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試論當代腦研究中的哲學和心理學方法論問題
試論當代腦研究中的哲學和心理學方法論問題
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  本文從學科交叉的方法論層面和生物哲學本體論角度,概要分析了當代自然科學家研究人腦的宏觀微觀深奧機制之重要進展和重大困難,揭示論證了哲學心理學觀念方法體系對腦研究和神經科學事業的策略指導與視域互補等深刻價值功能。作者認為,人腦所蘊涵的奧秘原理和神經科學所面臨的異常困難,不但是對自然科學家和生命科學家的最大挑戰,而且也構成了對當代哲學思想家、行為思維科學家和心理學家的跨世紀性最大挑戰。腦主題所蘊涵的心-腦關系問題、意識能動性和存在制約性、結構與功能的多序列相互作用規律及精神活動的唯物性微觀機制等高深命題,無疑給哲學、心理學和神經科學的跨世紀交融互補與聯合突破,帶來了希望之光和智慧啟示。
  當代的腦研究或神經科學事業,已經構成了對自然科學家、生命科學家和人文社會科學家的空前吸引力與重大挑戰:人腦如何能洞悉自身奧秘?精神、意識和心理表象的神經結構生物電化學反應是怎樣與社會文化信息統一交融的?欲解開這些疑謎,我們無法靠各學科高度專一狹深的單獨研究來攻破人腦整體原理,而應建立橫跨智力領域和連接專業鴻溝的思想方法論橋梁,使與腦研究有關的自然科學、生命科學和社會科學實現交叉互補和貫通整合,以此達到與研究對象相一致的知識資源建設與信息手段共享,最終靠系統化優勢和群體智慧充實完善腦研究戰略及實踐操作能力,建立統一而多元的神經科學體系,為破譯大腦之謎奠定主體性基礎。
  具體而言,對大腦的跨學科性交叉研究是當務之急,尤其是哲學和心理學方法論的有機滲透和思想滋養,乃會給腦研究帶來跨世紀的卓越巨變:宏闊深邃的立體視野和洞天倏開的坐標翻新!
    1 神經科學對哲學心理學的包容性和亟需性
  當代的科學研究,正在走向交叉滲透和聯體創新。這種趨勢不但來源于日益復雜深奧的研究對象之規定,而且亦源于日漸發達精妙的主體生活之需求。就腦研究而言,主持世界上首部《神經科學百科全書》的著名科學家喬治·阿德爾曼便深刻地指出:“神經科學應成為一門更堅實的交叉學科--其明確的目標是了解行為,包括人的高級精神活動是怎樣通過腦和神經系統實現的。我們是在最寬廣的交叉學科的意義上使用‘神經科學’這個術語的,涵及所有與認識腦和神經系統有關的科學;任何科學家,不管他是哪個學科的,是生物醫學、物理學、社會科學,還是行為科學,只要他對了解精神--腦功能有興趣,都可以認為是一名神經科學家”[(1)]。可以看出,作為一門新興的前沿基礎學科,神經科學體現了寬廣的觀念包容性和立體化學科交叉性特點,表征了人類科學事業在跨世紀時代整合群體智慧和多元協作手段而征服未知世界的先進趨勢。
  從客觀上看,這種包容性和交叉性品格,來自于神經科學所面對的高度抽象之復雜特殊困難、以及異常精細之微妙渾沌部件等客體的內在性質。可以推論,此種卓穎特點必然蘊育了神經科學在新世紀的突破契機與深厚動力。著名神經科學家尤塔·尼廉姆尖銳地指出:“由于概念上和實踐上的困難,心理生物學對心理世界的研究不大可能由于某種單一的論據或概念的發現而被突破。恰恰相反,它看來是未來許多世紀神經科學中的一個關鍵性問題。這門科學最后享有的任何成就,將是化學家、生理學家、心理學家、數學家乃至哲學家們合作貢獻之結果。誠然,哲學的現代形式的實踐者們可能屬于最重要的貢獻者之列,他們扮演形形色色的資料庫之綜合者的角色。自然,這不是每一位心理生物學家所追求的角色。另一方面,如不成為一名起碼的樸實的哲學家,無人能在這個領域勝任工作”[(2)]。神經科學家對哲學的這種自覺性修養和方法論借重態度,深刻反映了他們在研究大腦過程中所面臨的抽象性困難和形而上策略之內在需求,生動地說明了哲學思維對自然科學理論構建和有目的觀察實驗等學術行為的坐標制導功能。
