經科學研究及趨勢

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本文作者：尤洋工作單位：山西大學

“認知神經科學的發展趨勢，是從關注大腦神經生物活動到關注大腦的高級認知功能;從關注部分層面到關注全腦層面;從關注腦活動與行為的關系開始到關注動態考察腦結構和功能的發育;從關注腦和外在行為開始到關注‘基因和環境———腦———行為’。”［2］因此，由于認知神經科學本身所具有的研究復雜性，使得對其的哲學研究也從一開始表現出差異。神經哲學(Neurophilosophy)和神經科學哲學(PhilosophyofNeuroscience)就成為當代認知神經科學哲學研究的兩類不同稱謂，而這個領域中的工作也常常因為關注焦點和研究興趣不同而被劃分至兩個不同的研究范式之中。神經哲學，顧名思義，是以哲學的視野來審視神經科學學科內部的概念和主題，或者說對神經科學的研究內容給予哲學式的解讀和討論。按照這樣的理解，傳統的哲學研究方法和問題就自然而然地滲透進這種研究范式之中。比如一方面，它嘗試使用來自神經科學中的信息來探討寬泛的哲學問題，包括傳統上屬于心靈哲學研究視域下的身心(mind－body)問題等研究主題。另一方面，神經哲學研究范式的出現也從客觀上深化了哲學與神經科學二者研究之間的關聯。基于神經哲學中的理論往往建立在神經科學的發現基礎上，這些理論往往內在地表現出唯物的特征，也就是訴諸大腦的結構和功能去解釋感覺、知覺、記憶等精神現象以及語言的腦機制問題。通過肯定身體與行為的聯系就將思想、情感等精神現象與物理性質的身體連接起來，與此同時，包括fMRI(功能性核磁共振成像)、PET(正電子發射斷層掃描)以及腦損傷研究方法等實證研究就進一步地將認識論中的傳統問題(如感覺、直覺、記憶、推理等)腦認知化，從而使神經哲學顯現出自然主義的研究態度。這樣一來，在研究基點上包括在觀點和立場上自然地對立于試圖依據心靈和思想去解釋精神的唯心論、二元論以及功能論中的部分理論。當然，神經哲學的關注點仍然在于傳統的主流哲學問題上，比如什么是情感、什么是愿望的本質、什么是道德認知的神經基礎，類似這樣的問題依然構成了神經哲學的主要內容，但是毫無疑問，這些傳統的哲學問題被賦予了更多的有關神經科學的經驗發現，而且對這些問題的回答也受到了相關神經系統研究成果的支持與限制。神經科學哲學，科學哲學的新興研究領域，它更多地使用了源自于科學哲學的嚴格概念和研究方法去分析和解釋神經科學的內容和成果，也因此在研究主題和研究內容上相比神經哲學來說要更加集中和收斂。隨著神經科學最近20年來獲取了越來越多的關注和成就，特別是受到最近有關腦認知發現的顯著增加的鼓勵，神經科學哲學開始作為一個正在興起的研究領域在整個科學哲學研究當中凸顯出來，并受到越來越多的科學哲學家的關注和介入。這一情景出現的主要原因就在于:一方面，“過去的30年當中科學哲學表現出越來越強烈的局域性，關注點從科學行為的一般特征轉換到具體的特定學科的概念、問題和難點上。”［3］另一方面，“認知和計算神經科學持續地關涉和影響了人文學科傳統上所強調的問題，包括意識的本質、行為、知識和規范性，特別是有關大腦結構和功能的經驗發現表明自然主義的方法可以在傳統的哲學命題上得到詳細的應用，而不僅僅是抽象的哲學思考”［3］，這就為神經科學哲學的出現打開了大門。由此，盡管傳統的哲學包括心靈哲學的分析方法，相當程度上仍然停留在對精神和主體自我存在的抽象思考之上，但新興的神經科學哲學則更多地借鑒了來自于神經科學的實證研究，從而表征出了自然主義的研究特征，或者說是一種自然化的哲學研究。從另一個角度來看，“神經科學哲學”與“神經哲學”之間的區分還可以由兩個范式內探討的問題加以區分。“如果說神經科學哲學關注了神經科學中的基本問題，那么神經哲學則關注了神經科學的概念對傳統哲學問題的應用。這樣，探索神經科學理論中使用的不同的表征概念就是前者的適用范圍，而檢查神經邏輯綜合癥的應用就是后者的例子。”［3］具體來看，與神經哲學主要關注于什么是情感和什么是愿望以及什么是道德認知的神經基礎相比，神經科學哲學則主要傾向于從有關神經科學內部提問傳統的哲學問題，并就這些問題進行形而上學的回答。這樣的問題就包括:什么是神經科學的發現與解釋?什么是神經科學的表征和解釋機制?對此，既可以用描述的方式加以回答又可以用規范的方式給予分析。依照前者，神經科學哲學就演化為一種對認識機制的自然主義的說明，它將對傳統的心理學研究給予支撐;依照后者，神經科學哲學就過渡為一種認識論的替代，盡管并非所有的認識機理都能夠獲得有效的建構。綜上所述，當代神經科學與腦認知研究的蓬勃興起在回答和解決人類認知功能機制的同時也從客觀上充實和支持了認知神經科學哲學的研究內容，以神經元和腦組織結構為研究對象的神經科學就與哲學特別是科學哲學聯系起來，成為當代科學哲學發展的前沿領域。認知神經科學哲學的兩種范式盡管在研究方法和關注問題上存在差異，但是其研究的出發點和理論基點毫無疑問是相同的。從哲學特別是認識論的角度來看，認知神經科學哲學的出現很大程度上是一種探討人類認識機制的必然過程，畢竟相較于傳統的拷問內心的心靈反思，認知神經科學哲學“使得我們在人類歷史上第一次能夠直接看到大腦的認知活動，即大腦在進行各種認知加工時的功能定位和動態過程”［4］，而這顯然就成為認知神經科學出現在哲學領域的直接推動力。這樣，以心理加工的神經機制研究為基礎、以思維和大腦結合的神經研究為目標、以心理和認知功能在大腦中實現為核心問題，認知神經科學哲學的出現和繁盛就成為當代科學哲學發展的一種必然趨勢。

