经科学研究及趋势

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本文作者：尤洋工作单位：山西大学

“认知神经科学的发展趋势，是从关注大脑神经生物活动到关注大脑的高级认知功能;从关注部分层面到关注全脑层面;从关注脑活动与行为的关系开始到关注动态考察脑结构和功能的发育;从关注脑和外在行为开始到关注‘基因和环境———脑———行为’。”［2］因此，由于认知神经科学本身所具有的研究复杂性，使得对其的哲学研究也从一开始表现出差异。神经哲学(Neurophilosophy)和神经科学哲学(PhilosophyofNeuroscience)就成为当代认知神经科学哲学研究的两类不同称谓，而这个领域中的工作也常常因为关注焦点和研究兴趣不同而被划分至两个不同的研究范式之中。神经哲学，顾名思义，是以哲学的视野来审视神经科学学科内部的概念和主题，或者说对神经科学的研究内容给予哲学式的解读和讨论。按照这样的理解，传统的哲学研究方法和问题就自然而然地渗透进这种研究范式之中。比如一方面，它尝试使用来自神经科学中的信息来探讨宽泛的哲学问题，包括传统上属于心灵哲学研究视域下的身心(mind－body)问题等研究主题。另一方面，神经哲学研究范式的出现也从客观上深化了哲学与神经科学二者研究之间的关联。基于神经哲学中的理论往往建立在神经科学的发现基础上，这些理论往往内在地表现出唯物的特征，也就是诉诸大脑的结构和功能去解释感觉、知觉、记忆等精神现象以及语言的脑机制问题。通过肯定身体与行为的联系就将思想、情感等精神现象与物理性质的身体连接起来，与此同时，包括fMRI(功能性核磁共振成像)、PET(正电子发射断层扫描)以及脑损伤研究方法等实证研究就进一步地将认识论中的传统问题(如感觉、直觉、记忆、推理等)脑认知化，从而使神经哲学显现出自然主义的研究态度。这样一来，在研究基点上包括在观点和立场上自然地对立于试图依据心灵和思想去解释精神的唯心论、二元论以及功能论中的部分理论。当然，神经哲学的关注点仍然在于传统的主流哲学问题上，比如什么是情感、什么是愿望的本质、什么是道德认知的神经基础，类似这样的问题依然构成了神经哲学的主要内容，但是毫无疑问，这些传统的哲学问题被赋予了更多的有关神经科学的经验发现，而且对这些问题的回答也受到了相关神经系统研究成果的支持与限制。神经科学哲学，科学哲学的新兴研究领域，它更多地使用了源自于科学哲学的严格概念和研究方法去分析和解释神经科学的内容和成果，也因此在研究主题和研究内容上相比神经哲学来说要更加集中和收敛。随着神经科学最近20年来获取了越来越多的关注和成就，特别是受到最近有关脑认知发现的显著增加的鼓励，神经科学哲学开始作为一个正在兴起的研究领域在整个科学哲学研究当中凸显出来，并受到越来越多的科学哲学家的关注和介入。这一情景出现的主要原因就在于:一方面，“过去的30年当中科学哲学表现出越来越强烈的局域性，关注点从科学行为的一般特征转换到具体的特定学科的概念、问题和难点上。”［3］另一方面，“认知和计算神经科学持续地关涉和影响了人文学科传统上所强调的问题，包括意识的本质、行为、知识和规范性，特别是有关大脑结构和功能的经验发现表明自然主义的方法可以在传统的哲学命题上得到详细的应用，而不仅仅是抽象的哲学思考”［3］，这就为神经科学哲学的出现打开了大门。由此，尽管传统的哲学包括心灵哲学的分析方法，相当程度上仍然停留在对精神和主体自我存在的抽象思考之上，但新兴的神经科学哲学则更多地借鉴了来自于神经科学的实证研究，从而表征出了自然主义的研究特征，或者说是一种自然化的哲学研究。从另一个角度来看，“神经科学哲学”与“神经哲学”之间的区分还可以由两个范式内探讨的问题加以区分。“如果说神经科学哲学关注了神经科学中的基本问题，那么神经哲学则关注了神经科学的概念对传统哲学问题的应用。这样，探索神经科学理论中使用的不同的表征概念就是前者的适用范围，而检查神经逻辑综合症的应用就是后者的例子。”