    1.1 科學原理的通約性和方法手段的全息綜合性
  按現代學者們的約定性劃分看,人類的學術研究可分為三大領域,即自然科學、生命科學和人文社會科學。然而,對于某些特殊學科來說,這種劃分標準就不太合適了。原因何在?科學哲學家C·G·亨佩爾說得有道理:“心理學有時被劃入前者(指自然科學),有時又被納入后者(指社會科學),又常常被說成是自然科學和社會科學的交叉學科。然而,在這幾種領域里存在著一些基本差別,這是人們所普遍認可的;同時,我們所發現的關于科學探索的方法及其理論基礎的許多內容,既適用于自然科學又適用于社會科學”[(3)]。這種帶有普遍性和通約性的學術原理和思想方法,具體說來,就是哲學(包括科學哲學和生物哲學文化哲學等等)所發揮的思想策略與方法邏輯;當然還包括心理學、數學、計算科學以及人工智能等學科,它們對神經科學的實驗證偽活動所提供的重要方法手段。以下簡要討論幾個具體而有意義的問題:
  (1)系統化和全息性原理。神經科學旨在通過研究大腦的多元性學科分支功能和多序列性結構反應,最終獲得貫通性和整體化的腦研究水平。人腦擁有100多億神經元和幾百種化學遞質,每個神經元可發出成千上萬個突棘來聯系其它神經元,且每個細胞膜可形成對幾十種頻率的生物電與突觸量子化學反應模式之信息處理能力。幾十個神經元構成相對獨立的微柱體(基本功能單位),成百上千個神經元(或幾十個微柱體)又聚合為巨柱體……。所以,大腦本身是一個系統化的多元結構功能世界,它又通過對各神經元、各微柱和巨柱乃至各區域的相互作用之信息整合方式,實現對外部世界和內部世界的宏觀認知和表達功能。我們應當努力在心理現象和生理生化生物學實體結構之間建立合適的中介聯系,以此解釋精神之謎的物質原理。
  這里,神經科學家借重系統論和全息生物學來尋求整體功能與各部分功能的定性定量關系,乃是十分關鍵和異常復雜的工作。我們根據多年的研究和實驗模擬活動,推論人腦是一個進行內外界“物質能量信息”三位一體交換行為的高級生命器官,這三種因子可相互轉化和組合疊加。并且,人腦從神經細胞及其分子量子層面發展疊合而成的情感思維意向等高級功能,必然增加了一個大于各子系統和亞層次組織之功能(和數)的“功能差數”[(4)]。還原式的研究必然要以丟失這個“功能差數”為代價,進而不可避免地要陷入不可知論、唯心主義或機械論的最后詮釋之誤區。我們認為,若忽視社會文化對人腦的信息改造和動力模式(乃至對結構的能動性反作用與積極引變),則我們很難理解人腦的額前區為何進化得如此碩大顯著(包括其它新皮質)?為何類人猿、猩猩和猴子狺狺等無法具有人腦之智慧創造功能?所以,從系統化和全息性角度研究社會文化對大腦新皮質的信息引變過程,當是解開生物腦之智慧屬性的一種新思路。
  第二,大腦皮層雖有相對的區域性功能定位分工,但各區域之間不但發生著多級化雙向聯結方式與多樣性相互作用模式,而且每個區域都包含了別的區域之若干個功能單元(或亞區)。因此,任何一種心理活動都需要大腦所有區域和系統(不同程度與不同方式)的參與。據M·Cynader等人近來研究,人腦的視皮質不單存在于枕葉Brodmann三個區(即17區、18區和19區),而且在顳葉、頂葉和額葉中都發現了十幾個新的視皮質小區(參見注①528-533頁)。另外,電刺激腦組織(視區、聽區和額前葉分析區)的許多神經元時,并不能產生(它們自主活動時所產生的)再現性表象或感知分析經驗。這些事實提示我們:人的意識性體驗,乃是大腦許多細胞群網按內在路線(發動、擴散、串匯、募集、抑制)而進行的有序化全息協作過程,并非是某一區域的單獨行為。臨床神經心理學案例說明:大腦某一區域的局限性病灶對大腦功能影響較小且能代償(盡管病灶損傷程度嚴重),但彌漫性輕度性的泛區域腦損傷則會導致嚴重的感覺認知障礙,且難以恢復或代償之。另外,大腦的一種遞質可出現于不同區域的幾十種上百種神經元突觸和胞體內,又有很多神經元使用著幾種乃至幾十種遞質。這也決定了神經元相互影響、牽一發而動全體的系統化全息化工作關系。
