人類思考速度有多快:思考到行動不到150毫秒

新浪科技訊 北京時間7月31日消息，據國外媒體報導，人類思考的速度究竟有多快？科學家們研究發現，人類思考的速度會因距離、神經元特性及複雜度的不同而不同。由於人們喜歡將地球上形形色色事物的速度進行量化，比如光速、音速、地球繞太陽公轉的速度等等。因此，科學家們也希望能夠將人類思考的速度進行數值量化。盡管這是一個高難度的科學問題，但是科學家們還是嘗試進行挑戰。

認識思考

首先，要對思考有所了解。量化事物速度的首要前提是，確定事物發生的始末節點。通常，我們對“思考”的定義是，思考是一種心理活動，即人的大腦感知到信息，然后發出行為指令，其中包括許多感官體驗和處理過程。

根據這個定義，“思考”包括感知(判斷所處環境)、決策(確定要做什麼)以及行動計劃(決定如何去做)。這幾個處理環節之間沒有明顯的分界線，且相互獨立。從深層次上看，每個環節及其子組件，都可以被看作是“思考”本身。但是，為了準確研究“思考”的速度，科學家們必須為其設定始點與終點。

“思考速度”數值的確定，有點類似於測量從自行車到火箭等各類交通工具的最大速度。不同思考速度的數量級相距甚遠，例如，簡單的思考有短跑運動員聽到發令槍聲后作出速跑反應，其速度數量級為150毫秒；複雜的思考包括在高速上開車決定何時變道，或者解決疑難數學問題，其速度數量級從數秒到數分鐘不等。

既然思考不可見，那麼我們如何測量思考？到底，思考是大腦內部特殊的信息處理過程，所以人們根本無法對其進行觀測。大腦的周圍和中央神經系統中散佈大量複雜的神經元，思考就依賴於這些神經元進行信息交流。科研人員利用成像技術，如功能性磁共振成像和腦電圖技術，對不同思考過程中神經元的活躍區域，以及神經系統中信息流的活動方式進行觀測。盡管如此，在研究思考信號與思考活動之間的關係上，科學探索之路還相當漫長。

一些科學家認為，測量思考速度或能效的最佳代替方法是反應時間——在特定信號發出后作出反應的時間。事實上，自19世紀中期以來，科學家們就曾對神經系統中信息的傳播速度進行過估量。由於思維最終是通過顯性行為來表示，因此這種測量方法的確具有現實意義。反應時間是一種指標，反映出一個人從接收到理解信息，再到決定採取何種應對行為，並對該決定作出計劃和行動。

影響因素

影響思考反應時間的神經因素有哪些呢？隨思考過程中參與的神經元與神經網絡的不同，思考所需的時間也不盡相同。影響神經系統中信息流速度的因素有許多，但最主要的有三個：

一是距離。信息傳遞的距離越長，反應時間越長。大腦指令腳部作出的反應時間就比指令手部作出的反應時間要長，這是因為信息從大腦傳遞到腳的距離比到手的距離要遠。條件反射就很好地印證了這一原理(注意，條件反射指的是無需“思考”的本能反應，因為反射作用中不需要有意識思考所運用的神經元)。這裏舉條件反射的例子是指，面對同樣的條件反射，高個子的反應時間就比矮個子長一些。

二是神經元特性。首先，神經元的直徑是關鍵因素。直徑越大的神經元傳播信息的速度越快，打個比方，在寬闊的多車道高速路上駕駛的人比在狹窄馬路上駕駛的人，行駛速度普遍要快。其次，神經元擁有的髓鞘形成數量也很重要。一些神經細胞外層覆蓋有髓鞘細胞，這層髓鞘質層起隔離作用。有些神經細胞外層的髓鞘質層並不完整連貫，斷層之間的神經細胞是裸露在外的。這樣一來，神經信號在傳遞過程中，要在這些裸露區域中斷斷續續跳躍前進，相比平滑地流經神經細胞表面，速度就慢了許多。在有髓鞘質層完整覆蓋的神經細胞中，信息流的傳遞速度更快，更有效率。同樣打個比方，比起由人工開車傳遞信息，經手機信號塔傳播信息的速度要快得多。就人類而言，在聯結脊髓到肌肉的神經細胞中，外層覆蓋有髓鞘質層、直徑大的神經元的信號傳遞速度為每秒70-120米，與之相反的神經元的信號傳遞速度為每秒0.5-2米。其間差距實在太大。