［3］具体来看，与神经哲学主要关注于什么是情感和什么是愿望以及什么是道德认知的神经基础相比，神经科学哲学则主要倾向于从有关神经科学内部提问传统的哲学问题，并就这些问题进行形而上学的回答。这样的问题就包括:什么是神经科学的发现与解释?什么是神经科学的表征和解释机制?对此，既可以用描述的方式加以回答又可以用规范的方式给予分析。依照前者，神经科学哲学就演化为一种对认识机制的自然主义的说明，它将对传统的心理学研究给予支撑;依照后者，神经科学哲学就过渡为一种认识论的替代，尽管并非所有的认识机理都能够获得有效的建构。综上所述，当代神经科学与脑认知研究的蓬勃兴起在回答和解决人类认知功能机制的同时也从客观上充实和支持了认知神经科学哲学的研究内容，以神经元和脑组织结构为研究对象的神经科学就与哲学特别是科学哲学联系起来，成为当代科学哲学发展的前沿领域。认知神经科学哲学的两种范式尽管在研究方法和关注问题上存在差异，但是其研究的出发点和理论基点毫无疑问是相同的。从哲学特别是认识论的角度来看，认知神经科学哲学的出现很大程度上是一种探讨人类认识机制的必然过程，毕竟相较于传统的拷问内心的心灵反思，认知神经科学哲学“使得我们在人类历史上第一次能够直接看到大脑的认知活动，即大脑在进行各种认知加工时的功能定位和动态过程”［4］，而这显然就成为认知神经科学出现在哲学领域的直接推动力。这样，以心理加工的神经机制研究为基础、以思维和大脑结合的神经研究为目标、以心理和认知功能在大脑中实现为核心问题，认知神经科学哲学的出现和繁盛就成为当代科学哲学发展的一种必然趋势。

认知神经科学哲学的关注问题

当代认知神经科学哲学的出现明显受到了认知神经科学的鼓励和支持，而后者的出现则源于认知科学和神经科学的成功，正是在二者共同作用的基础上，人类探索认知活动的脑机制成为可能。随着人类社会发展对智能信息系统越来越高的需求，认知科学的诸多核心学科分支，如认知心理学、人工智能和人工神经网络的研究，都意识到在各自研究领域内出现的难点需要在统一的脑认知平台上加以解决。由此诞生出的认知神经科学在充分汲取认知科学营养的同时，也开始形成自己的独特问题和理论，而对这些理论的形而上学思考就构筑起当代认知神经科学哲学思考的主要问题。1．认知功能定位。认知功能定位理论在认知神经科学哲学研究中的凸显源自于最近20年来的神经影像技术的突飞猛进，这其中最有代表性的手段和方法就是fMRI和PET技术。但是与此前的脑损伤研究相类似，神经影像研究同样遇到了挑战和质疑。其中最主要的就是大脑皮层中有许多不同的细胞群负责和控制不同的肌体，然而无论是脑损伤还是神经影像研究都暗含一种假设，即存在着单一的皮层区域和细胞结构控制和负责了有机体的某一种构成性功能。但这一假设受到了诸多神经科学哲学家的质疑，认为其过分依赖于单一区域控制前提。他们认为脑处理过程行为应该是一个整体过程，大脑的绝大多数区域都涉及认知行为过程本身，而绝不仅仅只是局部区域，此前的定位理论不过是将功能与效果相混淆。应该说，这一解释实际上是符合复杂论和整体论原则的，大脑的复杂认知过程绝不仅仅是各部位的简单堆积和组合，因此从这一观点来看，定位理论确实先在地表现出了还原论和物理主义的思想，但是鉴于大脑研究的特殊性，在实际研究中确实又需要将大脑进行适当的还原和定位，因此有关认知功能定位理论的争论也将在认知神经科学哲学中长期存在下去。2．意识解释。意识问题是心灵哲学的一个重要研究议题，但最近开始频繁出现在认知神经科学哲学和脑认知研究中，特别是有关意识的本质以及意识等同理论。一些哲学家认为意识经验是主观的，永远不可能等同于客观的科学理解。但是这样一来，意识就成为一种无法得到解释的主观现象，而这显然就脱离了科学的讨论范围，甚至是哲学的。更多的哲学家则主张一种等同理论，即意识等同于一种可解释的神经物理属性，而心理状态可以被视为特殊的物理状态。但如此一来意识的大脑处理解释将在大脑处理和意识经验之间留下“解释鸿沟(Ex-planatoryGap)”。也就是说，尽管心物相互作用问题得到解释，但是将意识等同于物理状态，并不能让人理解为什么大脑皮层的处理过程能够产生人的意识复杂性与意识经验问题。由此，如何看待意识的本质?是否意识来源于大脑中细胞分子的神经机制?