  總之,系統論和全息論之原理,可以啟發神經科學家擺脫既成的觀念策略方法,重建符合大腦真實規律的新假說新實驗新模擬之操作分析路線,避免主觀片面之誤,推進腦科學的新突破。
  (2)神經信息反饋控制論原理。前蘇聯心理學家л·к·阿諾興提出的“機能系統自控”理論及其“整體傳入綜合”學說、“返回輸入”模型和“超前反映(預期表象)”機制,修正和發展了巴甫洛夫的“反射弧”與“第二信息號系統”理論,體現了人腦的神經信息控制機制和超前能動性綜合功能。他的杰出創造來源于他對哲學、技術科學和生物科學的廣泛借鑒和批判揚棄。著名的神經心理學先驅A·P·魯利亞對阿諾興的學說給予了高度評價:“根據阿諾興的觀點,可以成為行為推動力的不單是直接感知到的信息,而且還有關于未來的表象、預期的行為效果及其反饋影響。……把未來的結果模式同執行行動的效果進行對照,這個過程是行為動作之非常重要的機制。它具體表現于‘返回傳入’及其額前葉超前反映的主導角色等過程中。這個論點及反射環圖式,在許多方面都先于最近由控制論引入科學的那些自體調節思想”[(5)]。
  我們在執行《視覺反饋系統及其認知譯碼機制》的國家項目里,研究證實了“視覺傳出纖維具有改善外部辨識水平、對比整合內外信息、循環再生內部信息并參與解碼、外周成像等五種重要功能”[(6)]。同時,丁峻在美國羅斯道夫神經科學院所做的“心理表象三區整合分析比較”實驗顯示:人腦形成完整的心理表象過程中,的確有來自視覺聽覺區的客體表象、來自體感覺區的身體表象和來自額前區的意念表象之三位一體整合加工,最后產生行動表象而引起人的運動、言語和表情姿態反應。其中,額前區顯示了超前時相的預期反應,這是它的預期表象作為內驅力或激活源、作為知覺坐標和調節模板而呈現的重要活動。同時,額前區對人的每種早期感知覺經驗進行“編碼”(符號化)登記;當進入青年時期以后,額前區不但可以主動參與視聽區的感知活動(下達知覺模式或認知概念),還可綜合前期經驗形成預期表象(理想、意圖、策略)[(7)]。所以,大腦借助額前區實行意念控制,依靠反饋機制進行行為調節,以多元信息整合達到最優呈現,體現了精妙特性。
    1.2 神經科學的思想藝術與方法論動力
  科學研究,從內容和過程來說,是一門學問與創造行為;從其貫穿的思路策略和手段經驗來看,又是一門藝術與表現行為。法國生理學家C·貝爾納深有體會:良好的方法能使我們更好地發揮運用天賦的才能,而拙劣的方法則可能阻礙才能的發揮。在生物學科中,由于現象復雜,謬誤的來源又極多,方法的作用較之其它學科甚至更為重要。(《科學研究的藝術》)。
  神經科學在實驗工具(如腦成像術)和實證水平(如量子生物學、腦模擬和人工智能)上的巨大進步,一方面歸因于其它學科的技術創新和理論擴展,另一方面則是由于神經科學家們缺少滿意的學說和理論,而不得不轉身致力于微觀層面的實證研究,以期獲得對大腦深微細節的認知,借此實現對大腦高級功能的量化表征與實證解釋,最終用來溝通人腦的宏觀機制和心理現象。科學家目前認為,大腦表現出來的新奇特性是很難在較低的結構水平上觀察到的,它與大腦的聯合性高級功能密切相關。近些年來,探索復雜性和研究非線性的嘗試等,以及引進新概念、吸收新方法和運用新思維,都對神經科學如何發現新問題和做出新預測的關鍵活動產生了重要影響。
  我們認為,發現問題和做出預測的過程,不僅來自于科學邏輯行為(如觀察與實驗),也來自于理論構思活動(建模和仿真分析)。對于神經科學而言,強調思想的藝術性和方法的靈巧性,并不排斥科學家思想的科學性和方法的嚴格性。藝術旨在表達完美的理念,而科學力圖揭明對象的真諦。所以,科學家心中必定事先擁有真理的輪廓印象和美妙形式,他們在葉脈、電子云、基因雙鏈結構和神經元柱狀體里發現了美妙的真理;藝術家胸中也要盛滿大自然和人類生活的種種美妙形態與理想規范,方能借此傳達出具象的真理。否則,缺少激情、美感、旨趣、靈性,科學家便會成為事實與數據的保管員,無法用超前的想象力來貫通經驗材料和透視對象的深幽本質。中國生理學家楊雄里說得好:“仔細地思考這樣一個問題:目前取得的這么多神經科學的微觀成果,到底與解釋人腦的高級功能有什么關系?人們不得不承認:確實需要去創立一系列新的方法,把神經生理學家非常熟悉的離子通道、突觸、神經元的興奮和抑制等等概念,與腦的高級功能之間溝通起來。這些新方法可能蘊藏著本質上嶄新的原理”[(8)]。
