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《第二自然》第6章 基于脑的研究

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你的理论很疯狂,但还没有疯狂到是正确的。

——玻尔(Niels Bohr)

现在我们可以问这个问题:我们能发展出基于脑的认识论,从而初步解决前面章节提出的问题吗?我曾强调过,这个尝试必须超越蒯因,并涉及心理和意识的生理基础。它还必须与皮亚杰研究的发生过程相一致。就像我在前几章试图表明的,扩展的神经元群选择理论和意识体验的神经基础分析就是为了满足这些要求。这里我想进一步分析这些问题,以及基于脑的认识论能做什么,又不能做什么。

蒯因和皮亚杰都将认识论视为心理学而不是神经科学的分支。我们也许会问,对大脑运作机制的理解是否能弥补他们看法的缺陷。基于脑的认识论如何解决知识获取的问题呢?这样一种认识论必须是基于进化——也就是自然选择。这是基础,但是不能混淆为我前面提到的进化认识论背后的那种假设。它仅仅是指我们讨论的所有大脑机制都是来自智人的进化进程。这看似平常,却有一些深刻的内涵。一是大脑虽然是知识加工的基本结构,却不是为知识而设计的。进化很有力量,但既没有智能也不存在设计。

我们同意对传统认识论的批判,认为不存在孤立的笛卡尔式的观察者。相反,进化假设正是要求大脑和身体是嵌入环境(或小生境)的。并且,就如我们将看到的,一旦语言在人类进化的过程中涌现出来,我们的知识及其发展,还有我们的进化路径,就依赖于文化。不过正如里切尔森(Peter J.Richerson)和博伊德(Robert Boyd)指出的,文化并不完全等于环境或小生境。我在后面会再讨论这个问题[1]。

前面说了,人类大脑是一个选择系统,而不是设计出来的。智人大脑非常快就进化到了现在的容量,从大约350万年前的南方古猿到现代人类增大了3倍。对增长贡献最大的是前额叶皮质的增大,这部分对判断和计划很重要。折返连接的进化为脊椎动物、哺乳动物和最终的人类大脑提供了对获取知识最为重要的组织结构。由于脑发育大部分是随机而且是后天的——主要受同步激发的神经元会连接到一起的规律影响——没有两个大脑会一模一样,即使是双胞胎。因此,在分析人类大脑的功能和结构时,必须考虑两个方面,即一个是进化,一个是个体大脑发育的详细历史。

大脑连接的形成发育和历史变化受来自身体和环境的信号强烈影响。不管是在胚胎期还是出生后的发育期都是这样。例如,怀孕后期人类胎儿的感知系统能分辨自我产生的活动和来自外部的活动。在出生后和婴儿期,中枢神经系统的突触群会产生大量选择性变化。这些变化在发育的关键时期达到高潮。在这个时期我们发现,例如,头几年的变化将两眼的信号导向眼优势柱(ocular dominance column)——负责响应左眼和右眼输入的结构——从而允许立体视觉。稍后,随着青春期的到来,最初强大的学习多门语言的能力开始消失。这些变化伴随着突触连接的分布和强度的大量变化。实际上,即便在成人的主要神经生理结构建立以后,大脑皮质区域的边界也能剧烈变化,这依赖于身体和环境的输入。大脑皮质的体感区域传递触觉就是典型例子。特定手指感知输入的增加,不仅会导致响应这些手指输入的皮质体感区域的扩大,也会导致与整个手对应的区域边界变化[2]。因此,比如,响应小提琴手左手输入的皮质区域会扩大很多。

大脑发展的动态观和历史观与神经元群选择理论一致。我在这里对其进行了简要回顾,以强调大脑发展的可塑性,这个特性可以说一生都不会停止。不仅每个大脑的精细结构独一无二,神经达尔文主义原则还会直接引出冗余的概念:不同的大脑结构可以实现同样的功能或导致同样的输出。

这些观察对认识论有什么意义呢?第一,极度复杂的人类大脑,其历史的、后天的和冗余的特性依赖于身体和环境输入,最重要的是,还依赖于行动。在神经元群选择理论的最初形式中,曾指出感知分类本身依赖于所谓的全局映射。这是由感官和运动输入和输出共同组成的复杂结构。这个理论认为感官和运动系统对发展感知分类都是必需的。

第二,对大脑发展和功能很关键的折返概念不仅强调行动,还依赖于大脑区域的交互。对于一个选择性的大脑,记忆、想象和思维本身,都依赖于大脑通过折返“同自己说话”。

第三,借助神经达尔文主义的原则,我们也许可以消除围绕着意识的神秘,从而增强自然化认识论。丘脑皮质系统中折返连接的出现,使得处理价值的前记忆系统和较后的针对感知的皮质系统连接起来,从而意识在脊椎动物进化进程得以出现。结果是组成动态核心的折返回路中的大规模整合导致辨识能力的极大增强。由这些神经元交互产生的多种多样的感质就是这种辨识。具备了这种动态辨识大脑结构的动物具有明显的优势,尤其是在收集食物、交配和防御的适应性响应和计划方面。

