松果体与AI：AI模型尚未复刻的最后一块大脑结构？

松果体（pineal gland）是位于大脑中央的一个小腺体，每天夜里分泌褪黑素，以此告诉整个身体：天黑了，该睡觉了。AI模型目前还没有复刻松果体，也没有内在时钟，但它的两项功能在AI中有对应物：计时，以及“睡眠”。在2022年发表于Nature Communications的一项研究中，“睡眠”帮助神经网络减少了遗忘。

松果体里有什么？

根据Josephine Arendt和Anna Aulinas在Endotext中撰写的章节，人类松果体仅重100–150毫克。它位于大脑中线上，由一根短柄连接在第三脑室顶部。有意思的是，它位于血脑屏障之外。里面主要有：

1. 松果体细胞，约占细胞总数的95%，负责产生褪黑素。
2. 胶质细胞（星形胶质细胞和吞噬细胞），散布在松果体细胞之间。
3. 钙沉积，大多数人随着年龄增长都会出现。正因如此，松果体在脑部影像上是一个很好的定位标志。

褪黑素在松果体细胞中由色氨酸经血清素合成。关键是AA-NAT酶（芳烷基胺N-乙酰转移酶），它的活性在夜间升高，开灯后迅速下降。

松果体怎么知道现在是夜晚？

至少在哺乳动物中，松果体本身看不到光。信号要绕一段路（据Arendt和Aulinas的描述）：

1. 视网膜中一部分神经节细胞含有黑视蛋白，能独立于视觉对光作出反应。
2. 信号到达下丘脑的视交叉上核（SCN），也就是哺乳动物的主生物钟。
3. 有光时，SCN会阻断信号继续传递。在黑暗中，它让信号通过下丘脑室旁核、脊髓和颈上神经节传下去。
4. 最后，神经末梢释放去甲肾上腺素，启动褪黑素的生成。

最有意思的是，即使在完全黑暗中，SCN也照样计时。这时节律会偏离标准的24小时，出现“漂移”，而每天的光照会把它校正回来。此外，夜越长，褪黑素分泌的时间就越长，季节性动物正是借此判断一年中的季节。

还有一个数字，对每个睡前躺在床上刷手机的人都有用：要在夜间完全抑制褪黑素，大约需要2500勒克斯的光照或蓝光（460–480纳米），但不到200勒克斯就已经能降低褪黑素并推迟节律。普通家庭照明大约是100–500勒克斯 ;)

松果体是“第三只眼”吗？

对某些动物来说，几乎可以照字面理解。在冷血脊椎动物中，松果体对光敏感；许多蜥蜴和楔齿蜥都有所谓的“顶眼”，它由松果体复合体发育而来，带有简化的视网膜。在2025年发表于Genome Biology and Evolution的一篇论文中，研究人员分析了60多个蜥蜴和楔齿蜥的基因组，发现了一种其他脊椎动物没有的新视蛋白：鳞视蛋白（lepidopsin）。

在哺乳动物中，这种感光能力已经消失，松果体只能通过眼睛获得光照信息。

笛卡尔为什么把灵魂安放在这里？

因为他在寻找一个让一切汇合的地方。正如斯坦福哲学百科全书中的“Descartes and the Pineal Gland”词条所述，笛卡尔认为松果体是“灵魂的主要居所”，因为在他看来，这是大脑中唯一不成对的部分。既然我们用两只眼睛看到的是一个东西，一次只想一个念头，那么来自两侧的图像总得在某处合而为一。

他的部分解剖学假设是错误的（松果体并不是自由悬挂在脑室里），但“意识究竟‘住’在哪一个地方”这个问题，在每一次关于AI是否有感受的讨论中都会重新出现。

松果体的功能能在AI中复刻吗？

1. 生物钟。 就目前而言，语言模型没有对应SCN的东西。它不会计算消息之间过了多久，只有当有人在上下文中提供日期时，它才知道今天是哪天。它的“世界知识”停留在训练数据的截止日期，有点像一个从未被光照校正过的节律。
2. 作为全局信号的褪黑素。 褪黑素不是只作用于某一个神经元，而是随血液循环，同时改变许多器官的状态。在AI中，与之最接近的是能一次性改变整个模型行为的设置，比如系统提示词，但这一机制还有很大的深化空间。这可能会在模型引导和AI安全方面带来有趣的效果。
3. 睡觉时间。 松果体不会替我们睡觉，但它帮助决定我们何时入睡，而睡眠对神经网络同样有用。能在“睡眠”中继续学习的LLM目前还只是未来的设想，但谁知道呢，也许这正是通往完全“有意识”AI的最后一块缺失拼图？

神经网络需要睡眠吗？

据加州大学圣地亚哥分校Maxim Bazhenov团队的研究，答案是肯定的。在论文《Sleep-like unsupervised replay reduces catastrophic forgetting in artificial neural networks》（Tadros、Krishnan、Ramyaa、Bazhenov，Nature Communications 2022）中，研究人员在训练中加入了“睡眠”阶段：给网络输入带噪声的数据，让它用简单的赫布规则进行无监督学习。

他们要解决的是所谓的“灾难性遗忘”：网络在学习新任务时，会覆盖之前已经掌握的内容。经过“睡眠”阶段后，网络找回了之前遗忘的任务，因为旧的模式会自行重放，这与大脑在睡眠中发生的情况类似。

这项研究与松果体的联系是间接的：褪黑素决定睡眠时间，而这项研究关注的是睡眠对记忆的作用。但它大概是夜间生物学进入AI领域最具体的一项研究。

AI如何帮助研究松果体？

反过来就简单多了。FreeSurfer是麻省总医院开发的一款常用脑影像分析软件包，从8.1版起加入了mri_pglands_seg工具。这是一个U-Net类型的神经网络，能在MRI（T1）扫描上自动标出松果体和垂体的三个部分。Larson、Fischl、Greve等人在《Human Brain Mapping》上介绍了这一工具。

松果体很小，要在数百张扫描图上手工勾画它非常费力。自动分割让在大型研究中测量松果体成为可能。

FAQ

松果体有什么作用？

它在夜间、在黑暗中分泌褪黑素，以此向身体传递一天中所处时段的信息，对季节性动物来说还包括季节信息。它的工作节律由下丘脑的视交叉上核决定。

松果体是第三只眼吗？

在哺乳动物中不是，因为它不直接对光作出反应。在许多蜥蜴和楔齿蜥中，松果体复合体会发育出所谓的“顶眼”，带有自己的光感受器。

AI有生物钟吗？

没有。语言模型不会自己计时，只有在上下文中提供日期时才知道今天是哪天。不过，研究人员已经在网络训练中测试了“睡眠”阶段，帮助网络不忘记之前学过的任务。