  可見,神經科學在當代雖注重細胞分子水平的研究,但決不意味著把這種微觀研究視為唯一的前沿性高水平工作,恰恰要提倡開創非細胞非分子水平的宏觀性整體性思辨和分析,以求實現科學研究的哲理化和藝術化理想,將科學事實與理性想象、神經細胞和精神現象加以貫通融匯。特別需要強調,雖然當代的腦研究取得了許多微觀研究成果,但恰恰缺乏合適的假說、原理和理論,借以發現這些微觀成果的宏觀意義和整體功能。因為從材料到理論的過渡需要創造性的想象力,“科學假設與理論不是從觀察事實中導出的,而是被發明出來借以說明事實的。它們包含著對所研究的現象之間可能具有的聯系之猜測,對使這些現象之所以發生的統一性及行為方式的猜測。這種類型的‘幸運的猜測’需要巨大的獨創性,尤其當它們與流行的科學思想模式發生重大分歧時”[(9)]。對所研究問題的試探性回答或假設,乃是科學發展的真正動力與思想藝術方法特征,科學創造并不是對現成材料使用某種邏輯程序而推得的,雖然檢驗假說需要關鍵的實證工作。
    2 哲學心理學對腦世界的獨特理解和審視
  馮·諾伊曼曾認為,人腦的語言不是單純的數學語言,任何腦模擬與計算機仿真都代替不了大腦的生命活動本質。數學家和哲學家哥德爾也認為:數學在任何形式系統或計算機程式中都有“不可窮盡性”,亦即有其無法處理的命題或程序。我們看到了這一點:機器永不可能提出完備的邏輯,因為機器一旦制成后,它就難以自動完善和靈活適應新的信息環境,而人腦則沒有這種極限性和對軟件的絕對依賴性。
  我們認為,迄今為止所有關于大腦的理論假說,均未完滿揭示出人腦的關鍵構造機理。同時,在腦模擬和計算機仿真方面所形成的探索性思路和成果,都有一定的合理性,可以幫助神經科學家了解電腦與人腦的異同性。這種努力不管最終能否成功,都有助于科學家從另一個天地探索人腦的本質。雖然目前最先進的計算機擁有10[3]字節之記憶容量和每秒幾億次之運算速度,但它比人腦的神經元數目還少兩到三個數量級,且無法模擬一個小孩極容易做到的辨別聲音、認人、認路和運用語言等行為。這其中的關鍵原因是什么?我們推測,一是人腦絕非由單一的CPU(中央處理器)指揮運作的,而是可能由串行和并行路線復雜構成的整體網絡之功能行為;第二,電腦的軟件內容和容量是一次性給定和無法自動更新完善的東西,更難以超前應變和識別所有的語言形式(包括自然語言、人工語言和本體語言等三大系列):第三,電腦以邏輯程序為運行法則,人腦則可受理性、情感、潛意識本能、直覺頓悟和外界境況等多元因素影響,進而做出不可理喻的某些奇妙判斷或預見感應。
  鑒于以上分析,我們有理由召喚哲學心理學家加盟于腦研究之行列,向神經科學事業貢獻其獨特深邃的智慧眼量和宏闊坐標,從而為神經科學的微觀研究、實證模擬和仿真建模啟開新穎的思路范式。加之,當代的哲學和心理學吸收了數學、物理學、信息科學、計算科學、混沌學和非線性科學等新概念新方法,必然使其特有的抽象性超前性智慧增添了精細準確之魅力,從而造益于腦研究事業的學說建構和實證模式等工作,為新世紀的神經科學做出積極的建設性和超越性思想貢獻。
    2.1 人腦的文化屬性和生物學特征
  按照生物科學的綜合理解,人腦的神經元是以多頻率的生物電脈沖信號進行細胞內信息傳達、以多媒質多級量的突觸化學量子反應進行細胞間通訊的復雜系統。因而,胞膜及離子通道、神經遞質和調質、神經動作電位和電脈沖頻率、細胞的相互連接及胞核信息處理等內容,便成為知識和經驗在大腦中的結構動力學表征方式。然而,上述東西對人腦和動物腦而言,并無本質上的差別。于是,不能以此來鑒別人腦與非人類的動物腦之根本特征。
