳴聲逐漸增加的情況下醒來，以至于我的大腦開始對我玩弄。我現在經常發現自己在真正的鬧鐘開始前就醒來了，似乎已經聽到了那些預先錄制的啁啾聲的微弱開始。

這些是真正的聽覺幻覺，是由于我對醒來時聽到鳥鳴微弱聲音的新期望而引起的。我傾向于這種幻覺可能沒有什么不良的意圖。長期以來已經知道，通過適當的訓練，無論是聽覺還是視覺幻覺都可以很容易地誘發。但是，這些以及許多其他有趣的現象最近被認為是更大事物的跡象——這些事物正處于所有人類經驗的核心。

這本書的主題是，人類大腦是預測機器。它們是進化形成的器官，通過不斷變化的期望和實際感官證據來構建和重建體驗。根據這一理論，我自己在醒來時對于可能聽到的聲音的潛意識預測暫時地拉動了我的感知經驗朝那個方向，產生了一個短暫的幻覺，隨著更多的信息通過我的感官流入，這種幻覺很快被糾正。這些新的信息（表明沒有鳥鳴聲）產生了“預測錯誤信號”，至少在這種情況下，這些信號就足以使我的經驗恢復到與現實一致的狀態。幻覺讓位于對安靜房間清晰的感知經驗。但正如我們將看到的，在其他情況下，錯誤的預測可能變得根深蒂固，與現實（本身是一個復雜而棘手的概念）的聯系變得更加困難。即使沒有涉及錯誤，當我們看到事物“實際上是如何時，我們的大腦預測仍然起著核心作用。預測和預測錯誤被越來越多地認識為人類大腦的核心貨幣，而所有人類經驗的形成都在它們不斷變化的平衡中。

這本書討論了這些平衡，以及一門新興的科學，它將我們對感知世界的認識顛倒了過來。根據這一科學，大腦不斷嘗試猜測世界中事物（以及我們自己的身體）最有可能的情況，考慮到從以往經歷中學到的東西。因此，這一新科學暗示，我所看到、聽到、觸摸和感受到的一切都反映了隱藏的預測源泉。如果期望足夠強烈，或者（就像鳥類鬧鐘的初啁啾聲一樣）感覺證據足夠微妙，我可能會犯錯，實際上用我的大腦最佳猜測覆蓋了部分真實的感官信息。

這并不意味著成功的感知僅僅是一種幻覺，盡管機制與幻覺有關。我們不應該低估信息通過眼睛、耳朵和其他感覺器官傳入的豐富感覺信息的重要性。但這將看和感知的過程——更普遍地看——以一種新的、不同的方式進行了解釋。它將其描述為一種由我們大腦自身最佳預測引導的過程：然后使用感官輸入來檢查和修正這些預測。隨著預測機制的運行，感知變成了一個不僅僅由傳入的感官信息結構化的過程，而是由差異所驅動——即實際感官信號與大腦預期遇到的信號之間的差異。

由于大腦從未簡單地從零開始“啟動”——甚至是在早晨醒來時——預測和期望總是在起作用，每一天的每一刻都主動地構建著人類的經驗。在這種替代性觀點中，感知的大腦從來都不是 passively 響應世界的。相反，它積極地試圖使世界幻想化，但是根據通過感官傳入的證據來檢查這種幻想。換句話說，大腦不斷地繪制著一幅畫面，而感官信息的作用大部分是在畫筆失敗匹配傳入證據時進行微調。

對于感知過程的這種新理解對我們的生活具有真正的重要性。它改變了我們應該如何思考我們自己感覺的證據。它影響了我們對自己身體狀態的感受方式——疼痛、饑餓以及其他諸如焦慮或抑郁感等經驗。因為我們的身體狀態感覺對我們來說同樣反映了我們的大腦預測和當前身體信號所暗示的復雜混合。這意味著我們可以通過改變我們（有意識或無意識地）預測的內容來改變我們的感受。

這并不意味著我們可以簡單地“更好地預測自己”，也不意味著我們可以隨心所欲地改變自己對疼痛或饑餓的經驗。但它確實提出了一些原則性的、也許是意想不到的余地——這些余地在小心和訓練的情況下，我們可能會利用起來。經過謹慎處理，對預測力量的更好理解可能會改善我們對自己醫學癥狀的思考方式，并提出新的方法來理解心理健康、心理疾病和神經多樣性。

The Smart Camera Model of Seeing

大腦基本上是一個巨大的預測機器的觀念是相對較新的。在此之前，普遍認為感覺信息以一種主要的“前饋”方式被處理——即從我們的感官中提取出來，然后“向前”引導進入大腦。以最為研究深入的視覺信息為例（那種舊觀點認為），首先在眼睛注冊，然后在大腦內部逐步進行加工，提取越來越抽象的形式的信息。大腦可能首先提取有關簡單特征如線條、斑點和邊緣的信息，然后將它們組合成更大、更復雜的整體。我將這稱為“智能相機”視角。但這顯然不是相機，而是一個非常聰明的智能系統。盡管如此，就像簡單的相機一樣，影響的方向主要是向內流動，從眼睛進入大腦。只有在這個過程相當晚的某個時候，終身記憶和世界知識才會被調動起來，使你（感知者）能夠理解你所處的世界的情況。

智能相機（前饋）觀點的版本在哲學、神經科學和人工智能方面具有影響力。這種觀點很直觀，因為我們通常認為感知全部是關于信息從世界流向心靈。這種觀點可以在笛卡爾1664年的《論人》中找到。在那里，笛卡爾將感知描繪為內部管道網絡的復雜開合，首先將世界的圖像印在感官器官（如眼睛）上，然后通過一個越來越深的小型隧道網絡進入大腦。隨著來自外界世界（和身體內部）的印象流向大腦，它們被說是以某種方式保留在我們的思想中，就像將手指壓入蠟中可以保留有關它們形狀的信息一樣。

笛卡爾的機制如何工作從未清楚。但即使在更加復雜的科學理解出現之后，感知大腦作為一個相對被動的器官，從世界中獲取感官輸入，然后以主要是前饋（從外到內）的方式“處理”它們的核心思想仍然存在。這種觀念在二十世紀晚期的認知神經科學中幾乎是標準的。這可能是因為它似乎是大衛·馬爾（David Marr）極具影響力的計算機視覺模型的主導原則之一。

馬爾是一個舉足輕重的人物，他在神經科學、計算機視覺和人工智能方面的工作堪稱認知科學史上最重要的貢獻之一。在馬爾的描述中，視覺處理從檢測傳入信號中的基本成分開始——比如一個有序的像素陣列。從那里，分層處理逐漸朝著更復雜的理解方向發展。例如，下一階段可能會尋找像素強度與其鄰居顯示快速變化的地方——通常是世界上邊界或邊緣存在的線索。隨著處理向前、一步步深入大腦，進一步的模式被檢測出來，比如表征條紋的重復序列。在這里，視覺是將原始信號經歷一系列操作（如邊緣或條紋檢測），逐漸揭示環境中更復雜的模式——傳入信號的來源。最終，復雜的檢測到的模式與知識和記憶聯系起來，提供（盡管有趣的是，這一難題從未得到令人滿意的解決）一種世界場景的三維圖像。

馬爾的計算機模型（就像任何計算機模型一樣）具有明確定義可能涉及到的關鍵計算，盡管那些關鍵的最終步驟的形式仍然是一個謎。多年來，馬爾模型不僅是人工視覺領域的標準圖像，也是神經科學領域的標準圖像。甚至直到21世紀，視覺系統仍然主要被視為沿著馬爾描述的線路，主要是一種對傳入感官信息的前饋分析器。

然而，馬爾的模型顯著缺少另一個影響方向——一種從大腦深處向下延伸至眼睛和其他感覺器官的反向影響。據估計，以這種方式向后傳遞信號的神經連接數量遠遠超過向前傳遞信號的連接數量，有些地方甚至達到四比一的數量。那些從大腦深處向感覺外圍區域傳遞信息的下行連接到底在做什么呢？這種布線方向與馬爾早期計算模型中描述的處理任務所需的布線方向相反，但它卻直接延伸到了那些區域。

像這樣的真實神經布線安裝和維護成本高昂。大腦的重量約占人體體重的2%，據估計，大腦約占總體能量消耗的20%。它是我們最“昂貴”的適應性附件。然而，現在已經知道，這筆巨額開支的很大一部分用于建立和維護一個龐大的向下（和側向）連接網絡，不僅跨越早期視覺處理，而且遍及整個大腦。這是一個難題。它令人困惑到足以使人工智能先驅帕特里克·溫斯頓在2012年評論說，由于似乎有如此多的信息流向另一個（向下）方向，我們面臨著“一個我們幾乎一無所知的奇怪架構”。然而，一旦我們意識到一個大膽的新主張的吸引力，即大腦不過是大規模的預測機器，情況就會有所不同。

Flipping the Flow翻轉流程

現在看來，感知大腦的核心運作原理幾乎與智能攝像機視角完全相反。大腦并不是不斷耗費大量能量來處理傳入的感覺信號，而是學習并維護一種對身體和世界的模型——這種模型可以逐時地用來嘗試預測感覺信號。這些預測幫助構建我們看到、聽到、觸摸和感覺到的一切。當我早晨聽到不存在的鳥鳴時，它們起作用。當我感到不在口袋里的智能手機發出幻覺般的震動時，它們也在起作用。但正如我們將在后面看到的，它們也在我聽到真實的鳥鳴、感到真實的手機震動以及看到散落在大學桌面上的各種物體時起作用。