第四,作为选择性系统,大脑的运作显然不是基于逻辑,而是基于模式识别。这种方法不像逻辑和数学那样是精确的。相反,在有必要时,为了扩大覆盖面,得牺牲一些专业性和精度。比如,早期人类思想借助隐喻进行处理,甚至后来获得了像逻辑和数学思维这样的精确手段后,隐喻仍然是成年人想象力和创造力的主要来源[3]。将不同对象联系到一起的隐喻思维能力来自折返冗余系统的联想特性。隐喻具有极为丰富的暗指能力,但是不像明喻等修辞手法那样明确,既不能被证实也不能被证伪。然而,它们仍然是思维的有力起点,只是必须通过逻辑等手段提炼。它们的特性与选择性大脑对模式形成的运作明显一致。

不仅每个大脑是独一无二的,来自环境的感官输入和动物的动作输出在各个时候都会不一样。这使得大脑和心智不可能有严格的机器模型。记忆要具有动态、再组织的系统特性,不是对场景中所有变量的固定存储,就好像在不同的时间进入熟悉的房间。

以下事实说明了另一个更本质的问题,选择性的大脑必须在价值系统的约束下运作。价值系统是大脑中决定奖惩的进化遗传结构。前面我们已经说过,价值系统的主体是扩散传播神经网络,通过释放特定神经调质或递质来调节突触响应。一个例子就是释放多巴胺的基底核和脑干。训练时释放多巴胺对正面行为的预期很关键。

虽然这种价值系统很重要,它们却仅仅约束行为和感知分类。价值不是类别;分类必须通过个体的行为达成。这些概念与情感及其对知识的影响有着直接或间接的联系。传统认识论除了不得不面对判别问题的常规方面,对情感这样的问题几乎没有关注。而在基于脑的认识论中,神经元群选择理论解释意识的机制是普适性的,它可以应用到所有辨识响应,不管是涉及感知、想象、记忆、感觉和情绪,还是数学计算。很多情况下,这些过程相互影响。至少在初期阶段,大脑行为不能被视为没有情感的像机器一样的计算过程。

如果基于脑的认识论是正确的,那么以前对思维的理解自然就不那么准确。但是我们是怎样形成在科学认识中必需的精确概念的呢?逻辑和数学认识又是怎么来的呢?它们都涉及对于我们知识的增长很重要的精确性。

任何回答这些问题的尝试都必须面对语言问题。像传统认识论处理的主要就是命题和语言项。另外还必须考虑知识和概念在人类历史中的具体发展。我已讨论过高级意识的出现,以及其在语法和词汇出现后的加速发展。发展出关于过去和未来的概念以及拥有社会自我的能力,更多依赖于语言的获取。

人类是具有基于语法的语言的唯一物种。许多学者认为语言是生物演化的产物,有些人甚至认为我们拥有专门的语言获取器官,具有遗传性,并使得我们能给出和识别语法正确的陈述[4]。神经元群选择理论否定这种观点。当然有些大脑区域以及声带和喉腔是演化出来以提高发声和声音识别能力的。但是有证据表明大脑中基底核等部位已能帮助控制皮质和识别动作序列。基底核与运动、感知以及前额叶皮质的相互影响,可能导致了识别感知运动序列的通用能力,即一种“基本语法”。这样,基于语法的真正语言的出现,也许只是这些已经演化出来的能力的延伸。

不管怎样,拥有语言,以及由此出现的文化传播,显然导致了概念能力的大规模扩充。隐喻的语言扩展和联想力能产生出诗和想象,语言也使得逻辑的发展成为可能。逻辑可能源自关系到事物的持续和消失、操作条件的发展和学习运动序列的大脑事件。在语句成分上,它使得蒯因这样的自然化认识论者基于逻辑学家塔斯基(Alfred Tarski)的去引用化(disquotation)概念定义真理:“雪是白的”当且仅当雪是白的时为真[5]。当逻辑发展到最精致的形式时,也最为一般化:替换词汇不影响一阶谓词逻辑句子是否为真。

数学及其与语言的关系问题比逻辑的问题更具挑战性。语言对算术的发展是必需的吗?认为必需的观点也称为强沃夫观点,因语言学家本杰明·沃夫(Benjamin Whorf)而得名[6]。经验证据表明,没有语言能力的婴儿和非人类灵长类动物有能力准确处理包含1~4个物体的集合。此外,对巴西土著蒙杜鲁库人(Munduruku)的研究揭示,他们的语言中没有表示大于5的数字的词。虽然这些印第安人不会做超过5的算术,他们却能对大的对象集合进行比较和“加”。这些发现似乎否定了强沃夫假设,因为没有语言符号也能得到近似的数。有人认为这种能力也许需要人类前额叶皮质神经元的活动,特别是顶内沟(intraparietal sulci,前额叶皮质的浅裂褶皱)。虽然对这个观点存在质疑,但是在短尾猿的前额叶和顶叶已经发现了负责数量的神经元。