  從大腦皮質的發育進化史來看,人腦以新皮質(尤其是額前葉新皮質)發展最快、容量增加最多,而動物腦則基本上變化不大。所以,新皮質(尤其是額前葉新皮質)可以作為理解人腦智慧特性的生物學重心。從大腦的宏觀語言方式(思想載體或思維媒介)看,動物腦只具有一些狹窄直觀的視聽覺表象及體感覺表象,而人腦卻擁有豐富細膩的原初表象,組合式表象和虛構性表象等三種形態。特別是人類借助書面語言、口頭語言、視覺藝術和聽覺藝術語言、哲學的邏輯概念等獨特文化力量,發展完善了強大豐厚、精細微妙的第二信號系統,可以借助對抽象概念的掌握和運用而處理更深廣的信息、創造更新穎的作品、鑒賞體驗更深邃的遠古藝術及異在文明。簡括而言,人腦是以其文化屬性(對知識和經驗的抽象性掌握和創造性運用能力)而優越于動物腦的;這種功能性辨識可以導入對人腦高度發達的(額前葉)新皮質之結構性辨識的水平。
  社會性和文化性是人腦不同于動物的主要客觀內容,文化表象(特別是意念性表象、概念表象)是人腦優越于動物腦的主要思維形式。所以,我們不能單純從大腦內部來尋找意識的來源,意識現象決不是大腦細胞單純的生物生理生化活動之結果。這里,我們要與大腦機能同功論、行為主義、還原論、唯心主義和神秘的不可知論劃清界限。特別是從知覺映象到心理表象的過渡方式,使感覺的歷時性具體直觀性和分立性成份等內容,變成了共時性呈現的、抽象與完整的高級表象形式,為人腦從事表象認知(概括化和圖式化)奠定了形態基礎。需要指出,心理表象不單包括生動的視聽覺表象和體感覺表象,也包括象征化的語詞表象、文字概念表象、音樂表象和數碼符號表象等抽象性表象。它們都是對客觀刺激的真實反映和對客觀世界的合理象征,因為人腦中不可能有空空無物(無聲無形)的什么概念形式來供人表征外物、作為抽象思維之工具符號。
  對心-腦關系的多種判斷,生動體現了不同的哲學家和心理學家對人腦高級功能及其物質基礎的大相徑庭之認識路線。這個問題不但是困擾神經科學家的形而上謎題和形而下迷津,而且也構成了對哲學家和心理學家之智慧與效力的最大挑戰。迄今為止,哲學家和心理學家對此有三種判斷:①心身平行論。認為心理過程和生理過程是一種平行相伴的關系,井水不犯河水,彼此不因為因果關系而發生相互影響;②心腦同型論。認為刺激(信號)物與腦神經活動、客體表象與主體映象之間,具有某種相似的結構或機能狀態;③心腦等同論。認為人腦的心理與生理活動是一元化本質的兩個側面方式。
  一些科學家指出,心腦二元論并不適合于狀態空間方法,甚至它還需要第三個狀態空間,從而構成了一種科學反常。而心身相互作用論者則不能在狀態空間形式體系中描述心身相互作用機制。尤其是關于裂腦人的研究,二元論者會不可避免地陷入自相矛盾的境地;分裂腦患者有兩種精神,即每個大腦半球各有一種不同的精神,他有可能用左手持刀殺人,又用右手俠義地拯救受害人!另外,為什么一種獨立無倚的(“非物質”的)精神,竟能夠被一種相當簡單的藥物(如麥角酸二乙酰胺)所強力擾亂?筆者認為,對心身關系或心腦關系的探索,必須遵循科學性和創造性的原則,運用哲學心理學的宏觀眼量和神經科學的微觀實證方法來綜合進行,吸收模糊集、人工智能、計算機仿真、量子生物學等新技術新觀念,來努力尋找大腦生物特性與心理功能的差異點和溝通原理,方可最終把握心身關系的科學內容。下面,結合我們的有關研究,來從哲學心理學和神經科學的交叉角度談談對人腦的新理解。
    2.2 心理表象及其神經科學機制
  前面討論過人腦的文化屬性及其心理表象的卓越作用,本節集中分析心理表象的哲學心理學意義及其神經科學形成機制,以推進對腦研究的新學說新方法之運用。
  (1)大腦心理活動的統一語匯
  筆者在上節討論了心理表象的三種形態(即原初映象、組合式表象和虛擬性表象),它們從種類上又可分為(視聽覺)客體表象、(體感覺)身體表象和(分析統覺)意念表象三大類。按表象的材料性質看,可劃分為形象化表象與抽象化表象兩種形式。因而,確立表象對自然語言和人工語言的雙重表征之唯物論原理,消除人們對大腦的抽象模糊加工過程(如語義化、邏輯化、概念化等方式)之困惑,建立大腦心理活動統一語匯的認識路線,能夠幫助我們把握功能辨識的核心,從宏觀的表象層面進入微觀的神經細胞之結構性辨識水平。沒有這種統一語匯及綜合加工過程,大腦便無法真實守恒地表征外部世界和能動反應內部意志。
