人類的反應時間取決於兩件事:第一,需要注意的事件性質;第二,神經訊號傳播過大腦的速度。而人腦是以三個基本時間尺度運轉,分別取決於三個緊密連結成網、但在某種程度上仍有區別的元素之反應時間:

˙腦幹(brainstem),這在進化上是我們的大腦最古老的部分,通常被稱為神經學者稱為「爬蟲類腦(reptilian brain)」,是最自動化的部分,反應時間約0.03秒。

˙在每種哺乳類動物與鳥類的大腦中央都有由一堆結節狀小東西組成的邊緣系統(limbic system),內含情感主導的、簡稱為4F的四種反應──戰鬥(fighting)、餵養(feeding)、逃離(fleeing)與交配(fornicating/fucking/mating),反應時間最快0.2秒。

˙外層(outer layer),這是區隔人類與其他大多數哺乳動物的部分,被稱為新皮質(neocortex),需要至少0.7秒,以流露出我們知覺到的意識,有意識的想法(thought)。

關於什麼能夠資格被稱為「想法」這個問題可以爭論幾個小時。當你看到你討厭的人出現在走廊那頭,你的表情會在約0.03秒之後顯現不滿,然後大概需要0.2秒時間用假裝不在意來替換緊皺的眉頭;你實際上不會在0.7秒之內意識到任何一種反應,所以這兩種反應都可以被稱為想法嗎?而為了要能合格,每種想法都需要是被察覺到的嗎?

當你踩剎車的時候,這是具意識的反應嗎?壓倒性證據顯示答案是否定的,在那樣迫切的情況下不會有意識;但那樣的反應來自於你在學習駕駛過程中有意識之實踐的訓練。同樣的反應出現在棒球場上,職棒選手們對於是否出棒打擊的決定往往是無意識的,但都是來自於長期訓練與比賽的經驗累積。

神經科學令人著迷之處在於它還是在初始階段的科學,還不能定義什麼是「想法」;從外在看來,「想法」的定義跟「色情」很類似,你在看到某人對刺激的反應時就會知道那是什麼。某一天,「想法」會被定義為在某個時間尺度內神經元網路激動的複雜程度之類的東西;而該使間尺度是依據訊號傳遞的速度。

前面提到的三個反應時間尺度──腦幹、邊緣系統以及新皮質──源自於訊號在你大腦中傳遞的速度,並會依據所需的訊號量來產生特定型態的反應。

構成大腦的網路是由神經元(neuron)組成,訊號則是在神經元的細胞體(cell-body,或稱soma)內產生,並在軸突(axon)上傳遞。每個神經元都有一個軸突,其長度依據其任務從1公尺至1公釐以下;軸突以其樹突(dendrites)部位與其他神經元相連,神經元通常有數千個樹突以及軸突,連結點的數量平均有1萬個。

該訊號本身是一種電脈衝(electric pulse),被稱為動作電位(action potential),峰對蜂約100mV的隔離電壓棘波(isolated voltage spike),持續時間約1毫秒(millisecond),如圖1。

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圖1 動作電位,一個想法就是一個電脈衝。(Ransom Stephens繪圖)



神經訊號透過被稱突觸(synapse)的連結在神經元之間傳遞,在一個突觸中,動作電位的電能會激發在細胞囊泡(vesicle)內的化學神經傳導物質釋出;該種化學物質穿過傳遞神經元的軸突,經由突觸到達接收神經元的樹突。而神經傳導物質的化學能量會轉換回去變成動作電位,在接收神經元內傳播(圖2)。

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圖2 圖中的神經元在頂端有樹突,延伸至圖框外的部位就是軸突。(圖片來源:美國國家衛生研究院National Institute of Health)



在1850年,德國物理學家Hermann von Helmholtz量測了動作電位傳遞至軸突的速度,為大約每秒30公尺(m/s);而電場在真空狀態下於線路傳播的速度約是光速的一半、即1.5億m/s。因為動作電位沿著軸突傳播,是透過鈉(sodium)與鉀(potassium)離子的交替進出,其速度被限制在化學擴散(chemical diffusion)速率。

軸突藉由稱為髓磷脂/髓鞘(myelin)的脂肪與蛋白質混合物被隔離;軸突被隔離得越妥善,神經訊號傳遞的速度就越快;神經訊號的傳遞速度範圍從每秒數英呎到大約音速的30%, 我們的大腦內大部分神經訊號是以約30m/s的速度傳播。

為了要掌握什麼是「想法」,讓我們從最頂端開始;意識知覺會存在於一次心跳、大約1秒的時間,行動電位則能在那1秒的時間內傳遞約30公尺距離。我們的頭部從前面到後面、以及從一側到另一側的距離大約是半呎(0.15公尺),因此一個行動電位在一個有意識想法出現的時間內,可以繞大腦約200圈。

總有一天,腦部成像技術如功能性磁共振影像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)將能繪製出一個想法所涉及的神經元網路並其中的神經元數量;但在目前,該技術的解析度還無法區別出那樣的網路是涉及數百萬還是數十億個神經元,也不能解決一個想法只能出現1秒鐘時間的問題。

在邊緣系統層級0.2秒的反應時間內,通常一個神經訊號能傳播約6公尺;從你眼睛接收到的資訊有足夠的時間能到達位於頭顱後方的「光學處理器」,然後直到一個基本影像形式能被傳送到掌管前面所提「4F」反應的大腦部位後又被彈回;直覺反應,例如避開蜘蛛或蛇,看到迎面而來的卡車、石塊或劍齒虎會逃走,都是在這4F反應時間內發生。

不過我們也可以訓練自己的反應速度像直覺那麼快;透過練習,你能讓反應時間縮短到0.2秒。舉例來說,當你學習閱讀時,必須逐字看過去;或者你第一次彈吉他和弦時,得先把手指放到正確的弦上然後彈撥。你第一次看到某個字以及第一次彈某個和弦所需時間可能需要數秒,但在經過練習之後,你可以在不到1秒時間內看懂整個句子、甚至沒注意句子裡有幾個字。

而同樣的,只要吉他練習夠充足,你能在一個小節之內彈出四種和弦。我們也可以從體育運動來進行4F反應時間的逆向工程;棒球從投手傳遞到捕手的時間約0.2秒,如果有足夠的練習,時間恰好足夠讓打擊者分辨那是快速球還是曲球。

最後是最短的反應時間,約0.03秒,這只能讓一個神經訊號傳遞不到1公尺的距離──僅可以讓訊號通過感知處理器並提供基本的、卡通式的影像到腦幹與小腦(cerebellum),足夠讓我們維持平衡,或是流露出厭惡或喜悅的第一個指標。

但這種腦幹部位的反應時間是無法透過訓練來變得更快,除非遇到少數「類爬蟲(reptilian-like,編按:暗指卑鄙小人)」的傢伙;畢竟在走廊那頭出現的那個討厭鬼在成為你敵人之前,你應該不會一看到他就皺眉頭,你得學著假裝喜歡他…算他賺到。

大自然的生態平衡也就建立在這種一個想法產生的速度上──如果劍齒虎的反應時間比我們的還要快,人類恐怕早已滅絕。這聽起來感覺像是我們大多數的決定還是來自於未經過深思熟慮的、沒有意識的「4F」反應,我們也因為如此缺乏「自由意志」;但並非如此。

我們所做的決定,來自於該決定做成之前很長一段時間曾做過的很多決定的深思熟慮,來自於那些實踐、經驗,以及做了不良決定但讓我們倖存的經驗,這些都轉化成對我們膽量的訓練。