預測性大腦是對我們周圍世界的一種不斷運行的模擬——或者至少，是對我們而言重要的世界。傳入的感覺信息用于保持模型的準確性——通過將預測與感覺證據進行比較，并在兩者不匹配時產生錯誤信號。盡管存在布線成本，但不斷的預測帶來了許多效益，我們很快就會看到。它還——也許更重要的是——使我們變得靈活，能夠以反映當前任務和環境需求的方式調整我們的反應。與從一系列感官線索中持續提取豐富的世界圖景不同，豐富的發展中的世界圖景是起點，感覺信息被用來測試、探索和微調這個圖景。在新的感覺信號到達之前，預測性大腦已經忙著描繪事物最可能的樣子。

這在宏觀上解釋了為什么需要所有這些向下的連接性。它承載著來自大腦深處的預測，將它們推向感官外圍。它還解釋了用于維持大腦內在活動的巨大能量支出。這種活動對于維持逐時預測的模型是必要的。當大腦遇到新的感官信息時，它的工作是確定是否有任何看起來像重要“新聞”的傳入信號——對于我們試圖看到或做的任何事情都很重要的未預測的感官信息。越來越多的人一致認為，類似于這種方式是我們的大腦處理感覺信息的主要方式。在詳細解釋這一假設方面，過去的十到十五年間，在計算和認知神經科學領域已經出現了爆炸性的工作，這些工作現在已經可以詳細且可測試地解釋這一現象，從而解決了溫斯頓所說的“奇怪的架構”之謎。這項工作有多種名稱，包括“預測處理”、“分級預測編碼”和“主動推理”。我將主要使用“預測處理”作為這一理論家族的便捷標簽。

根據這種觀點，智能攝像機對感知的圖像是一個大錯誤。盡管它直觀地吸引人，但正確思考感知的方式并不是（大多數情況下）將其視為主要從眼睛和其他感覺器官向內運行的過程。大腦也絕不是坐在那里耐心等待感官信息到來的。相反，它正在積極地預期感官信息，利用它所知道的關于世界中的模式和物體的一切——鳥的啁啾聲（以及我伴侶早晨鬧鐘的聲音），手機震動的過于頻繁的干擾，以及我辦公桌上各種物體的布局。它還在不斷利用主動的身體，以更好的方式移動頭部、眼睛和四肢，收集新的、更好的信息。與成為感覺信息的被動接收者和處理者不同，像這樣的大腦是一個不知疲倦的預測者（以及，正如我們將在后面看到的那樣，一個技能嫻熟、積極主動的對話者），對其自身的感官流進行不斷預測。

Bad Radios and Controlled Hallucinations糟糕的無線電和受控的幻覺

當代對預測性大腦的觀念在十九世紀德國物理學家和博學家赫爾曼·馮·亥姆霍茲的思想中有著歷史淵源。亥姆霍茲是用于檢查眼睛的眼底鏡的發明者，并制定了能量守恒定律。他還對感知理論感興趣，并認為我們之所以能感知世界，完全是由于一種無意識的推理或推斷，即大腦正在問自己：“鑒于我所知道的一切，世界必須是什么樣子，以便我能接收到當前存在的信號模式？”這是感知系統被建立來解決的問題。

你可能沒有意識到這在我們日常生活中是多么常見。如果你在收音機上聽一首熟悉的歌，即使信號不好，歌詞和節奏聽起來仍然清晰。但如果你試著用同樣的信號質量來聽一首全新的歌，聲音似乎會更加模糊，唱腔難以分辨。在每種情況下，你的大腦，就像亥姆霍茲所說的那樣，正在利用它所知道的來推斷哪些詞語和聲音最可能是當前被你的耳朵接收到的略微斷斷續續的聽覺信號的原因。但是對于熟悉的歌曲，大腦的猜測要好得多——使其聽起來更加清晰。事實上，這種猜測正在改變大腦對早期聽覺處理區域的反應，以使這些反應更加符合預期的聲音。從很實際的意義上說，你的大腦現在正在為自己大部分播放這首歌，因此，通過對世界的存儲知識，對進入的信號進行了清理，填補和補充缺失的信號。

這是大腦做的最好的事情，通過根據它期望聽到的內容填充和豐富缺失的信號，制造出“好幻覺”。我們的大腦了解這首歌的聲音以及這位歌手獨特演繹的各種微妙之處，它可以利用所有這些先前的知識，積極地預測歌曲播放時聽覺信號的最可能形狀。如果世界沒有發送強有力的反證據，這些預測就會塑造體驗，使歌曲聽起來對你更清晰。

需要強調的是，這不是記憶的技巧，而是對感知本身運作方式的一扇迷人之窗。大腦對熟悉歌曲的預測幫助它從噪音中剔除信號，使聲音比糟糕的信號本身允許的更清晰。這種感知是高度主動的。它涉及將復雜的預測從更高級的處理區域向感覺周邊發送，一旦檢測到嚴重不匹配就生成錯誤消息。認知科學家有時將這種反向流稱為信息的“自頂向下”流動。在所有這些過程進行的同時，人類感知者也在積極行動，試圖通過頭部轉動或移動眼睛等身體動作來收集關鍵的感覺信息。這些行動也是由預測性機制選擇和發起的，從而創造了一種統一的心理和身體活動網絡。在我們的故事繼續進行時，我們還將對行動的作用有更多的討論。

將預測置于主導地位的方式使得普通感知成為了有時被形象地描述為“受控幻覺”的現象 —— 大腦在猜測世界的樣子，主要通過感覺證據來修正和完善這種猜測。當內在的猜測完全主導一切時，我們只是在幻覺，就此打住。但當它對感覺刺激適當敏感 —— 通過預測誤差信號 —— 這種猜測是受控的，世界就為心智所知。當我們在糟糕的收音機接收到那首熟悉的歌時，我們正受益于這種“好幻覺”。我們在前言中遇到的幻覺中的手機震動，盡管在那種情況下具有誤導性，但卻是以同樣的方式產生的。如果預測性加工是正確的，所有人類經驗都是以這種方式構建的。我們通過預測世界來看待世界。但當出現預測錯誤時，大腦必須重新進行預測。

The Frugal Brain節儉的大腦

將感知轉化為預測有另一個重要的好處。它使大腦能夠以非常高效的方式處理傳入的感官信息。最著名地探討通信效率問題的學科是信息科學，它在開發非常節省的信號傳輸方式方面發揮了重要作用。在20世紀中期，全球電信系統因需求不斷增加而受到壓力。對于電信巨頭來說，問題是如何利用老式電話線提供的嘈雜和有限信道來傳遞越來越多的信息。這就是信息科學的用心之處，它以一種巧妙的方式提高了效率。理論家們在解決這類難題時開發出的強大技術最終被稱為線性預測編碼，至今仍在使用。

線性預測編碼的根源可以追溯到1948年貝爾實驗室的數學家和密碼學家克勞德·香農發表的一篇論文。這項關鍵工作表明，通過利用單詞和字母之間的可預測性，英文文本可以以非常高效、壓縮的方式進行編碼。如果某個字母幾乎總是跟在另一個字母后面，那么一個高效的編碼方案可以假設這種情況通常如此，除非標記為異常情況。僅標記那些偶爾的異常情況遠比需要編碼每個字母所需的帶寬更有效。

在正確的預期下，甚至信號的缺失也能攜帶大量信息。假設你通過告訴某人，如果你不打電話給他們，那么一切都“如預期” ，因此他們應該在下周三上午9點在邁阿密機場接你的飛機來制定計劃。在當天，你的未打電話就構成了一個微小的一比特信號，現在傳遞了大量的信息：你將乘飛機在那個時間、那個地點到達。技巧在于，接收者方面的智能和預先知識與編碼和傳輸所有信息的成本進行交換。

電信研究受益于許多基于預測的壓縮版本。原則上，您可以使用關于某個信號最可能形狀的任何已知信息來幫助預測另一端的信號，在寶貴的電線和電纜上只傳輸與預測模式不同的內容。接收者然后僅根據殘差錯誤進行更新。這一程序的美妙之處在于，通過僅傳輸幾位錯誤，可以重建豐富的內容（如圖像或消息）。豐富的內容主要由預測構成，但通過殘差錯誤與現實聯系起來。

通過明智的預測進行壓縮實際上通過“添加回來”所有成功預測的元素來節省帶寬。這正是使我們能夠經濟地存儲和傳輸圖片、聲音和視頻的聰明技巧，使用的格式如JPEG和MP3。在圖片的情況下，預測編碼通過假設每個像素的值都可以由其各種相鄰像素的值很好地預測而發揮作用。當這種情況成立時——實際上相當頻繁——就根本不需要傳輸該像素的值。需要編碼的只是與已經預測的內容有所偏差的部分。但這只是一個簡單的規律。無論何時存在任何可檢測的規律，預測（因此這種形式的數據壓縮）都變得可能。

考慮視頻的運動壓縮編碼。1959年，世界首次見識了預測性幀間視頻編碼。為了了解其中的味道，想象一下視頻是一個人沿著走廊跑的畫面。視頻的第4幀和第5幀之間唯一的區別是跑步者輕微地向前移動，而背景視覺沒有變化。為了捕捉第5幀，只需要傳輸這些少量的差異（殘差錯誤）與已經預測的內容。通過這種方式，你可以將第5幀視為第4幀的一個小變體。也許唯一的區別在于腳的位置。將腳的位置信息推送到系統中遠比傳輸第5幀中每個像素的新值要便宜得多。這種技巧今天仍在使用中。