  因此,心理表象是大腦心理活動的統一語匯和宏觀形態,它對應著大腦生理活動的電化學微觀本質和神經元群柱結構功能。關于大腦形成心理表象的宏觀加工路線,是基于多通道的并行式編碼而實現串行式解碼的模式;上行性加工是編碼和接收過程,下行性加工是解碼和對比輸出過程。在這些立體化、同步化和共時空過程中,大腦的視覺區、聽覺區、體感覺區和額前葉分析區進行了三位一體的表象整合加工,最終在客體表象、身體表象和觀念表象之聯合交匯基礎上,形成了主客體相統一和富于超前創造性的新表象,為主體從事創造性實踐及實現個性理想而貢獻了內在藍圖。
  (2)大腦的“功能差數”及文化參量
  前面分析過大腦的“功能差數”問題,即指大腦的高級宏觀機能(精神意識心理現象)與低級構造功能(生物學機能)、系統總功能和各子系統之部分功能之間的差別分量。筆者認為,對大腦宏觀結構與高級功能的探索,必須從它的微觀結構和始基功能之辨析入手,努力找出心理活動文化表象“源于生物系統又高于生物系統”的那個部分之結構功能機制。我們發現,大腦的宏觀剖面是一個六面體立體結構:上有頂葉,下有皮質下系統。前有額葉,后有枕葉,左右側各有左右顳葉。從微觀上看,大腦的新皮質(特別是額前區)形成了大量的細胞微柱和巨柱;每個柱狀體分別同“上下、左右、前后”方向的六列神經元(突起)發生聯系,從而構成一種“六點陣立方體”空間構型。這種構型的每個幾何中心(平面中心及立方體中心)是能量物質和信息匯聚的最密集部位,可以方便地溝通該柱狀體細胞同四面八方的柱狀體細胞,造成每個皮質區同其它區域、同皮質下區域的廣泛性立體性細胞溝通與相互作用。
  所以,這個空間立體構型中發生著上行與下行、編碼與譯碼、串行和并行、邏輯加工和直覺體驗、情感因素與智性因素的復雜融匯。概要說來,它是各種外部信息與內部信息、視聽覺體覺意念覺之間相互作用的綜合場所。猶如人是社會的細胞,家庭組織是社會的最小群體單位那樣,神經柱狀結構也是大腦的基本功能單位,它全息和縮微地表征了大腦的重要活動內容和結構屬性。其中,額前葉發揮了極重要的“觀念輸出”、“命名賦義”、“推想預測”、“分析指揮”等功能。
  也即是說,額前葉新皮質作為一種“文化皮質葉”,為大腦視聽區及體感區接收到的自然表象添加了諸如概念、意義、原理、功能等等抽象性深邃性和超前性創造性的文化內容,使我們所接觸的一草一木頓然閃熠出審美的金光、雋永的奧妙和深厚的情意來。具體來說,額前區同頂葉、視區和聽區等部位,都有廣泛多樣的神經聯會結構;它同杏仁核、海馬、丘腦、下丘腦及橋腦網狀系統也有豐富致密的輸入輸出聯系。用正電子發射掃描成像術觀察到,在人腦進行閱讀、聽寫、分析音樂、作畫、想象和虛構故事等創造性活動時,腦血流圖同位素放射(18F葡萄糖示蹤劑)顯示,大腦額前區新皮質呈現出最高水平的糖利用率和血流量代謝水平,其次為視聽區和頂區。尤其在表象認知和聯想構思活動中,人腦上述四區的神經耗氧過程/水平趨向于動力性聯合狀態,表現為同步性變化之正相關反應。在認知難度遞減時,各腦區血流量及耗能水平同步下降;尤其面對簡單圖形或熟悉的事物時,額前區血流量及耗糖耗氧量急劇下降。所以,上述事實佐證了大腦的“功能差數”原理,它提示我們:額前葉新皮質的觀念輸出功能,已經超出動物腦很不發達的額前葉之本能作用,顯示了對知識和經驗的抽象性加工吸收與創造性使用功能,從而成為大腦“功能差數”的主要體現形式。
  更值得說明的是,大腦額前區不但在分析決策和設計反應等思想行為輸出過程中異常重要,而且在信息的終極編碼和原初解碼過程中也發揮了關鍵的“認知”操作功能。所謂對信息的終極編碼,即指額前葉對視聽區和體感區感知信息的命名賦義、反應模式、價值意義等內容,進行登記注冊和總體管理,以便作為指令性信息庫而協調大腦以后的各種活動。這種功能可以解釋“第二信號系統”及“高級條件反射”的生理心理學機制。另外,這種功能也對嬰幼兒形成體象思維、青少年形成形象思維、成年人形成符號思維和文化人形成概念思維等活動,提供了內在的表象模式與信息坐標。例如,嬰幼兒雖常見到“太陽”,但尚未形成概念;在他聽說了“太陽”和“空氣”這個名詞以及會說會認會寫這些名詞以后,便將“太陽”的形態表象同它的言語表象、文字表象相連通,儲存于額前區內。以后只要見到有關太陽的任何一種信息,便會產生它的完整表象并加以深刻象征與聯想。