结果表明,虽然语言对算术的开始也许不是很关键,它对儿童期的精确计数和算术的出现却很重要。虽然蒙杜鲁库人不会计数,西方儿童在3岁左右却突然认识到用于计数的词汇都指代某个精确数量[7]。从而,人们也许可以选择一种“弱”沃夫假说,虽然这个观点同样受到挑战,但必须进行更深入的分析。伟大的德国数学家克罗内克(Leopold Kronecker)曾说过,“自然数是唯一确切无疑存在的数。它们是主赐予我们的。其余的都是人的工作”[8]。根据我们目前的认识,这个天赋也许仅限于数字3或4。

通过简要回顾各种试图给出知识理论的方法,是否浮现出了一幅图景呢?现在我们已经看到思维超出了语言。但是一旦语言加入进来,思维就会发生爆炸,同时也存在将思维、信念甚至知识与命题等同起来的诱惑。传统认识论没有抵挡住这种诱惑。在寻求证实真信念的过程中,它陷入了一种语言游戏。它的目标远大,但是基础却建立在对我们思考世界和与世界交互的方式的狭隘假设之上。其模型依赖于笛卡尔基础主义(认为存在指令或信息的孤立接收者)或康德的先验和后验思想的混合体,似乎与事实不符。由于没有涉及科学知识和实验,传统认识论忽视了知识的实际发生。

针对这个问题,蒯因提出了自然化认识论。然而,由于将范围局限于表面感受器和物理学,它没有考虑意向性——意识通常是关于事物,甚至是不存在的事物。而意向性是我们获取知识的一个重要方面。扩展神经元群选择理论的意识分析建议扩展自然化观点,不仅考虑意向性,还考虑物理因果与意识体验的关系。通过对演化出来约束大脑的选择系统的价值系统的研究,这个理论也能将情感体验与知识联系起来。

如果基于脑的认识论是正确的前进方向,它能认识到什么?又能得出多少东西呢?基于脑的认识论关注知识的多样来源。它承认自然选择的首要作用,但是并不试图单独用进化去解释行为。相反,它强调大脑结构和动力学的后天发生。根据这个观点,大脑的发育依赖于在世界中的行动,也正因为如此,每个大脑都是独一无二的。大脑的模式识别先于逻辑,甚至早期思维也是通过类似于隐喻的特征构造识别过程而具有创造性。这样的过程并非无关于情感。事实上,对适应性行为的进化很重要的价值系统的约束,使得情感体验成为知识获取的必要辅助,甚至在后来逻辑和形式分析占据主导后也是这样。

这个立场让我们得以基于大脑、身体和世界的互动来理解感知分类、概念和思维的起源。它为想象和记忆等对知识获取很关键的过程也提供了深入理解。最后,通过提供一个可检验的意识模型,它澄清了物理学和意识思想的关系。

在超越传统认识论的狭隘范围时,基于脑的认识论必然考虑分析幻想、记忆虚构和神经心理障碍等导致知识失真的一切。神经科学的进展为这些领域投入了新的曙光,这将在后面的章节考虑。

大脑科学很有力,但是也有局限。它对大脑运作机制的探索还处于初级阶段。此外,对于大脑如何产生出语言的认识还刚刚开始。语言,可以说是操作知识最有力的工具,既推进了问题,也使问题更复杂。我冒险揣测:即使我们能精确记录和分析人构造句子时数百万神经元的活动,我们也无法仅仅基于对神经纪录的推断准确给出句子的内容。我们能制造出有这种功能的“脑苷脂(cerebroscope)”的,可能面临着每个大脑的复杂性、冗余性和独一无二的历史因果路径等不可逾越的困难。然而,通过神经科学的探索,对于我们获取知识的方式,我们肯定能得出重要的总体思想[9]。

基于脑的认识论的直接应用还有另一个局限,关系到各种文化的常规问题。我们必须避免自然化谬误,并承认“应当”不是来自于“是”[10]。对于自然我们加入了我们习得之性的产物[11]。对自然以及道德和美学的完全的还原论科学解释,目前似乎还做不到。文化因素在决定信念、期望和目的时扮演了关键角色。就像里切尔森和博伊德所指出的,人类进化伴随着文化的协同进化,这提供了快速有力改变知识、情感和行为基础的手段[12]。

最后,我们必须认识到真理是多种多样的。科学关心的是可检验的真理。数学真理基于形式化证明和同义反复。蒯因将逻辑真理定义为当我们用其他语句替代其简单语句时仍然为真的语句集。历史真理更难确立,依赖于它们对复杂情形下的唯一事件的描述。对这些真理的验证是多样的,但是对于科学,它们可以通过预测证实(如果可能的话),或者像赫胥黎(T.H.Huxley)所指出的那样,通过“事后预言(retrospective prophecy)”过程验证——类似于休谟(Sherlock Holmes)著名的推断技巧的线索分析[13]。

那么认识论如何应对所有的反对意见呢?对我来说,要认为其已死亡似乎过头了一点。然而,即便我们将经验科学作为它的避难所,我们还是必须承认我们与知识的知识还相距甚远。即使我们承认基于科学的认识论是最有希望的方向,我们当下也必须满足于各种方法的混合。这是比传统方法更为谦虚和宽大的立场,但是我认为它会更富成果和适应性。

有了这个背景,我们也许能讨论一下人类知识的严重分裂,并考虑一下它们是否能够弥合。