現在想象一個已經知道更多的系統——一個例如知道不同跑步步態通常如何延續的系統。這樣的系統可以利用更詳細（更“高級”）的信息來進行預測，因此只有意外的腳部移動才會產生預測誤差信號。假設腳部移動正如預期那樣，那么在幀之間就不需要更新新信息。這種更智能的系統甚至可以“幻想”通常的運動方式，只有在發生意外事件時才進行更新（也許是跑步者突然絆倒）。然而復雜或高級的預測，都必須通過預測誤差傳遞消息，指示與預期不同之處，從而讓我們與一個變化的世界保持聯系，有時會產生驚喜。

人類大腦似乎受益于這種智能預測策略，而且它們以一種特別強大的方式做到了這一點，這要歸功于使用了多個“處理層次”。在這些多層次的上下文中，簡單的預測嵌套在不太簡單、更抽象的預測之下——就像在我們對跑步步態的例子中，步態期望是一個更高級的預測，然后衍生出關于實際腳部位置的預測（更低級別的預測）。在這一點上，預測誤差被形成并通過系統向上推送。這些誤差在每個層次上細化和調整猜測——例如，通過揭示跑步步態并不是我們預期的那種，從而選擇一個更好的替代方案。

在大腦的預測處理架構中，人們認為不同的神經元群體專門從事不同的事物，因此每個“更高級”的層次可以利用自己的專業知識和資源來嘗試預測其下面的層次的狀態。因此（為簡化起見），一個專門預測整個單詞的層次可能會利用其知識來幫助預測其下面一個層次的狀態，該層次專門用于識別字母。但預測整個單詞的更高層次可能會被一個甚至更高層次的層次所預測，后者專門預測整個句子。關于這一點的演示例子，以及其他各種細節，可以在附錄中找到。目前需要注意的是，在這種多層次的安排中，從感官邊緣一直向大腦深處流動的一切都是新聞——與預期不同的偏差。這是高效的。寶貴的帶寬不用來發送已經預測到位的信息。總部的誰想知道比利的工作完全按預期進行了呢？同樣，在神經形態中，每個層次的預測誤差只會信號出意外情況，可能需要進一步的思考或行動的事情。

這樣的系統在利用傳入信息方面非常節儉。它們有效地通過突出只有意外的部分來篩選和過濾傳入的數據，而不是試圖從頭開始處理一切。這是人類大腦幻覺現實的概念中的真理精華。這意味著我們經驗到的世界在某種程度上是我們預測的世界。感知本身，并非僅僅是一個簡單的窗口，讓我們看到世界，而是從一開始就被我們自己的預測和期望滲透。這種滲透不僅僅意味著我們自己的想法和偏見會影響我們后來對事物的判斷，而且還具有更深層、更原始的意義。感知過程，保持我們與世界聯系的機制本身，是由豐富的預測和期望所驅動的。

在接下來的幾頁中，我將嘗試讓您親身體驗預測的力量如何改變您所看到和聽到的事物。

The Power of Prediction預測的力量

圖1.1提供了一個簡單的示例。從上到下，然后從左到右閱讀它。請注意，每個序列中間字符的形狀都是相同的。但根據您閱讀的序列不同，視覺體驗似乎略有不同。當從上到下閱讀時，您的大腦開始期望一個數字（13），而從左到右閱讀則激發了一個字母（B）的期望。這些不同的預測影響了視覺體驗本身。

最近的研究表明，即使是無意識的（“掩蔽”）數字/字母提示的呈現也可能會讓我們傾向于以某種方式看待模糊的中間形式。掩蔽是一種技術，其中一個刺激被短暫地顯示，然后迅速跟隨另一個不同的刺激。這個過程阻止了對第一個短暫顯示的刺激的意識感知。盡管如此，掩蔽的項目仍然可能會影響行為和反應。在這種情況下，A和C兩側字母的掩蔽呈現會使受試者傾向于將模糊的中央形式分類為字母B，而12和14兩側數字的掩蔽呈現則會使受試者傾向于將中央形式分類為數字13。這表明，積極但非意識的預測也會影響反應和判斷。當我們稍后將本章的教訓應用于來自精神病學和醫學的更復雜的例子時，這一點將變得重要。

接下來，考慮一下“中空面具錯覺”。在那里，一個剛性面具（您可能在玩笑商店買到的那種）從錯誤的一側被觀看，以便您看到臉部的凹陷印象。當從后面照亮并從幾英尺遠的地方觀看時，視覺體驗仍然是一個正常的凸面——鼻子和特征清晰地向外突出。這是因為我們太習慣看到臉（而對它們的反向印象幾乎不熟悉），以至于大腦似乎忽略了指明凹度的傳入感覺信息，并且讓自己對凸度的深刻預測占據主導地位。中空面具錯覺對于著名或非常熟悉的面孔（我們對凸度有最強烈和最詳細的預測）最為明顯，并且如果將面具顛倒過來，則會大大減弱或消除這種錯覺——這可能是因為這樣能讓我們將其視為標準對象，而不是我們對凸度具有如此強大和深入編程的期望對象。

為了完成視覺示例的闡述，讓我們看一下圖1.2中的圖像。

這種所謂的蒙尼圖像對你來說可能不會有太多的意義，除了一些輪廓和黑白斑塊之外。但現在翻到下一頁，看看原始的灰度圖像（圖1.3），然后再回到蒙尼圖像。你的體驗已經從根本上——也可能是永久地——改變了。蒙尼圖現在會顯得有結構和意義。這也影響了你的行為，因為你的眼睛現在會以跟蹤其最顯著特征的方式來檢查蒙尼圖像，尤其是貓咪的眼睛和爪子。這是本書中始終強調的核心效果之一的一個例子。第二次看圖片時感覺不同，因為對世界的知識（在這種情況下，對原始圖片的知識）的增加使你的大腦能夠做出更好的預測。

Sine-Wave Speech, and the “Green Needle” Effect正弦波語音和“綠針”效應

我們接下來的例子涉及聲音，在當前的媒介中這可能稍微有些挑戰。如果您目前不在附近有聯網設備，那么只閱讀下面的文字就足夠了。但是，盡快訪問一些音頻是非常值得的，因為沒有什么比親身體驗這些非常簡單但又引人注目的效果更好了。

首先要討論的現象叫做“正弦波語音”。正弦波語音錄音是指正常語音錄音被人為地以一種方式降級，以純音哨聲替換聲音流的關鍵部分。這項技術早在20世紀70年代初美國的哈斯金斯實驗室就被發明出來，用作研究語音知覺的性質——具體來說，用來測試關于聲音流的哪些部分對于聽到語音是必不可少的各種理論。正弦波語音聽起來像是一連串最初無法理解的上升和下降的嗶嗶聲和哨聲。

網上有很多演示（我的一些最愛可以在我的同事克里斯·達爾文的蘇塞克斯大學網站上找到，或者只需搜索“正弦波語音”），它們幾乎都是這樣運作的。您首先聽到一段降級語音，這段語音可能對您來說完全沒有意義。然后，您將聽到原始錄音，其中包含某人說了一個簡單的句子，比如“水壺很快就開了”。之后，再次播放正弦波語音版本的嗶嗶聲和哨聲。第二次聽時，您的體驗將發生巨大改變。現在，您清楚地聽到了所說的單詞以及它們之間的間隔。這就像是那個蒙尼圖像的經歷，只不過這次是在聲音中。

如果您多練習幾次，使用不同的例子，您很快就會變得流利，甚至不需要先聽到原始句子。聽母語的普通語音也是使用同樣的技巧——您的預測越好（也許是因為您認識說話者或與他們有相似的口音），聲音就會越清晰。在每種情況下，通過一個良好的預測模型來改善知覺。這樣的模型使用預測來幫助將信號與噪聲區分開來。以前聽起來像是一系列無意義的嗶嗶聲和哨聲，現在被聽作是一個有結構的句子，盡管是以略微扭曲的聲音傳遞出來。與原始體驗的差異不可能更加明顯了。就像原始聲音文件被另一個非常不同的聲音文件所取代一樣。

另一個可能對一些人來說很熟悉的例子是一種迷因，其中重復的聲音播放時，屏幕上會出現兩種不同的短語之一，例如“brainstorm”或“green needle”。令人驚訝的是，你似乎聽到的取決于你當前正在看哪個短語。然而，它們聽起來的差異非常明顯。這是因為閱讀單詞會傾向于支持一個聽覺預測而不是另一個聽覺預測。你所經歷的明顯差異再次揭示了你所聽到的程度，部分由你自己的預測構成。在搜索引擎中鍵入“green needle”和“brainstorm”這兩個詞將使您可以親自嘗試這一點。

這些現象乍看起來可能很奇怪，但實際上它們代表了正常感知中發生的事情。每當我們通過感知遭遇理解我們的世界時，我們都是通過傳入的感官信號和豐富的基于知識的預測來做到這一點。

Hallucinating a White Christmas幻想白色圣誕節

想象一首你非常熟悉的歌曲。現在問問自己——如果這首歌曲的采樣音非常微弱，并且隱藏在一個由大部分是白噪聲組成的三分鐘聲音文件中的某個地方，我能否辨別出這首歌曲的樣本？你可能不知道——你可能會認為，這取決于它被隱藏得有多好。回到2001年，荷蘭馬斯特里赫特大學的研究人員把這個任務交給了一組本科生，要求他們在任何時候聽到這首歌時按下按鈕。當他們進入實驗室時，這首歌（Bing Crosby演唱的“White Christmas”）正在播放，那時他們被要求確認這確實是一首熟悉的曲調。然后他們被告知：

