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神经科学与当代意识研究的新进展

时间:2005-05-17 01:14来源:中国社会科学院院报 作者:bioguider 点击: 1284次

神经科学与当代意识研究的新进展
                                                            中国科技大学  洪进


    意识问题(不是指哲学本体论,主要从微观、认知神经科学和认识论的角度来分析个体意识的有关问题和研究进展)是一个古老的哲学和心理学问题。随着20世纪初行为主义心理学和实证主义哲学思潮的盛行,意识问题曾经或被视为无法进行科学研究的主观对象,或被视为虚假的形而上学问题,意识研究也一度陷入深刻的危机之中。然而,50年代认知科学和功能主义哲学的异军突起,意识问题又逐渐引起人们的兴趣;60~70年代以后,由于神经科学的迅速发展和克里克等人的不懈努力,意识研究重新引起人们的关注,尤其是90年代以来,意识问题已成为国际学术界讨论的热点之一,研究成果十分丰富,一些国际性权威期刊(如《自然》《科学》《科学美国人》等)也十分关注这一领域的研究进展。克里克与视觉意识的实验研究
     自50~60年代以来,神经科学在理论和技术手段方面都取得了空前的进展。50年代,霍奇金(A.Hodgkin)等人提出了轴突兴奋的离子理论;60年代以后,随着微电极技术结合细胞内染色技术的广泛应用、突触传递和神经递质与受体相互作用的揭示、第二信使学说的提出,神经生理学在神经系统的各个层次和水平上的研究都得到了迅速发展;近三十年现代脑成像(BrainImaging)技术的发展使人类在科学史上第一次观察到人脑内的意识过程,更精确地理解了脑的复杂功能。神经科学的发展已为克里克等人关于意识的实验研究提供了基本的技术前提。
     在现代意识研究的历史上,克里克(Fran鄄cisCrick)发挥了关键作用,他将意识从哲学上的玄学问题变为一个自然科学的经验问题。70年代初,克里克前往美国索尔克研究所(SalkInstitute)工作,致力于意识特别是视觉系统中意识现象的研究。克里克曾在《科学美国人》1980年、1992年两期脑专辑中撰文讨论意识问题,并不遗余力地倡导和从事意识的实验研究。
     从基本的理论立场来看,克里克反对在认知科学研究中颇为流行的功能主义哲学倾向。他认为,要了解功能,必须研究结构;要理解人类认知和意识,必须研究神经元和脑的内部结构和生理机制。1990年,克里克与他的主要合作者加州理工学院的神经科学家科克(ChristofKock)发表了一篇极为重要的论文———《走向关于意识的神经生物学理论》。他们在文章中力排众议,宣称研究意识问题的时机已经成熟。他们断言,人们如果继续把脑看作为黑箱,那么就不可能期望真正地理解意识,只有通过研究神经元以及它们之间的相互作用,才能积累以实验为基础的、明确的知识,并建立真正科学的意识模型,而这种模型类似于用DNA来传递遗传信息的模型。1994年,《惊人的假说》一书出版,克里克在书中全面地阐释了自己的意识观。
     从目前意识研究的现状来看,有关的实验研究主要集中于哺乳动物的视觉系统,这种现象也是与克里克和科克的选题和研究思路直接相关的。正是这一全新的研究角度的确定,加上众多科学家的共同努力,“视觉意识”(Visualawareness)的研究已在许多方面取得了引人注目的成就。例如实验研究基本上揭示了哺乳动物的视觉生理过程,即有机体感知或觉察的过程是视觉通路不同层次的神经元在脑的参与下进行信息加工的过程,最终的视觉图像是脑在视觉系统的各个水平上进行选择和改造的结果。
     但是一个更为重要也更为困难的问题是:脑是如何从分离的视觉信号形成关于物体的整体表象的?有实验表明,在猫的视觉皮层内的神经元之间发现有相关性激发,它常常是以一种韵律方式发生的,其频率在35~75赫的范围内。因此克里克和科克认为,这种韵律性和同步性的激发可能是视觉意识的神经相关物,它可能起着把与同一物体有关的、在不同皮层区内的活动整合在一起的作用。他们进一步指出,这一视觉意识过程的实质就是注意和短时记忆结合的过程:短时记忆提供信息加工的必要刺激,注意则是排除无关刺激,造成某类神经元的同步发放或振荡。当然这一假说还存在很大的争论,需要进一步的实验证明。
     关于意识实验研究的哲学思考
     当70年代克里克刚开始从事意识的实验研究时,几乎所有的科学家都对此不以为然。然而,在克里克、科克和其他一些科学家的持续努力下,意识问题已成为神经科学中引人注目的热点问题,有关的理论和假说也相继出现,除了早期的艾克尔斯和斯佩里的理论之外,还有埃德尔曼(GeraldEdelman)的神经达尔文主义、彭罗斯(RogerPenrose)基于量子理论的微管学说等,人们也由此加深了对意识内在机制的理解。总之,克里克等科学家的开创性工作已为意识研究开拓出一条充满希望的新路。
     但是,正如美国哲学家丹尼特(D.Dennett)指出的:“人类的意识大概是最后的未解之奥秘了。……时至今日,意识是唯一常常使最睿智的思想家张口结舌、思绪混乱的论题。”意识实验研究才刚刚开始,其中还存在许多问题。例如,华盛顿大学的查默斯(DavidJ.Chalmers)将有关意识的问题分为容易的问题和困难的问题,所谓容易的问题是指脑的生理过程,而困难的问题则是这些生理过程如何引起了主观的感受。查默斯认为现在关于意识的研究针对的是容易的问题,而未能解释困难的问题,这一观点已引起克里克等人的注意,并就此展开了热烈的讨论。的确,我们目前所谈的更多的是脑科学而非意识科学,脑过程不能等同于意识过程,意识过程也可能无法完全还原为神经事件。因此,在意识的科学研究中,还需要更多更新的新观念和新手段,需要更多学科的交叉合作和共同攻关。
     除了实验科学方法之外,哲学分析的方法在意识研究中依然可以发挥积极的作用。就目前而言,哲学家们在迎接这一挑战时,可以考虑三个方面的工作。第一,梳理意识研究的历史,澄清已有的概念和理论。哲学家们有必要反思意识研究中的基本概念和理论,考察它们的来龙去脉,澄清其使用上的混乱,为意识研究提供一个净化了的语言和思想环境。第二,把握意识实验研究的最新成果,为“形而上”的研究打下坚实的“形而下”的基础。第三,为各门学科架设沟通、综合的桥梁,并在更为综合性的层次上探索意识的真谛。
     因此,笔者认为,哲学思维可以提出一种关于意识的综合性解决方案,它将涉及生物学的、心理学的、社会的三个方面的要素,并遵循以下四个基本原则:(1)自然性原则。其核心含义是以“脑隐喻”代替“计算机隐喻”。(2)系统性原则。它强调神经系统或大脑的整体功能、意识过程的自组织性和功能统一性,但不排斥适度还原的有效合理性。(3)信息加工原则。人类意识的本质就在于其信息处理的内在机制。(4)动态性原则。一方面,脑和意识都是长期进化的产物;另一方面,意识状态包含一系列信息的加工、传递、转化和反馈的运动过程,表现为一种具有自我调节能力的动态平衡。
     总之,关于人类意识实验研究的新进展对我国哲学界可能还略显陌生,但是,“今天在神经生物学中占统治地位的问题是精神和脑之间的关系问题”(克里克,科克:《意识问题》),实验科学已侵入哲学的传统领地,哲学应该在这方面做出自己应有的贡献。
 

(责任编辑:泉水)
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