  更復雜的知識學習和思維活動,諸如記憶策略、聯想路線、創造性構思、推理預測等,都需要人依靠某種內在模式而進行。在這里,額前葉不但要通過概念庫引導感覺中樞產生與合成許多復雜表象,還要協調指導有關的神經網絡反應路線和相互作用模式,以期產生最優化的思維活動效能和最佳思想成果。所以,額前區是專門處理和執行抽象信息(觀念性表象)的中樞;成年人與嬰幼兒、文化人與蒙昧人、人與動物(猩猩狺狺類人猿)之最大區別,便首先體現于額前葉新皮質的體積面積、溝回數量、深度、細胞數和突起密度等方面。它是大器晚成、厚積薄發的精妙產物,情知意的“總司令”。
  (3)大腦研究的兩種新模型和圖式
  前面做了理論討論和抽象分析,為了量化認識,關于“功能差數”及“六點陣立體成像原理”的數學模型,可從下面的圖式及公式中得到大腦宏觀性與微觀性的描述:
  A)表象與神經語言的模糊集對應,大腦生物學語言與本體自然語言的信息映射關系。這些關系反應了一種復雜微妙的功能等價與結構等價規律。按照模糊集原則,我們把視認知的模態匹配過程表示為集的交:A∪B(如下圖)。
  (附圖 b2954t9.JPG
  設A為視覺二維信息的模糊集,B為大腦經驗模式信息的模糊集,C為集A與集B關于特征要素信息的匹配交合集。此式表征了視認知重構三維信息的模糊集過程。同樣,大腦的生物學、文化特性和綜合特性之關系,可用集的補模型來表示:
  B是全集∪(大腦綜合特性)之一個子集(生物學特性);所有不屬于B的元素或信息所組成的斜線部分之集,叫做集B的補集或余集設其為大腦的文化性社會性信息特性)。
  另外,大腦各神經網絡相互作用關系,可用集的并來表示:A∪B。也即:
  甲網絡的功能為集A,乙網絡的功能為集B,陰影部分為甲乙兩網絡相互作用的功能合成集。當然可以是更多個集之和。
  并且,可以用模糊集來表征大腦各子系統功能之和與大腦整體機能的復雜關系(見下圖):集A為心理功能子系統,集B為生物功能子系統,集∪為大腦整體功能系統。屬于A而不屬于B集的陰影部分元素,即為A與B集的差集D(D=A-B)。這個差集便是我們討論的大腦系統“功能差數”之韋恩模型。有關數學符號模型,將在下面建構。
  (附圖 b2954ta.JPG
  B)“六點陣方格中心像素”認知模型與大腦系統“功能差數”的量化研究。所謂認知,是上行信息的編碼綜合與下行信息的解碼匹配之相互作用過程,包括來自大腦內部的經驗模式和命名賦義等互補完形化信息,也包括來自其它感覺區的信息聯匯和立體全息性加工。參照祖克爾的“ZS區域生長法”之像素合成與擴展學說,以及傅里葉公式F(u)=R(u)+jI(u),拓撲學關于圖象基元的群集同胚律、容限空間連通定義和群集零倫律,Lowe的2-D-3-D方法,Marr的5/2D(上行性深度特征抽取法)理論和章明的二域廣義群集法等等交叉性成果,我們建立了視認知“六點陣方格中心像素”的三維成像匹配完形之數學模型:
  {Ii}={(Z[,1]+X[,1]),(Z[,2]+X[,2]),(Z[,3]+X[,3]),
      Y[,1],Y[,2],Y[,3])(i=1,2,3,……)
  ii={Ii}(i=1,2,3,……)
  (附圖 b2954tb.JPG
  設大腦的內部概念表象集之特征矢量集是(來自前額區):
  {Y[,1],Y[,2],Y[,3]……};yi={Yi}(二維特征矢量)
  (i=1,2,3,……)
  設外界感性形象特征值矢量集是:{X[,1],X[,2],X[,3],……};且Xi同樣為二維矢量之特征值(一級感覺區):Xi={Xi}(i=1,2,3……)