你剛剛聽到的“White Christmas”歌曲可能嵌入在以下聽覺閾下的白噪聲中。如果你認為或相信你清楚地聽到了這首歌，請按下你面前的按鈕。當然，如果你認為聽到了幾個歌曲片段，你可以按下按鈕幾次。

錄音被播放，學生們在他們覺得可以檢測到隱藏歌曲時都按下了按鈕。在每次試驗后，他們還被要求報告他們的信心水平。如果他們百分之百確定自己在某個時刻聽到了這首歌，他們會將信心評分為100，以此類推，直到零，表示他們完全確定自己根本沒有聽到。然而，訣竅在于，錄音帶中沒有任何暗示所謂隱藏的歌曲——錄音帶是百分百的白噪聲，零百分比的“White Christmas”。在那項研究中，大約有三分之一的學生至少按下了一次按鈕——這是一個顯著的結果。幾年后，該實驗成功地得到了更大規模的隊列的復制，現在它成為了一系列使用老掉牙的“White Christmas”進行的實驗的一部分。通過操縱我們的期望（使被試者期待聽到歌曲的微弱樣本），實驗者可可靠地使他們的被試者體驗到了一個Bing Crosby低聲吟唱的聽覺幻覺。

關于“White Christmas”效應，有幾種理論爭相解釋。例如，在2001年的論文中指出，表現出這種效應最強烈的人往往在“幻想傾向”心理測試中得分較高。在2011年，另一項研究發現，這種效應（就像幻覺手機震動一樣）在壓力和咖啡因的作用下大大增加。還有一些證據表明，患有精神分裂癥的人對虛假歌曲的檢測和對此的信心更強，這是我們以后將會回到的研究領域。看起來不容置疑的是，通過實驗誘導聽到歌曲的期望在構建幻覺體驗中起著主導作用——就像我對聽到鳥鳴警報的預測一樣。

That Dress, and Other Illusions那件衣服和其他幻想

2015年2月，社交媒體上掀起了一場無法阻擋的熱潮，席卷了互聯網，引發了1000萬次快速轉發，并使許多家庭晚餐談話活躍起來。這個火種是一張婚禮上要穿的裙子的照片，裙子要在蘇格蘭穿。幾乎所有讀到這些文字的人都會記得，許多觀眾看到那件裙子清晰地是金色和白色，而另一些人則完全相信它是藍色和黑色的。如果你在那年在火星上，可以在網上看看。我堅定地屬于金色和白色的陣營。但是我們金白色的人輸了（至少在這里可能輸了），因為實際的裙子在正常光照條件下看起來是藍色和黑色的。我們如何解釋這種體驗之間的激烈變化呢？

圖1.4展示了所謂的龐佐錯覺的一個版本。這兩個頭的大小完全相同（去量一下）。但在現實世界中，最合理的解釋（考慮到透視）是后面的頭有點像個巨人。這表明——正如赫爾姆霍茲所想的那樣——我們所看到的不僅僅是事物的真實狀況：相反，我們看到的是我們的大腦推斷（猜測）的最可能是來自感官的證據的原因。

在裙子的案例中，同樣的推理也適用。但是，在那里，不同的人的大腦似乎對所描繪的場景有相當不同的假設——特別是，對立的（藍色與金色）陣營對房間的照明情況有不同的假設。這些假設包括對房間中的光亮水平、光源位置以及裙子是否在陰影中的假設。對這些條件做出不同假設的大腦將對裙子的顏色做出不同的推斷，導致一些人清晰而無可爭議地看到裙子是藍色的，而另一些人則清晰而無可爭議地看到裙子是金色的。

帕斯卡爾·瓦利希和紐約大學的一個團隊進行了一項在線調查，調查了13,000名受試者，不僅詢問了他們如何看待照片中的裙子，還詢問了他們認為照片的照明是什么樣的——他們是否認為是在人工光線下拍攝的，是在自然日光下拍攝的，還是他們不確定？果然，存在著強烈的相關性，那些說他們假設是自然光的人傾向于將裙子看作是白色和金色的，而那些認為照明是人工的人則傾向于看到藍色和黑色，而那些不確定的人則顯示出更多樣化的回答混合。

為什么不同的個體會做出如此不同的假設，考慮到我們分享一個共同的世界？在這里，有一個有趣的轉折。受訪者還被問及他們是否自認為是“黎明人”或“夜貓子”。黎明人是那些傾向于早起、早睡，早上感覺最好的人，而夜貓子則具有相反的特征，更喜歡睡懶覺，晚睡，并在晚上感覺最好。令人驚訝的是，這些自我認定的“晝夜節律輪廓”與如何看待裙子的方式強烈相關。黎明人傾向于將裙子看作是白色和金色的，夜貓子傾向于看到藍色和黑色。這項研究的作者推測，那些日常生活習慣傾向于提供更多一種經驗而不是另一種經驗（自然光與人工光）的人，因此會根據自己對世界感知的歷史而以不同的方式接近照片，做出與他們自己的感知經歷相關的照明假設。

從某種意義上說，這并不奇怪。大腦對光源性質和起源的預測必須基于某種東西，而個體的歷史在這方面必須是重要的。從另一個角度來看，令人驚訝的是，我們如何看待一張簡單的照片的巨大差異竟然可以根源于——實際上，相當細微地響應于——我們自己特殊的日常習慣。這是我們在討論中首次遇到的東西之一——我們自己日常行為對我們大腦預測模型的影響。我們自己的行為和歷史塑造了內置的預測機制，進而塑造了人類的意識，甚至到了似乎對我們來說是基本的感官體驗的水平——比如我清楚地看到那件裙子是金色的。

Learning to Predict學習預測

預測有助于構建我們所有的經驗，因此自然會產生一個問題——這些預測最初是從哪里來的呢？毫無疑問，我們必須能夠感知和體驗世界，才能學會進行預測吧？如果感知世界取決于已經有一個良好的預測模型，那么我們如何學習一個好的預測模型呢？

在某種程度上，顯然我們并不是從零開始的。數百萬年的進化已經確定了我們在出生時所擁有的機器的基本配置：大腦的早期連接、感覺器官的結構和我們身體的形態。由于這一切，我們開始我們的旅程時已經裝備了大量辛苦獲得的知識。你甚至可以說（在稍微牽強的意義上），擁有肺的生物已經在結構上“預期呼吸”。但是，進化還留下了許多事情要做，像我們這樣的生物專門通過重復的感官遭遇來學習他們的世界。

就在這里，預測機器得以發揮另一個深層次的互補作用。因為事實證明，通過嘗試預測我們自己的感覺流，我們可以促進學習。這意味著僅僅通過試圖預測世界，我們就能夠獲得后來能夠更好地預測世界的知識。這可能看起來有點像魔術，從空氣中憑空創造出一個良好的預測模型。這并不涉及魔法，但這個魔術伎倆仍然令人印象深刻！通過嘗試（和失敗）來預測世界，我們可以學會做得更好，直到我們的預測成功。

在考慮這個過程時，重要的是要區分原始的感官證據（如光和聲音的傳入模式）與我們形成的有意義的感知經驗。在沒有足夠好的預測模型的情況下，我們將無法將原始證據轉化為近似于對世界的一致理解。這就像是觀看那些莫尼圖像，甚至更糟。但即便如此，大腦仍然可以學習。它通過尋找更好和更好的方法來預測那些難以駕馭的感官轟炸。非常年幼的嬰兒似乎大部分時間都在做這件事，試圖在感覺流中找到有用的模式。

良好理解的機器學習技術準確地展示了這是如何可能的。通過一次又一次地嘗試預測感覺證據的流，某些類型的系統可以逐漸改善最初糟糕的性能，直到建立一個有用的預測模型。這樣的系統甚至可以從一個隨機生成的“模型”開始，其預測顯然非常糟糕。但每當人工神經網絡無法生成良好的預測時，它就會改變自己的處理程序，使得下一次更有可能做得更好。隨著時間的推移，這樣的過程會發現使得良好預測的方法。通過這種方式，可以通過從一個非常糟糕的（或完全隨機的）模型開始，然后緩慢地遵循改進的漸變，學習到一個良好的預測模型。

通過嘗試預測來學習預測的偉大之處在于，世界本身不斷糾正你的失敗。如果我錯誤地預測你即將說出的下一個單詞，那么擊打我的耳朵的下一個聲音將對應于正確的單詞。我的大腦可以利用這些信息，試圖在下一次做出更好的預測。這是直觀的。例如，預測一個句子中最可能的下一個單詞的一種方法是隱含地了解很多關于語法的知識。但學習語法的一個好方法是一次又一次地嘗試預測你將要聽到的下一個單詞。隨著這些嘗試的繼續，你的大腦可以慢慢地、無意識地發現使你做得更好的規律性。

Perceiving as Predicting感知即預測

那么，當你在真實世界中，遠離莫尼圖像和正弦波語音時，你的預測性大腦是如何工作的呢？假設你在森林里露營，四周都是寧靜、平和的大自然。你整夜蜷縮在帳篷里，第二天一大早出來時，你的朋友已經醒來并迅速吸引了你的注意力。他們指著你頭頂上方說：“看那邊的樹。”當你的眼睛跟隨著朋友的指向時，你的大腦會采取哪些步驟？請記住，我們的大腦從來都不是從零開始——即使你早上醒來時身處一個新的旅館或度假地，你的大腦也已經忙于預測某些事情。當你抬頭看時，新的感官信息涌入。有反射到你視網膜的光線。可能也會有聲音傳到你的耳朵，氣味到達你的鼻孔，以及你的皮膚接收到各種觸覺刺激。另外（我們將在本書后面詳細討論此問題），還有來自你的胃、心臟和其他地方的許多內部信號。