三是複雜度。增加思考所需的神經元數量，意味信號需要傳遞的對距離增大——因此需要的時間就更多。此外，更多的神經元意味更多的關聯作用。由於大多數神經元之間並無物理接觸，因此大多數神經信號是通過神經遞質顆粒傳遞的。神經細胞之間的這種小空間，我們稱之為突觸。相比在單個神經元中持續傳遞，突觸之間的信號傳遞過程所需時間更長(至少每突觸0.5毫秒)。同樣一份信息，從華盛頓傳遞到紐約，由同一個人完成整個任務所需時間，比由多個人接力完成該任務的時間要節省很多。事實上，即使是“最簡單”的思考，都需要多個神經系統和成千上萬的神經元相互配合共同完成。

思考的速度

思考速度到底有多快？科學家們發現，思考到行動之間所需時間不到150毫秒。一名短跑運動員站在起跑線上，聽到發令槍響，然后決定跑，再到撒開雙腿跑起來，整個信息處理過程涉及了一個複雜的神經網絡——信息從內耳經過大量神經系統結構，最終傳遞到腿部肌肉上。所有這一切，都在不到眨眼工夫的時間內完成。

盡管決定衝出跑道跑步的時間極其短暫，影響整個過程的因素還是非常複雜。一個因素是發出“跑”命令的聲音大小。雖然發令聲越大反應時間相對越短，但是最佳的發令聲音範圍應該在120-124分貝之間，這個範圍內的發令聲可以減少18毫秒的反應時間，這是因為它可以“驚到”短跑運動員並觸發預跑反應。

研究人員認為，一旦激活腦幹中的神經中心，就會生這種觸髮式反應。這種受驚反應所需時間之所以更短，是因為它所涉及的神經系統更直接更簡單。科學家們曾對這種反應是否應該認定為“思考”進行過討論，因為整個反應過程並不需要大腦作決定。但是，這些反應時間之間的差異表明，距離和複雜度等因素的確發揮了作用。同樣，非自主反應比自主反應所需時間更短，因為前者所涉及的神經線路更短更簡單。

由於思考的速度實在太快，我們常常以為思考與行為是几乎同時發生的。事實上，我們很難判斷思考后行為發生的準確時間。盡管我們清楚地知道思考，與其指導下的行為發生息息相關，但是我們發現了一個有趣的現象，即我們決定行動與實際行動的發生，二者之間是有斷層的。研究人員作了一個試驗，他們讓志願者觀察鐘錶上行走的秒針，然后隨意完成一個簡單且迅速的手指或手腕運動，如按鍵運動。當秒針轉動后，研究人員要求志願者識別秒針在鐘面上的位置，然后作出相應動作。令人驚訝的是，在決定作出該動作與實際動作之間，存在75-100毫秒的時間差。這個時間差不能簡單地歸結於信號從大腦到手臂肌肉之間的傳遞時間(數量級為16-25毫秒)。到目前為止，研究人員還無法確定是什麼導致了這種錯覺，但是普遍的看法是，人們是基於行為決策的時間和對未來行為的預測，而不是基於行為本身，作出了實際行動判斷。這些發現又對行動計劃和控制，以及我們的代理和控制感官提出了一個重要課題——因為我們決定行動，以及我們感覺何時行動，與我們的實際作出行動，二者之間是有差別的。(彬彬)