意识仅仅是人的心灵产物还是一种综合神经反馈?类似这样的问题就成为有关意识研究的重要议题并受到越来越多哲学家的关注。比如塞尔就指出，“意识问题研究首先需要探索与意识相关的神经活动，并去证实意识活动与神经事件间的必然因果关系，最后需要发展出包含若干法则的理论来说明神经活动与意识之间的因果转化。”［5］3．大脑的计算与表征。有关将大脑与计算机对比联系的思想实际上在神经科学研究当中早有出处，20世纪30年代起计算神经科学就与人工智能研究紧密地联系在一起。以沃尔特•皮茨(WalterPitts)和沃伦•麦卡鲁(WarrenMcChulloch)为代表的研究人员则发展出了最初的人工智能神经网络。皮茨和麦卡鲁的工作建立在神经元可以执行解释认知的逻辑计算的假设基础上，并使用神经元发展出用于计算的逻辑门(LogicGate)。其后，人工智能的认知主义和联结主义范式成为科学哲学家研究和反思的对象。最近，认知神经科学哲学对神经计算与表征的研究方式大多采纳了根据表征转换来假定计算定义的方式。因此，大多数关注计算与表征的问题实际上都是有关表征分析与看待的问题。尽管在谈论问题上有所区别，但是可以将这些问题的关涉内容划分至三类:即，关注表征结构的问题、关注表征句法的问题以及关注表征语义的问题。具体来看，“关注表征结构的问题就是指一个具有句法和语义学的神经系统如何得到建构?关注表征句法的问题就是指该系统中表征的形式是什么或应该是什么，以其形式为基础各种表征如何相互作用?关注表征语义的问题就是指表征如何能够表征，表征如何具有内容及意义?”［6］4．神经科学的解释机制。有关神经科学的解释机制问题目前在认知神经科学哲学的研究中逐渐引发了争议。通常来说，这一解释机制主要分为两类:机械论与还原论。神经科学的机械论解释往往具有因果性，其目的在于论述构成部分及其行为如何因果性地解释了某一特定现象。与机械论的解释机制相比，还原论的解释机制就是神经科学中的另一个主要解释模式。神经科学中的还原论主要体现在高低层次间的理论与实体解释上，例如，用低层次理论解释高层次理论，主张高层次的“实体”只不过是低层次实体的组合等等。与机械论的因果性相比，还原论则更加强调了层次性，特别是强调了在高层次与低层次之间的转换与递归。但无论是机械论抑或是还原论，本质上都具有无法回避的缺陷，前者过分地强调了因果关系，因而忽视了导致行为的其他事实上的复杂性与非决定性，而后者则突出了层次性和决定性，忽视了高层次与低层次理论之间的互动关系，特别是还原过程中的遗失现象，因此如何理解当代神经科学的解释机制，如何定位机械论、还原论以及新兴的动态系统理论，就成为认知神经科学哲学趋待面对和解决的一个重要论题。综上所述，当代认知神经科学哲学对认知功能定位、意识解释、大脑的计算与表征以及解释机制等问题进行了较为充分的讨论，重点关注了包括感觉、知觉、记忆、语言、意识在内的一系列神经科学中的核心概念，相继运用了诸多来自认知心理学、计算建模、动物实验技术、脑损伤定位、神经病学中的实证方法，深入地分析了传统认识论所回避的“大脑－心灵”的关系问题，因而在当代科学哲学研究中获取了巨大的成功。当然，除了上面提到的关注问题之外，事实上还存在着其他的研究议题。比如，有关“解释”所引发的问题(即什么样的现象可以在神经科学中得到解释?什么构成了神经科学的充分解释?)、有关“理论结构”所引发的问题(神经科学理论的结构是什么?神经科学理论如何表征?)、有关计算、模拟与神经网络问题(计算机多大程度上可以模拟大脑?模拟和解释之间的区别是什么?)，类似这样的问题实际上在认知神经科学哲学的讨论中不绝于耳，它们在丰富该学科的理论议题的同时也对学科的建构和发展起到了巨大的推动作用。

认知神经科学哲学的发展趋势