為了簡單起見，我們只考慮反射光，它刺激了你視網膜上的細胞并向上發送信號。當這些信號到達早期的視覺處理區域時，它們會與你的大腦目前期望的信號進行比較。也許你的大腦只期望一些相當不明顯的樹木。如果像我一樣不是專業的林業工作者，可能會是這樣。或者它可能在預測更具體的東西。也許你知道自己在森林的某個特定區域，你的大腦正在預測一種非常特定的視覺信息——如果你面前的樹是山灰樹，你將得到的就是這種信息。

無論哪種情況，你都沒有預測到你現在看到的樹上的知更鳥。當你大腦最佳的預測與感官證據相對立時，這些殘余差異才是重要的。這些造成了“預測誤差信號”，它們編碼了你的大腦到目前為止無法預測的感官信息。這些錯誤信號向前流動（也向側面流動），推動到大腦的更深處，在那里它們被用來生成新的、改進的猜測嘗試。錯誤信號推動、拉動和探索，以查看是否有你已經知道的東西能夠生成一個更成功的預測，一個更能夠匹配實際感官信號的預測。隨著更好的向下流動的預測出現，細節也變得更加精細，包括對樹木外觀和那只小知更鳥的了解。

這只知更鳥可能對你來說是完全意外的——也許它們通常不會在這個時候出現。但預測和預測誤差之間的交換非常迅速，所以我們并不意識到所有這些瘋狂的活動正發生在表面下。在你看來，所有發生的事情只是你看到了你朋友指的地方，并簡單地看到了那棵樹，上面快樂地停著一只（有些令人驚訝的）知更鳥。當然，你并不是首先看到一個粗糙的樹輪廓，然后是一個更好的輪廓，這一次加上了一只鳥。這一切發生得太快了。但從大腦內部來看，確實有這種感覺。

圖1.5提供了這個過程的一個有用的說明。頂部圖像描繪了大腦處理信息的傳統觀點。左側部分代表了擊中我們視網膜的原始感官數據，右側面板上覆蓋的卡通圖代表了從這些數據中開始提取關于外界情況的信息的過程。但在下面的預測處理視圖中，我們不是從原始數據開始的，而是從一個預測開始——在這種情況下，是一個相當普通的樹的預測。當傳入的感官數據與該預測進行比較時，很快就會發現這里有一些意外的東西，一些普通樹的預測甚至不能解釋。產生了預測誤差信號，啟動了一個來回的過程，其中修訂后的預測與感官證據相遇。在一系列這樣的交換之后，大腦會穩定下來，對場景進行解釋——現在這個解釋包括了意外的知更鳥，還有（盡管這里沒有描述）關于樹的更多細節。

需要注意的一點是，重要的不是把我通常所稱的“感官證據”或“原始感官信號”本身視為經驗。相反，經驗是指當感官證據（例如，反射光的模式影響視網膜上的細胞）與越來越好的對該證據的預測相匹配時所發生的事情。這些預測是以前經驗和學習的精華成果。最初的預測就像經驗的草稿。我們對世界的艱苦奮斗的基礎知識通常會成為一個良好的第一次嘗試。但經驗是由于我們的初始預測是如何根據產生的預測誤差迅速修改而構成的。換句話說，經驗反映了我們的初始預測是如何被調整為預測錯誤，并在系統中流動的感官信息的標志的。這些錯誤標志著意外的情況，并要求新的和更好的預測。圖1.6描述了這種流程。有關更詳細的闡述，請參閱附錄。

圖1.5 在傳統觀點（頂部）中，感官信息被收集并向上傳遞，然后與記憶匹配并激活更抽象的理解。在預測處理視圖（底部）中，你從一個活躍的模型開始（你的大腦對外界可能存在的情況的最佳猜測），并使用由此產生的預測誤差（在這里，來自指定知更鳥的意外視覺信息）來完善和糾正猜測。

圖1.6 對大腦信息流的預測處理視圖進行了高度概化的描述。感覺輸入在來自大腦更深層內部的預測的背景下進行處理（這些預測基于先前的知識和經驗）。預測誤差標志著感覺信號中未預測到的部分。這些錯誤向前傳播，招募修訂后的預測。

從幻覺的手機震動，到鳥鳴和《白色圣誕》的幻聽，再到森林中看到一只真實的知更鳥，我們的體驗始終受到大腦持續的預測嘗試的影響。大腦是預測機器，我們體驗外部世界甚至自己的身體的方式都反映了這一簡單但具有變革性的事實。這改變了我們對自己的思維、感覺證據、身體感受、醫學癥狀甚至最終我們與現實本身的聯系的思考方式。

第二章：PSYCHIATRY AND NEUROLOGY: CLOSING THE GAP

“疼痛不痛”—這是帕特里克·斯威茲在1989年的電影《路邊酒吧》中的角色道爾頓聲稱的。但我們都知道疼痛確實會痛。我和我的伴侶擁有一艘停泊在加爾德和赫布爾導航的舊船屋，它位于英國西約克郡美麗的鄉村。沿著這條運河航行有點像穿過一條叢林般茂密的水路，郁郁蔥蔥的濃密植被環繞著。這種氛圍肯定是迷人的，但這種郁郁蔥蔥的景象是由大量降雨支撐的，往往導致船艙后門的臺階變得濕滑。有一天下著異常大的雨，我的伴侶——曾經是一名醫生，現在是一名神經科學家——在下臺階時摔倒了。她躺在濕滑的金屬樓梯上極度痛苦，擔心自己的背部受傷，而我們則焦急地等待著醫護人員找到船。在一片看似無邊無際的運河上找到我們的船并不容易。當醫護人員終于趕到時，他們很快確定了傷勢（雖然不是那么嚴重）。但即使那令人驚恐的時刻過去了，我的伴侶在嚴重的藥物起效之前仍無法從臺階上移動。

現在再考慮另一個事故。《英國醫學雜志》中的一份報告描述了一名建筑工人的案例，他從腳手架上跳下來。當他著陸時，他驚恐地發現腳下有一根長15厘米的釘子，釘子貫穿了他的靴子。與我的伴侶一樣，這名男子極度痛苦，每次腳動都讓他受折磨。他被給予了更強效的鎮靜劑—芬太尼和咪達唑侖。但當醫生們取下靴子時，他們發現釘子根本沒有穿透他的腳。事實上，它安全地穿過了他的腳趾之間。導致他感受到劇痛的并不是任何身體傷害，盡管他的痛苦是完全真實的。然而，在他的情況下，這種經歷完全是由他自己強大的預測機制產生的。這些灼熱的疼痛是由他的大腦根據視覺證據對嚴重傷害和可能導致的感覺種類的強烈期望所產生的虛假感知。

這個案例和本章的許多其他案例表明，疼痛有時可能與標準的身體原因有著非常脫離的聯系。一旦我們意識到大腦只有通過將自己的預測與感官證據相結合，才能構建人類的經驗，那么這些錯位和道爾頓的斷言“疼痛不痛”就不會再那么令人困惑。正如我會經常提到的，對于來電的長期期望導致我在口袋里感覺到幻覺的手機震動一樣，強烈的疼痛期望（來自看到破損的靴子和凸出的釘子）導致這名建筑工人經歷了劇痛。正如我們后面將會看到的那樣，這種類型的事情在較長時間內和不太明顯的方式中也會發生，從而使得不僅僅是疼痛，而是許多其他醫學癥狀在沒有通常的生理原因的情況下得到真實的體驗。一旦我們接受了我們所謂的簡單或“原始”感官證據從未被體驗，而是體驗總是和任何地方的豐富的先驗知識和此時此地的期望相匹配的事實，這些效應就不會那么令人驚訝了。

當我們看到一只大紅色甲蟲沿著樹枝爬行時，我們并不是在看到我們自己眼睛中光感受器的反應。它們的活動只是導致大腦（考慮到其余已知的信息）推斷出有這樣一只甲蟲存在的證據之一。同樣，我們被劇痛所折磨時，并不是在感受到“疼痛感受器”（稱為傷害感受器）的反應。相反，這些反應只是一種證據，與豐富的背景知識和信念共同作用。這就是為什么即使在傷害感受器活動缺失時，我們也可以真正感受到疼痛。

即使在強烈的傷害感受器活動存在時，我們也可能無法感受到疼痛，也許是因為我們忙于行動以求生存。無論在哪種情況下，我們所感受到的都是一種構造（正如赫爾姆霍茲所提出的）。它是一種反映對導致我們感覺刺激的事件性質進行無意識推斷的過程的構造。有時，這種信息推斷的結果是一種外向的體驗，比如“看到一只紅色的甲蟲”，而在其他時候，它是一種內向的體驗，比如“左腳嚴重疼痛”。但這個過程本質上是相同的。

預測處理提供了一個深入的、統一的框架，可以解釋所有這些效應。通過這樣做，它為我們思考人類體驗的新方式打開了大門，以及它可以變化的許多方式。理解疼痛的本質很重要。但這實際上只是解釋人類體驗的全部多樣性的一個有用起點。欣賞大腦預測在構建我們所有經驗中的作用也會帶來概念上的回報。它邀請我們超越老舊和無用的二元對立，比如“心理”與“物理”以及“精神病學”與“神經學”。這可能是更好地理解預測性大腦活動的最重要的遺產。

