人們往往感覺他們的內心想法和感受比他們在即時表達能力上要豐富得多。埃隆·馬斯克曾公開談論過這個“頻寬問題”，正如他向播客主持人喬·羅根描述的那樣。事實上，馬斯克對此非常困擾，以至於他已將其作為他的長期目標之一，即建立一個介面，使人腦能夠直接與計算機通訊，而不受說話或寫作的緩慢速度的阻礙。
如果馬斯克成功了，他可能會感到失望。根據Neuron雜誌上發表的新研究，人類以大約每秒 10 位元的固定、極其緩慢的速度思考——他們以這種速度記憶、做決定和想象事物。相比之下，人類感覺系統以大約每秒 10 億位元的速度收集資料。這篇新論文強調的這種生物學悖論，可能導致了一種錯誤的感受，即我們的思維可以同時進行看似無限的想法——研究作者將這種現象稱為“馬斯克幻覺”。
“人腦遠沒有我們想象的那麼令人印象深刻，”研究合著者、加州理工學院的神經科學家馬庫斯·梅斯特說。“在做決定時，它慢得令人難以置信，而且比我們與之互動的任何裝置都慢得離譜。”
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梅斯特和合著者，加州理工學院神經生物學博士候選人鄭傑宇也在他們的論文中強調，我們的大腦一次只能做一件事情——而且很慢。因此，梅斯特說，即使馬斯克設法將他的大腦連線到計算機，他與計算機通訊的速度仍然不會比他使用電話更快。
這項新研究建立在數十年的心理學研究基礎上，這些研究表明，人類有選擇地感知來自他們感官體驗的一小部分資訊。“我們只能關注這麼多，而這會成為我們的有意識體驗並進入記憶，”梅斯特說。他繼續說，過去的研究中缺少的是“任何數字感”。他和鄭著手撰寫新的綜述論文，試圖填補這一數量上的空白。
梅斯特和鄭整理了來自不同領域的研究資料，包括心理學、神經科學、技術和人類表現。他們使用了這些不同的資料——從單個神經元的處理速度到記憶冠軍的認知能力——進行了許多自己的計算，以便他們可以在研究之間進行比較。
從跨越近一個世紀的研究中，他們發現人類認知反覆被測量為在每秒約 5 到 20 位元之間運作，粗略估計約為每秒 10 位元。“這是一個非常令人驚訝的數字，”鄭說。她補充說，基於這一發現，她和梅斯特還計算出，一個人一生可以學習到的資訊總量可以輕鬆地儲存在一個小型 U 盤中。
作者發現，另一方面，人類的視覺、嗅覺和聽覺等感覺系統執行速度要快得多，大約是認知速度的 1 億倍。“當你把這些數字放在一起時，你會意識到，哦，我的天哪，這裡存在巨大的差距，”梅斯特說。“從這個悖論中，科學可以獲得有趣的新機會，以不同的方式組織研究。”
我們的感官傳遞的豐富資訊也助長了一種錯誤的觀念，即我們登記了周圍所有事物的極端細節和對比。但梅斯特說，這“顯然不是真的”。他說，當人們被要求描述他們在凝視中心之外看到的東西時，他們“幾乎辨認不出任何東西”。他繼續說，因為我們的眼睛有能力聚焦在我們周圍的任何細節上，“我們的頭腦給了我們一種錯覺，認為這些東西一直同時存在”，即使實際上我們必須專注於特定的視覺細節才能登記它們。心理能力也存在類似的現象。“原則上，我們可以有很多不同的想法，並以很多不同的方式引導我們的認知，但實際上，我們一次只能有一個想法，”梅斯特說。
他補充說，導致我們對自己的思維產生過度膨脹感的另一個問題是，我們沒有比較的標記。“我們無法置身事外來認識到這真的沒什麼可誇耀的，”他說。
作者寫道，這些發現引發了許多領域的問題，從進化和技術到跨物種比較。不過，梅斯特和鄭最感興趣的問題之一是，為什麼被認為是人格和行為控制中心的額葉前額皮質，容納了數十億個神經元，但其固定的決策能力卻只能以每秒 10 位元的速度處理資訊。作者懷疑，答案可能與大腦需要頻繁切換任務以及整合不同迴路的資訊有關。但是，將需要更復雜的行為研究來檢驗這一假設。
梅斯特說，另一個重要的未解答問題是，為什麼人腦一次只能做一件事。“如果我們能同時進行 1000 個想法，每個想法的速度為每秒 10 位元，那麼差異就不會像現在這麼大，”他說。為什麼人類無法做到這一點“是一個幾乎一無所知的深刻謎團”。
紐約州冷泉港實驗室的神經科學家託尼·扎多爾沒有參與這項工作，但在論文的致謝部分被提及，他說這篇“精彩且發人深省”的論文提出了似乎是新近認識到的關於大腦上限的基本真理，“大致相當於隨意打字或對話的速度”。
扎多爾說，“看來大自然在我們的有意識思維中設定了速度限制，任何程度的神經工程都可能無法繞過它。”“為什麼？我們真的不知道，但這很可能是我們進化歷史的結果。”
賓夕法尼亞大學的神經科學家妮可·拉斯特也沒有參與這項研究，她說這項新研究可能會重塑神經科學家處理他們某些工作的方式。
“為什麼我們的周圍神經系統可以並行處理數千個專案，而我們一次只能做一件事？”她說。“任何試圖解釋我們能做的所有令人著迷的事情（如計劃和解決問題）的大腦理論，都必須解釋這個悖論。”