  設大腦其它感覺區伺補饋送的對同一視覺對象的多元化感性形象(聽覺象、觸覺動覺體覺味覺象等)特征值矢量集為:
  {Z[,1],Z[,2],Z[,3],……};Zi={Zi}(i=1,2,3,……)
  “六點方格中心像素”的特征集合(下行、上行、平行)與立體成像(視聽象、體象、概念象)之群集模型為:
  {Ii}={X[,1],X[,2],X[,3],Y[,1],Y[,2],Y[,3],Z[,1],Z[,2],Z[,3]}
      (i=1,2,……9)
  ii={Ii}(i=1,2,3,……9)
  {Ii}或ii即是“六點陣方格中心像素”的多元特征群集矢量值。另外,根據視聽象和體象的上行互補全息匹配過程,可將{Zi}與{Xi}合并簡化為{(Z[,1]+X[,1]),(Z[,2]+X[,2]),(Z[,3]+X[,3]),……},于是{Ii}便成為6個子集之群集了。
  (4)結論
  ①認知的神經科學語言,是生物電脈沖和量子化學反應;認知的心理學語言是廣義的三位一體表象(意象)。
  ②溝通心理表象和生物語言的大腦微觀等功/等構方式,是“六點陣立體方格中心像素”協同組織之形態。
  ③大腦經驗模式和概念系統,以及其它感覺中樞的感知映象,對于視覺二維信息的三維加工是必需的和關鍵的。
  ④認知過程是編碼與解碼、上行加工與下行加工、并行與串行、微觀計算化和宏觀模態化的整體全息方式。
  ⑤大腦高級功能與子系統功能之和、心理機能與生物功能之差別性,可被“功能差數”解釋:“六點體象素”學說是人腦獨具的抽象功能之微觀機制--在生物反應基元加入了概象文化。
  參考文獻
  (1)〔美〕喬治·阿爾德曼(主編):《神經科學百科全書》英文版序第1頁,楊雄里等譯,伯克豪伊薩爾出版社與上海科技出版社聯合版1992年5月本。
  (2)Uttal N.R.(1988):“The Psychobiology of Mind.”HiLLsdale N.J.Erlbaum.
  (3)〔德〕C.G.亨德爾:《自然科學的哲學》(中譯本)第1-2頁,陳維杭譯,上海科技出版社1986年版。
  (4)丁峻:《認知的雙元解碼和意象形式-對大腦的立體交叉性探索》第59頁,寧夏人民出版社1994年版。
  (5)〔蘇〕A.P.魯利亞等:《心理學的自然科學基礎》(中譯本)第8-9頁,李翼鵬等譯,科學出版社1986年版。
  (6)丁峻:《視覺系統譯碼過程的心理學哲學分析》,引自《自然辯證法研究》1992年第7期第21頁。
  (7)Ding Jun.(1994)“Movement of Body Image Regulated byIdea Image Via Object Image in Fancy and Thinking.”Elsevier Press.Amsterdam.
  (8)引自《未來十年的生物科學》第9頁,中國科學院生物科學技術局編,上海科技出版社1991年7月版。
  (9)〔德〕C.G.亨佩爾:《自然科學的哲學》第17頁,陳維杭譯,上海科技出版社1986年3月版。
  自然辯證法研究京003-013B2自然辯證法丁峻/石文典/馬宗保/吳艷冬/敬軍19951995丁峻,1958年生,寧夏社會科學院心理學副研究員,美國華盛頓大學神經科學中心客座教授及威爾遜中心訪問學者。石文典,1966年生,陜西師范大學心理學碩士、講師。馬宗保,1968年生,中央民族大學哲學人類學研究生。吳艷冬,1963年生,寧夏社會科學院哲學專業助理研究員。敬軍,1956年生,寧夏社會科學院文化哲學編輯。                      (本文責任編輯 馬惠娣)  * 本文作者還看:石文典、馬宗保、吳艷冬、敬軍。       作者:自然辯證法研究京003-013B2自然辯證法丁峻/石文典/馬宗保/吳艷冬/敬軍19951995
2013-09-10 20:44

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