Beyond Tissue Damage超越組織損傷

在其最基本的表現形式中，疼痛向我們警示了真實或即將發生的身體損傷。這顯然是一項至關重要且高度適應性的功能——表明存在需要解決的問題。但是當疼痛在沒有外傷的情況下出現，或者（如慢性疼痛的情況）在正常愈合期之后持續存在時，它本身就成為了一個問題。據估計，全球約有10%的人口經歷慢性疼痛。僅在英國，一項2016年的薈萃分析顯示，三分之一到一半的人口經歷慢性疼痛。它對醫療系統和全球經濟都是一項重大負擔。

什么引起了慢性疼痛？疼痛是對身體損傷的簡單、直接反應的觀念早已在臨床實踐和心智科學中被摒棄。相反，疼痛通常被認為分為兩種不同的類別——傷害性疼痛和神經性疼痛。傷害性疼痛是執行其適應性功能的疼痛，指示著實際或潛在的身體損傷——就像當你感受到手指割傷的刺痛、斷骨的劇烈痛苦或伴隨感染的脹痛時。相比之下，神經性疼痛被定義為由影響傳遞疼痛體驗或疼痛信息處理的感覺系統的損傷或疾病引起的疼痛。

傷害性疼痛告訴我們身體出了問題。但神經性疼痛（比如糖尿病性神經病變，其中由于高血糖引起的神經損傷導致了肢體疼痛）更像是疼痛信號系統本身的故障。

傷害性疼痛可以與汽車的警示燈相比，當它正確指示了某種機械或電氣問題時。神經性疼痛更像是一個故障的警示燈——由于警示燈線路的損壞而產生的持續的侵入性信號。但隨著科學家對疼痛的本質和起源越來越深入地研究，甚至這兩個非常廣泛的類別也難以容納所有的情況。2016年，第三個類別被添加進來，稱為“傷害性可塑性疼痛”。它被定義為由于疼痛信號的異常處理而引起的疼痛，沒有清晰的組織損傷或任何其他已知的系統性病理學證據。換句話說，警示燈亮了，但簡單地沒有明顯的原因，甚至連警示燈線路本身也沒有損壞。

預測加工為這一最后神秘類別提供了一些誘人的線索。在不斷增長的文獻中，一個重復出現的主題是，關于我們自身疼痛狀態的有意識和無意識的期望可以對我們經歷的疼痛程度產生令人驚訝的巨大影響。早在上世紀90年代，牛津大學的艾琳·特雷西教授及其同事展示了疼痛期望會激活與疼痛體驗相關的關鍵神經回路。在一項引人注目的功能性磁共振成像研究中，他們表明宗教信仰可以調節身體痛苦的體驗，認為一種高層次的重新構建感覺信號的方式中介了實際的體驗并產生了鎮痛效果。當展示宗教圖像時，宗教信仰者將尖銳的疼痛評價為比看到相同圖像的無神論者更不強烈。但是，如果將圖像改變為缺乏此類意義的圖像，則兩組的疼痛評價相等。各種形式的主動重新構建改變疼痛體驗的潛力是一個引人入勝的話題，我們將在第7章中回到這個話題，這只是“黑客”我們自己的預測性大腦的眾多方式之一。

最近的研究表明，許多這種效應既取決于我們（有意識或無意識地）預測的內容，又取決于我們如何關注自己的身體，正如我們將很快看到的那樣。與使用眼睛和耳朵進行外向感知的情況一樣，大腦并不 passively 等待著通過神經傳達內向的疼痛信息。相反，它主動預測疼痛信息的到來和強度，并估計自己預測的可靠性，相應地上調或下調體驗性的疼痛。甚至簡單的口頭操作，如牙醫描述即將經歷的感覺為“輕柔的觸感”，也會改變你體驗到鉆頭效果的方式。但這些效應不僅取決于你聽到的話，還取決于你對牙醫所說內容的信心水平。

要理解其中的原因，我們需要為預測加工謎題添加最后而至關重要的一塊拼圖。我們已經知道，人類的體驗產生于預測和感官證據的交匯點。但這兩股強大力量的精準平衡如何實現，取決于另一個因素：大腦對它們相對可靠性和重要性的最佳估計。預測加工理論將此稱為它們的“估計精度”，并將其作為對預測和感官刺激的不同加權。根據這些理論，預測性大腦不斷估計精度，并相應地改變它們對感官證據和自身預測的處理方式。這意味著我們不僅需要考慮我們大腦的預測和傳入的感官證據，還需要考慮這些精度估計如何靈活地改變它們之間的權力平衡。

認為精度是在整個大腦的神經群體中估計的。這些產生的“精度變化”為從原始感官刺激到人類體驗的漫長道路提供了活動空間。對于《Road House》中的達爾頓來說，這樣的變化可能使他能夠在自己的疼痛體驗上施加一定程度的控制。在建筑工人的情況下，不由意志的精度變化導致他在沒有身體傷害的情況下經歷了令人難以忍受的疼痛。他的疼痛在某種程度上是對視覺信息（看到釘子穿過靴子）的反應，這些信息似乎提供了嚴重身體傷害的強有力、可靠的證據。

多項研究顯示了對疼痛體驗的估計可靠性（精度）的影響。在一項研究中，實驗者使用熱刺激誘發了不同程度的疼痛，同時操縱受試者對其可能程度的期望。實驗者通過真實地告訴受試者他們即將接受的熱刺激的低、中或高強度，或告訴他們預期一個“未知”水平，來建立受試者的信心期望。他們的信心期望如何改變他們的感知？當受試者有關于強烈疼痛的可靠期望時，高強度刺激被認為更加疼痛。同樣，當低強度刺激被低疼痛的語言提示所預示時，它們被體驗為更少疼痛——就像牙醫的“輕柔的觸感”一樣。但是當預測變得不確定時，所有這些效應都消失了。這個結果很好地契合了大腦對精度（可靠性）的最佳估計在塑造我們體驗中起著不可或缺的作用的觀點。只有我們的大腦估計為可靠的預測才能對我們的感覺產生強大的影響。如果你真的不信任你的牙醫，那一切都將不確定。

然而，也有研究表明，基于預測對疼痛強度的影響有時可以在完全不涉及意識期望的情況下誘導。利用標準技術（例如，快速閃爍視覺提示，使其僅在下意識中注冊），可以創建強大（精確）的非意識預測即將到來的疼痛。在一個實驗中，不同的下意識呈現的視覺刺激（兩張不同男性面孔的圖片）與隨后的電擊的不同強度相配對。一旦這種面孔/疼痛關聯在無意識中學習到，隨后在“低強度”面孔的下意識呈現后進行的電擊被體驗為比在另一面孔（另一個面孔）之后進行的電擊更不疼痛。即使后來同樣的面孔稍后顯示足夠長的時間以進入意識的意識中，這種疼痛減輕效應仍然存在。盡管在學習階段從未在意識中經歷過不同的面孔/電擊關聯，但大腦的預測機制顯然已經接受了它，并將其用于塑造我們的疼痛體驗。

這證實了意識預測、信心和期望僅構成了傳遞人類體驗的復雜多層次預測機制的一小部分。它們只是預測冰山的一角。

Placebo and Nocebo Effects安慰劑和反安慰劑效應

廣為人知的是，有時可以在沒有任何臨床活性成分的情況下獲得癥狀緩解，即所謂的安慰劑效應。這些效應深入人心。研究表明，安慰劑引起的變化可以深入到脊髓水平，甚至改變反應。這是很好的證據，表明它們不僅僅是對高水平報告的表面效應。相反，我們對疼痛或緩解的主動期望在某種程度上影響著構成體驗的整個網絡。

一個引人注目的例子是“安慰劑鎮痛效應”，即無效治療導致疼痛緩解。這相對容易誘導，并在許多情況下出奇地有效。與經典的糖丸治療一樣，安慰劑鎮痛的有效性在于它激活了對緩解的有意識或無意識的期望。患者對干預措施的效力的估計越高，其效果就越大。例如，通過注射遞送的無效物質通常比通過藥丸遞送的無效物質更有效，這可能是因為我們自動將其估計為更有效的干預形式。催眠也可以產生類似的效果，有時候效果非常好，以至于一些人可以在其影響下舒適地接受侵入性手術。在實驗室環境中，一些形式的催眠被證明能夠大大提高牙髓刺激后的疼痛閾值（這個過程的名字讓我不寒而栗），45%的患者完全麻醉，并且平均疼痛閾值提高了220%。醫生有時也會開出“不純的安慰劑”——這些藥物（與真正的安慰劑不同）確實具有一些臨床活性成分，但這些成分與患者特定癥狀無關。不純的安慰劑通常非常有效，這可能是因為它們也激活了強大的緩解期望。2013年在英國進行的一項大型調查發現，97%的家庭醫生曾經向患者開過安慰劑（純安慰劑或不純的）。

當然，如果期望可以改善結果，那么它們也可以惡化結果。無安慰劑效應是安慰劑效應的逆反，當期望和預測導致我們經歷不良癥狀而不是緩解時就會發生。例如，如果您的醫生給您使用了一種100%無害的乳霜，但警告您“許多患者會出現強烈而不愉快的瘙癢感覺”，您可能會由于期望而直接經歷強烈的瘙癢感。雖然認真列出處方藥的所有已知副作用可能是值得贊揚的，甚至是為了知情同意而必要的，但這些警告有時實際上可能會引發它們描述的不良效應。這可能會產生另一個自我持續的循環。即使只有很小一部分患者本來會經歷這些特定的不良效應，但我們被醫生告知（或在包裝上閱讀）這些效應的事實本身就可能增加它們的明顯發生率，導致進一步的警告，迅速鞏固對不良效應的期望。