当代认知神经科学哲学的发展建立在神经科学的成果之上，致力于理解认知神经科学作为一门学科所承载的目标、分析它所使用的研究方法与技术、解读它建构理论所使用的推理与假设、思考它应用过程中面临的限制和隐患、探索它在解读心脑问题中使用的理论概念与背景。因此，认知神经科学哲学就是对认知神经科学研究的哲学分析和思考，它的出现和发展就与神经科学紧密地联系在一起，并为后者的发展提供了精神支持和智力引导。当然这里有必要指出的是，哲学思考并不能取代神经科学研究，为神经科学提出理论也并不是哲学的任务，“哲学只能在可以澄清心灵的概念以及与相关概念形成逻辑语法关联网络的意义上研究心灵的本质，这是哲学的领域。……神经科学只能在可以探究我们的心理和行为能力以及行使这些能力的神经基础的意义上研究心灵的性质。哲学事业和神经科学事业完全不同，而且后者以前者为前提，因为关于心灵的概念和相关心理概念的含糊和混淆会妨碍对神经科学的问题和解决方案的描述和理解。”［7］具体来看，认知神经科学哲学的发展趋势主要表现在以下几个方面:其一，认知神经科学哲学将关注个体意识与行为现象的整合。大量的研究表明，个体在认知、情感上的差异将导致其意识与行为现象整合的差异，这些差异会反映在神经活动的功能－结构的关系解读上。因此，在个体水平上揭示不同层次活动之间的意识与行为的对应和相互作用关系，将有助于认知神经科学哲学的整体发展。具体来看，这种整合可以表现为:在意识层面上分析不同语境下的心理与行为;在认知层面上分析行为的信息加工机制;在神经层面上解读信息加工的脑处理机制，从而最终构成认知神经科学哲学的研究主题。其二，认知神经科学哲学将关注伦理与道德的研究。对神经伦理的思考目前已经出现在神经科学哲学研究领域内，并展现出独特的研究视角和方法。总体来看，神经伦理研究既涉及借助神经科学的数据来理解道德认知，也存在使用道德伦理来规范神经科学的应用。比如，神经伦理学关注了神经逻辑损伤患者的治疗和对待，关注了“读心术”技术对心灵内容的解读和伤害，关注了神经科学研究中动物实验的伦理现状。另一方面，神经伦理学则试图扩大研究范围，将研究对象扩展到儿童和老年人身上，试图解读儿童神经发育以及老年人神经衰退现象，试图解释遗传与环境如何相互作用共同决定大脑的活动模式。其三，认知神经科学哲学与传统社会科学的交叉。近来的认知成果表明，对大脑活动的研究绝不能是孤立地处于密闭容器中的缸中之脑式的研究，因此必须要将研究对象放置于处于各种社会关系交织的社会环境中，只有这样研究成果才是有意义和符合认知结果的。而处于社会环境中的人就受到了经济、政治、法律、社会规范的约束和限制，而对这些规范的认同和执行就建立在人的心理与意识基础之上。很显然，认知神经科学哲学显现出的与传统社会科学的交叉有助于我们在脑层面机制上认识人的社会特征及其本质。其四，认知神经科学哲学与计算神经科学的交叉。计算神经科学旨在探讨心理过程的神经机制，也就是大脑的运作如何造就心理或认知功能，因此有关计算模型的运用在计算神经科学的发展中起了重大的作用。目前，大脑计算与模拟问题开始广泛出现在认知神经科学哲学的研究论域中。根据认知理论和神经活动的相关知识来建立计算模型，通过对模型进行多数据的处理和分析，就有助于回答和解释单神经元的建模、感观处理以及行为网络等神经现象，从而有助于回答结构－功能间的本质关系。综上所述，当代认知神经科学哲学的发展受到了神经科学的推动和支撑，同时也受到了心理学、社会科学、计算科学等相关学科的影响和关涉。因此，有关认知神经现象的实证研究和概念研究常常同时出现在该领域内。一方面，神经科学的实证需求就要求神经科学哲学能够确证相关神经系统结构和活动的事实，解释感知觉、记忆、运动控制、语言、学习、情绪等功能的可能条件，这样认知神经科学哲学就不可避免地充斥了大量的来自神经科学的概念、术语和实证方法，从而表现出强烈的自然主义的态度;另一方面，来自神经科学的概念研究就先在性地容纳了包括意识、解释以及心灵感受问题等哲学命题，从而为哲学的形而上学思考铺平了道路，并成为哲学的适宜领域，这样认知神经科学哲学就能够解释有关结构与功能、语言与思维等一系列传统的哲学问题，进而回答心脑的关系问题。当然，在这里我们有必要指出，无论认知神经科学哲学表征出的是自然主义的立场抑或是传统的形而上学思考，有一点是明确的，那就是它的出现为人类解决长久以来的认识困境，揭示心灵与大脑的关系提供了最合理和充分的认知理由，而这显然就是当代认知神经科学哲学出现和繁盛的根由所在。