为什么人类没有“第八感”？

一个多世纪以来，神经科学家们一直在寻找记忆的物理痕迹——那种被称为“记忆痕迹（engram）”的神秘神经模式，人们认为它是大脑中编码经验的基础。如今，研究者们可能发现了更令人着迷的事：一种数学上的原因，或许能解释为什么人类的感知与记忆似乎被“调谐”在某个特定的极限上。

在一项发表于《科学报告》（Scientific Report）的新研究中，来自伦敦国王学院、拉夫堡大学与斯科尔科沃科技学院的研究人员提出了一个理论模型，显示大脑形成与保持记忆的能力，可能取决于它所感知的“感官世界”的维度数。

结果表明，存在一个“最佳感官维度数”——大约是7——在这一点上，记忆存储的效率达到峰值，而在更高维度时则开始下降。

研究者写道：“模型一个有趣的结果是，它暗示在神经系统或类神经系统演化中，存在一个‘最佳感官数’。当感官数量等于7时，概念空间的容量最大——也就是说，对外部世界的感知最为丰富，此时不同概念得以保存的数量也达到最大。”

这项研究的核心问题是：一个智能系统需要多少种感官，才能记住关于其环境的最多信息？

为探讨这一问题，研究者建立了他们所谓的“记忆痕迹动力学模型”。这些是数学表示，用来展示记忆如何在一个“概念空间”中形成、变化与消退——这个空间可被理解为一个多维的经验地图。在该模型中，每个记忆痕迹几乎就像一个“活的”对象，会根据受到刺激（如视觉、听觉、触觉等）的频率而扩张、收缩或融合。

研究者写道：“如果每种特征对应一种感官，那么这个临界维度就意味着一个系统若想保持最多不同概念，其最佳感官数量正是这一维度。”

换言之，如果每个感官代表感知中的一个维度，那么似乎存在一个自然的极限——七维——超过这一点后，大脑区分不同概念的能力就会下降。

这项研究基于德国生物学家理查德·塞蒙（Richard Semon）在1904年提出的“记忆痕迹”概念。一个多世纪以来，神经科学家们通过脑成像与光遗传学实验，试图在大脑中找到这些神经性的“记忆踪迹”，并识别出在回忆时重新激活的特定神经元群。然而，尽管这些研究揭示了记忆可能存在的位置，却无法解释记忆如何随着时间演变、相互竞争。

这项新研究通过数学弥补了这一空白。研究者利用蒙特卡洛模拟与解析解，建模了在持续刺激下记忆痕迹的动态行为。

在模拟中，当多种感官印象聚集时，记忆就会形成，并在重复刺激下变得更强；若缺乏刺激，它们会逐渐扩散、模糊——就像隐喻性的“遗忘”。

这种记忆与遗忘的拉锯最终形成一种平衡。然而，当研究团队在不同维度的概念空间中模拟记忆痕迹时，他们发现了令人惊讶的结果。

随着维度增加，独特记忆的数量也随之上升——直到某一点。超过第七维后，记忆容量反而开始下降，因为不同记忆痕迹之间的重叠与干扰使系统效率降低。

斯科尔科沃人工智能研究所教授、论文合著者尼古拉·布里连托夫（Nikolai Brilliantov）在新闻稿中指出：“当我们考虑给定维度下的概念空间的最大容量时，我们意外地发现，在稳态中，记忆中储存的不同记忆痕迹数量在七维时达到最大。因此，我们称之为‘七感假说’。”

这一“临界维度”不仅揭示了记忆机制，也可能解释了生物感官系统为何以现在的方式演化。

传统上，人类被认为有五种感官——视觉、听觉、嗅觉、味觉与触觉——但神经科学如今还认可几种额外感官，如本体感受（proprioception，即身体位置感）与平衡感（equilibrioception）。

认知在七个输入左右达到峰值的观点并非新鲜。心理学家乔治·A·米勒（George A. Miller）在1956年提出，人类平均能在工作记忆中保持大约“七个±二”信息单元。这一新模型为这一长期观察到的认知极限提供了潜在的物理与数学依据。

研究者指出，敏感性与精确性之间的平衡——即对新经验的开放与保持清晰记忆之间的权衡——可能反映出一种普遍原理。高度敏感的系统倾向于形成模糊、重叠的记忆；而过于选择性的系统则可能错失新经验。

研究者写道：“感受性越高，所学概念越不清晰。”他们将这种张力类比为机器学习中的“偏差-方差权衡（bias-variance trade-off）”，系统必须在泛化能力与过拟合之间取得平衡。

从生物学角度看，这一发现暗示，演化可能已将人类的感官能力“调谐”在一个最佳点——在这里，感知、学习与记忆的效率都达到最大。增加更多感官或感官维度并不一定能提升认知，反而可能让大脑的概念空间过载，导致记忆间的干扰。

这一“记忆痕迹动力学框架”也可能启发人工智能与类神经计算领域——在这些领域中，模仿生物大脑的记忆系统同样必须在学习的灵活性与信息的稳定性之间取得平衡。拥有过多输入通道的AI系统，可能会像超过最佳感官维度的大脑一样，出现“信息饱和”与混乱。

研究者写道：“除了揭示并证明概念空间中存在临界维度外，所提出的记忆痕迹动力学模型还可能为现有与未来的实证数据提供新的解释。例如，可以通过实验来检验记忆痕迹的融合与分裂机制。”

他们建议，通过向受试者呈现一系列感官刺激并测量其记忆痕迹的区分度，科学家可以在现实中估计模型变量，如学习速率与遗忘速率。

最终，这项研究提供了一个诱人的视角：人类感知的结构——我们看、听、触、平衡的方式——或许不仅仅是生物演化的产物，更是反映了支配记忆系统的深层数学规律。

布里连托夫博士补充道：“我们的结论当然在应用于人类感官时仍属推测，但谁知道呢？未来的人类也许真的会演化出对辐射或磁场的感知能力。”

参考文献

Otieno, W., Tyukin, I.Y. & Brilliantov, N. The critical dimension of memory engrams and an optimal number of senses. Sci Rep 15, 29972 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-025-11244-y

原文：

https://thedebrief.org/forget-the-sixth-sense-new-study-says-the-human-brain-may-be-wired-for-seven-senses

本文来自微信公众号“神经现实”（ID：neureality），作者：Tim McMillan，译者：EY，36氪经授权发布。