Self-Confirming Cycles of Pain自我確認的疼痛周期

許多研究已經證明了期望對疼痛和緩解的深遠影響。但還有許多意想不到的情節。在一項重要的最近研究中，實驗者展示了關于疼痛強度的期望如何在較長時間內變成自我實現的循環，從而形成另一個循環的自我強化過程。

在這些研究中，參與者首先被展示了任意的抽象視覺提示（兩種不同的幾何形狀），每種提示與顯示高或低溫度讀數的溫度計圖像配對。在反復暴露于這些配對之后，參與者學會了將形狀與讀數聯系起來。然后，他們被展示了不帶有相關溫度計讀數的幾何形狀（提示），但在將一個墊子貼在內側前臂或小腿時，會給予精確控制的熱量。受試者不知道的是，施加的熱量的強度總是相同的。無論顯示哪種幾何提示，施加的熱量始終約為48攝氏度（略高于118華氏度）。

通過以這種方式保持熱量的實際強度恒定，實驗者能夠孤立受試者對經驗疼痛的期望所產生的影響。在接受核磁共振成像檢查時，受試者評價了他們預期的疼痛程度以及他們認為自己收到的主觀疼痛程度。大腦成像數據使實驗者不僅可以查看受試者對預期和經驗疼痛的報告，還可以查看底層的神經活動本身。具體而言，他們正在尋找與身體疼痛體驗高度相關的復雜大腦成像特征。這使得實驗者能夠檢查受試者所說的體驗是否也反映在通常表示疼痛的神經活動中。

結果是清晰的。經驗疼痛水平根據提示的期望被拉向上或向下，并且這些效應反映在神經疼痛特征中。這正是所有先前研究所預期的。但是，這里有個轉折：這些實驗性的偏見體驗本身也引發了期望。在由幾何形狀提示的方式中似乎經歷更高或更低水平的疼痛，形成了一個反饋循環，在這個循環中，參與者自身的體驗似乎證實了他們（虛假的）基于提示的期望。這種“虛假的確認”鞏固了他們對不同提示的預測能力的錯誤信念。你可能期望受試者隨著時間的推移學會，提示不可靠，但這并沒有發生。但是，又能如何呢？每次施加熱量時，不同的幾何提示使他們根據他們學到的虛假期望經歷其強度。因此，主觀上每次暴露似乎都簡單地證實了提示的預測能力！

這些研究表明了一種復雜的動態，即一旦錯誤的期望對我們產生影響，它們就變得越來越難以改變。這種虛假的自我確認期望的現象可能比我們意識到的更為普遍，就像當一個期望牙醫治療會疼痛的患者比通常經歷更多的疼痛，然后進一步似乎證實并鞏固了他們自己先前的信念。

Functional Disorders功能障礙

預測性大腦假設（尤其是對預測處理和主動推理的詳細研究）提供了一個統一的框架，通過它可以理解各種心理現象。因此，在新的心理疾病（和心理差異）處理方法中起著主導作用。在傳統精神病學中，診斷和治療是基于松散相關的癥狀集合和與之相關的大腦化學變化。但一種新興的跨學科方法，稱為“計算精神病學”，更加根本地處理心理健康和疾病。計算精神病學涌現于神經科學和心智計算機模型的交叉點，旨在開發一種比標準癥狀為基礎的方法更具洞察力和系統性的替代方法。它試圖將精神病學狀況（以及更普遍的心理多樣性）理解為我們大腦信息處理方式中不同平衡的反映。在這種理解可能的情況下，癥狀簇開始更有意義，治療選項（在治療適用的情況下）也更有動機。因此，希望能夠以現在處理身體健康的那種原則性和以證據為導向的方式處理心理健康和心理疾病，例如試圖理解和操縱衰老和癌癥的深層原因，而不僅僅是在各種表面癥狀出現時進行治療。

尤其引人注目的一系列病例，處于精神病學和神經病學標準職責之間，涉及到現在被稱為功能性疾病的情況。這些是癥狀如運動障礙、癱瘓，甚至失明存在的病例，但無法確定任何標準的生理原因。對此的其他稱呼包括“醫學上無法解釋的癥狀”、“轉化障礙”、“心身癥”、“心因性疾病”，甚至（在幸好相當遙遠的過去）“癔病”疾病。功能性神經疾病是完全真實的，但似乎不是由任何解剖學或結構性改變或傳統的疾病過程引起的。術語“功能性”反映了正常功能的某些方面（通常涉及感覺或運動）在明顯沒有任何結構或已知的神經原因的情況下發生了改變或喪失 - 換句話說，存在功能障礙，但沒有證據表明有系統性損傷或疾病。重要的是，功能性障礙的存在不是—也不應被視為—偽裝或“裝病”的證據。相反，損害或殘疾是真實的，并且沒有暗示它是有意控制的。

也許值得停頓一下來談一下術語。我將使用“結構性障礙”和“結構性損傷”來指代任何存在標準神經狀況、身體損傷或疾病過程的情況：這種情況已經可以解釋所經歷的疼痛、殘疾或感覺變化。我將這與功能性疼痛、殘疾或感覺變化的情況進行對比，這些情況在經歷類似癥狀的同時，沒有任何足夠、持續的結構性原因的證據。在很多文獻中，這種區別使用了更為問題的術語“有機”與“功能性”來標注，其中“有機”指的是存在某種標準神經狀況、身體損傷或疾病過程的情況。我避免使用這種說法，因為坦率地說，這是荒謬的。功能性障礙和其他任何障礙一樣都是“有機”的起源，而事實上，這正是預測性處理方法可以幫助我們認識到的最重要的事情之一。

功能性障礙可能是情感創傷或壓力的后果，但它們也可能出現在事故或受傷之后，如果障礙在正常愈合過程完成后不可解釋地持續存在。它們還經常（而且有些令人困惑地）與各種結構性起源的障礙和殘疾交織在一起，例如損傷或疾病的存在。它們并不罕見。它們是新門診神經病學轉診的第二大原因（僅次于頭痛），約占所有這類病例的16％左右。功能性障礙可以表現為視力喪失、聽力喪失、疼痛、疲勞、虛弱、異常步態、震顫和癲癇等無法解釋的病例，事實上，幾乎可以是任何可能的障礙。為了進一步復雜化問題，許多現實中的病例呈現出令人困惑的混合情況，其中實際上存在身體疾病或損傷，但這些身體疾病或損傷不足以解釋實際經歷的疼痛或殘疾的程度或種類。換句話說，疼痛或障礙的嚴重程度存在差異，似乎無法通過對潛在原因的直接參考來解釋。

在這種情況下，完全合適的一個反應，當然是謙虛地指出，通常存在著一些標準的潛在原因，這些原因可能被醫生忽視了，或者當前科學尚不了解。但有時，正如我們將要看到的，證據指向一種不同類型的原因——涉及預測性大腦內部平衡的原因。當這種情況發生時，某種形式的功能性神經障礙的診斷仍然是一個微妙的問題。患者通常會抵制這種診斷，認為他們被告知他們非常真實的問題（疼痛、癱瘓、震顫）在某種程度上是“只存在于他們的腦中”。但隨著我們對所有人類經驗的理解越來越好，包括具有更標準的生理原因的醫學癥狀是如何構成的，這種污名可能越來越少見。

什么樣的證據可能合理地導致醫生診斷出功能性神經障礙呢？最引人注目的證據形式是功能問題的輪廓往往遵循我們直觀的疾病或解剖學概念，而不是醫學或生理學上合理的概念。一個例子是“管狀”視野缺損。在這種情況下，患有中央視野功能性喪失的患者通常報告出現一個直徑完全相同的視覺“死區”，無論其視野測試的距離近還是遠（見圖2.1）。這種管狀缺損模式在光學上是不可能的：任何視野缺損在距眼睛150厘米處檢查時，必須似乎影響到更多的視野，而當距離眼睛50厘米時，則不會如此。例如，如果你將這本書舉在離你臉50厘米的地方，它在你的視野中會占據更多的位置，而如果在距離你150厘米的地方查看，則會占據較少的視野。

管狀視野缺損并不符合這種光學上不可避免的模式。這表明這種缺陷是功能性的：存在著真正的視覺功能喪失，一個盲區，簡單地說（根據光學定律），無法反映視覺系統本身的潛在損傷。

到底發生了什么呢？要理解的重要一點不是這里的損傷模式在光學上是不可能的（盡管這是一個堅實的線索，表明有些不尋常的情況正在發生）。相反，重要的是，損傷的形狀遵循了個體自身的期望和預測的形狀。他們的大腦強烈地預測了視覺的統一的隧道形失明，并且這就是他們所經歷的。這種統一直徑的損失在光學上是不可能的，也不可能由視覺通路或視覺處理區域本身的任何形式的結構性損傷引起。然而，它可能是由個人對自己的視覺經驗的隱藏預測引起的。即便如此，我再次強調，這絕對不意味著患有管狀視野缺失的人是在故意預測這種損失，從而假裝或故意導致自己的殘疾。盲區是100％真實的，失明的經歷是不自愿的。但它的形狀反映了我們自己隱藏的信念和期望是如何雕塑我們的經歷的。

另一個甚至更引人注目的例子來自愛丁堡大學的神經學家和教授喬恩·斯通（Jon Stone）。斯通講述了一個少女的故事，她的視力逐漸惡化，直到有一天她醒來時實際上成了盲人。廣泛的測試沒有發現她的眼睛或大腦有任何結構異常。她被診斷為患有功能性神經疾病。過去，人們認為這種疾病總是由虐待、壓力或創傷引起的。如今，很明顯情況并非如此。虐待或創傷可能是誘發因素，但身體損傷、其他形式的疾病，有時甚至是什么都不是（至少沒有明顯的）也可以是。

對于這名失明的少女，后來發現她有偏頭痛的病史，這些偏頭痛是由光引起的。因此，她經常待在黑暗的房間里。

斯通懷疑，這名少女對光的厭惡以及她對黑暗經驗的增加不知何故讓她的大腦不斷地預測黑暗，并且這是她功能性失明的原因。為了抵消這些隱藏的預測，他向她展示了她的大腦仍然通過眼睛得到良好的感官證據。他通過指出她經常與他進行眼神交流或模仿他的手勢等方式做到這一點——盡管這些都沒有進入她的意識。他還使用了一種稱為TMS（經顱磁刺激）的技術，該技術利用磁場在大腦中誘導神經元活動。經過仔細應用，這會使視覺中樞激活。在這種情況下，她“看到”了磷光（閃光），斯通推測，這可能幫助她的大腦認識到“看不見任何東西”的預測是錯誤的。

通過這些干預措施以及斯通和同事們解釋功能性疾病的性質和可能起源的詳細情景，這名少女最終恢復了視力，最終完全康復。當然，無法證明康復是干預措施的直接結果。但斯通記錄了其他類似案例，在這些案例中，康復是在類似的解釋和干預模式之后發生的。預測處理提供了一個引人注目的整體圖片，可以解釋功能性疾病的存在，以及這些治療方式的明顯有效性。在這一圖片的核心是這樣一種觀念：對我們自己的感官能力或身體能力的預測起著關鍵作用，導致真實經歷的癥狀與這些隱藏的期望相符合。

那么，這到底是如何起作用的呢？

Disordered Attention注意力混亂

我們需要理解的是，在這些情況下，為什么錯誤的預測和期望會發揮如此強大的作用，實際上創造出全新的體驗。這一解釋似乎在于大腦用于估計精確度的機制存在隱藏的干擾，這些機制提供了注意力的各種形式。這可能聽起來有點技術性，但值得理解，因為異常的精確度估計現在被認為與廣泛的精神疾病和功能障礙有關，同時也決定了更典型反應的范圍和多樣性。

回想一下，在這些模型中，精確度簡單地是一個加權因子，可以放大和抑制不同方面的處理。在大腦中，精確度加權涉及多種復雜的神經遞質系統，主要集中在多巴胺和其他化學信使上。它們的協調作用放大了某些神經元活動，卻犧牲了其他方面。精確度的變化就像一個音量控制器，改變了整個神經元群體的下游（后突觸）影響。但并不只有一個音量控制器在起作用，而是很多。之所以有許多這樣的控制器，是因為認為精確度在所有時間和所有神經元群體中都在估計。精確度的不同估計改變了后突觸影響的模式，從而確定了此刻依靠和忽視什么。這也是大腦如何平衡感覺證據對預測的影響的方式。換句話說，精確度變化控制著我們所知道和所感知的哪些部分會在每一時刻最具影響力，從而引發進一步的處理和行動。像這樣表達，精確度與注意力的親密關系就顯而易見了。精確度的變化就是注意力（一個有用但有些模糊的概念）的實質。

舉例來說，假設我想在一堆干草中找到最近掉落的一根針。根據預測處理理論，我的大腦會提高對特定視覺信息的精確度加權，這些信息可能會指示一個小小的銀色物體，從而增加我成功的機會。如果這些描述正確的話，那就是注意力的真正含義——注意力是大腦在我們進行日常任務時調整其精確度加權的過程，以最大程度地利用知識和感知。通過正確注意，我變得更能夠發現并對任務執行過程中最重要的事物作出反應（關于這一點，詳見附錄）。因此，精確度估計是靈活、流動智力的核心和靈魂。

但是當精確度估計失誤時會發生什么呢？這會使不同的感覺證據和不同的預測的影響偏斜。精確度估計是大腦告訴自己在哪里以及以多大程度下注的方式。當這種情況出現問題時，我們的大腦會糟糕地下注：它們會誤判什么值得認真對待，什么不值得認真對待，從而產生虛假或誤導性的體驗。這恰恰是功能性障礙似乎正在發生的情況。在這些情況下，精確度的非自愿錯誤分配充當自我實現的預言。疼痛或損傷的預測變得高度加權，并且這些預測會壓倒實際的感覺證據，迫使經驗符合我們隱藏但錯誤的期望。

我們已經看到，這樣的效應出奇地常見。在第一章中，當我錯誤地聽到鳥類警報輕柔的鳴叫聲時，我就經歷了這樣的效應。但是當這種效應根深蒂固，并且涉及到我們自己的疼痛或殘疾等重要問題時，后果可能是災難性的。在這些情況下，人類的經驗與實際的身體和世界證據之間會發生根本性的脫節。

有證據表明，錯誤的精確度分配（注意力的異常模式）在許多、也許是所有的功能性神經疾病中都起著作用。例如，簡單地通過讓患者將注意力轉移到別處來分散患者的注意力，通常會使功能性（但非結構性）震顫消失。患有這種震顫的患者也會比那些因標準原因而發生震顫的患者花費更多的時間觀察它們，并且他們極大地高估了他們的震顫發生的頻率。當震顫由結構性（即標準神經學）障礙引起時，患者的估計更接近真實的頻率。如果在功能性障礙的情況下是注意力紊亂驅使了震顫的形成，這是有道理的。在這些情況下，專注于震顫的過程提高了對震顫的隱藏期望的精確度加權，從而導致震顫的發生。

這產生了著名的“冰箱燈幻覺”的一個版本。你可能會推斷你的冰箱燈一直亮著，只是因為每次你打開冰箱時燈都亮著。但實際上，是你的觀察行為（打開冰箱門）導致了燈光亮起。類似地，你可能會認為你有一個幾乎持續不斷的震顫，因為當你注意到它時它總是存在。但是，如果震顫實際上或多或少地是“預測和關注”過程本身的結果，那么這種假設可能是極其錯誤的。

Hoover’s Sign胡佛的標志

霍弗征象是一個經典的示范，它展示了在功能性障礙中異常注意力的作用。這個現象以美國醫生查爾斯·富蘭克林·霍弗（Charles Franklin Hoover）的名字命名，當一個患有一條腿無法解釋的虛弱的患者的注意力被轉移到其他地方時，他們能夠用那條腿施加正常的壓力。

它的工作原理是這樣的。醫生讓患者用非受影響的腿做某種動作，同時檢查另一側（受影響的）施加的壓力。在正常工作的個體（既不具有功能性也不具有結構性虛弱的個體）中，有一種交叉效應，比如抬起左腿會導致對立的髖部伸展，右腳跟會施加向下的壓力。在右腿結構性虛弱的情況下，這種交叉效應會消失，因為右腿無法回應。但如果虛弱是功能性的，患者將不由自主地使用受影響的腿，用腳跟向下施加壓力。醫生的請求將注意力轉移到未受影響的腿上，從而揭示了受影響腿的保留的生物力學能力。

在向患者解釋時，神經學家喬恩·斯通（Jon Stone）喜歡強調他們的自愿腿部運動嚴重受損，而他們的無意識（自動）運動則沒有。霍弗征象表明問題并不真正出在腿的力量上，甚至不是出在他們的大腦在分散注意力時運用這種力量的能力上。相反，它反映了當注意力被引導到使用受影響的腿時會發生什么。

這是一個巧妙的測試，今天被廣泛使用（參見圖2.2的示例）。

早期（1908年）關于霍弗征象的文獻將其描述為一種檢測“裝病”和功能性腿部虛弱的手段。但是現在，不需要暗示患者是在“假裝”。相反，霍弗征象所暗示的是，一種特定的不自愿的期望和注意力模式——當然，這是由大腦某個地方的真實變化引起的——可能是表面虛弱的隱藏原因。另一種思考方式是，沒有疾病或明顯的物理損傷并不意味著完全沒有病理性變化。但相關的變化是微妙且深層的——它們反映了發生在預測性大腦內的信號放大和抑制復雜模式中的缺陷。

進一步支持注意力假設的證據來自我曾與愛丁堡大學同事、教授羅伯·麥金托什合作進行的初步研究。這些研究觀察了患有單側（但不是雙側）上肢功能性虛弱的患者。他們發現，對受影響肢體的注意力異常模式與麻木感相關聯。似乎改變的注意力模式不僅會使我們在所有正常原因都不存在時體驗到身體感覺，如疼痛，它們還會使我們在沒有結構性原因存在時體驗到缺乏感覺（麻木）。

強烈預期疼痛、麻木、虛弱或其他癥狀會改變注意力模式（精確度加權），以一種可以放大或完全產生體驗的方式——然后似乎確認了那些期望。這不過是我們老朋友“白色圣誕節”效應的翻版，但這里影響的是我們對自己身體的體驗，而不是我們聽到的聲音。為了理解這些自我構建的疼痛、麻木、虛弱或癱瘓感，患者可能會開始懷疑深層次的隱藏原因——比如持續存在的隱藏疾病。這些新的信念進一步加強了這些癥狀的期望，加強了注意力異常的循環。在一些精神病癥狀的情況下，也可能出現類似的循環確認模式，這是我們稍后會看到的。

Expectancy and Its Role in Chronic Pain預期及其在慢性疼痛中的作用

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。