認知神經科學哲學的關注問題

當代認知神經科學哲學的出現明顯受到了認知神經科學的鼓勵和支持，而后者的出現則源于認知科學和神經科學的成功，正是在二者共同作用的基礎上，人類探索認知活動的腦機制成為可能。隨著人類社會發展對智能信息系統越來越高的需求，認知科學的諸多核心學科分支，如認知心理學、人工智能和人工神經網絡的研究，都意識到在各自研究領域內出現的難點需要在統一的腦認知平臺上加以解決。由此誕生出的認知神經科學在充分汲取認知科學營養的同時，也開始形成自己的獨特問題和理論，而對這些理論的形而上學思考就構筑起當代認知神經科學哲學思考的主要問題。1．認知功能定位。認知功能定位理論在認知神經科學哲學研究中的凸顯源自于最近20年來的神經影像技術的突飛猛進，這其中最有代表性的手段和方法就是fMRI和PET技術。但是與此前的腦損傷研究相類似，神經影像研究同樣遇到了挑戰和質疑。其中最主要的就是大腦皮層中有許多不同的細胞群負責和控制不同的肌體，然而無論是腦損傷還是神經影像研究都暗含一種假設，即存在著單一的皮層區域和細胞結構控制和負責了有機體的某一種構成性功能。但這一假設受到了諸多神經科學哲學家的質疑，認為其過分依賴于單一區域控制前提。他們認為腦處理過程行為應該是一個整體過程，大腦的絕大多數區域都涉及認知行為過程本身，而絕不僅僅只是局部區域，此前的定位理論不過是將功能與效果相混淆。應該說，這一解釋實際上是符合復雜論和整體論原則的，大腦的復雜認知過程絕不僅僅是各部位的簡單堆積和組合，因此從這一觀點來看，定位理論確實先在地表現出了還原論和物理主義的思想，但是鑒于大腦研究的特殊性，在實際研究中確實又需要將大腦進行適當的還原和定位，因此有關認知功能定位理論的爭論也將在認知神經科學哲學中長期存在下去。2．意識解釋。意識問題是心靈哲學的一個重要研究議題，但最近開始頻繁出現在認知神經科學哲學和腦認知研究中，特別是有關意識的本質以及意識等同理論。一些哲學家認為意識經驗是主觀的，永遠不可能等同于客觀的科學理解。但是這樣一來，意識就成為一種無法得到解釋的主觀現象，而這顯然就脫離了科學的討論范圍，甚至是哲學的。更多的哲學家則主張一種等同理論，即意識等同于一種可解釋的神經物理屬性，而心理狀態可以被視為特殊的物理狀態。但如此一來意識的大腦處理解釋將在大腦處理和意識經驗之間留下“解釋鴻溝(Ex-planatoryGap)”。也就是說，盡管心物相互作用問題得到解釋，但是將意識等同于物理狀態，并不能讓人理解為什么大腦皮層的處理過程能夠產生人的意識復雜性與意識經驗問題。由此，如何看待意識的本質?是否意識來源于大腦中細胞分子的神經機制?意識僅僅是人的心靈產物還是一種綜合神經反饋?類似這樣的問題就成為有關意識研究的重要議題并受到越來越多哲學家的關注。比如塞爾就指出，“意識問題研究首先需要探索與意識相關的神經活動，并去證實意識活動與神經事件間的必然因果關系，最后需要發展出包含若干法則的理論來說明神經活動與意識之間的因果轉化。”［5］3．大腦的計算與表征。有關將大腦與計算機對比聯系的思想實際上在神經科學研究當中早有出處，20世紀30年代起計算神經科學就與人工智能研究緊密地聯系在一起。以沃爾特•皮茨(WalterPitts)和沃倫•麥卡魯(WarrenMcChulloch)為代表的研究人員則發展出了最初的人工智能神經網絡。皮茨和麥卡魯的工作建立在神經元可以執行解釋認知的邏輯計算的假設基礎上，并使用神經元發展出用于計算的邏輯門(LogicGate)。其后，人工智能的認知主義和聯結主義范式成為科學哲學家研究和反思的對象。最近，認知神經科學哲學對神經計算與表征的研究方式大多采納了根據表征轉換來假定計算定義的方式。因此，大多數關注計算與表征的問題實際上都是有關表征分析與看待的問題。盡管在談論問題上有所區別，但是可以將這些問題的關涉內容劃分至三類:即，關注表征結構的問題、關注表征句法的問題以及關注表征語義的問題。具體來看，“關注表征結構的問題就是指一個具有句法和語義學的神經系統如何得到建構?關注表征句法的問題就是指該系統中表征的形式是什么或應該是什么，以其形式為基礎各種表征如何相互作用?關注表征語義的問題就是指表征如何能夠表征，表征如何具有內容及意義?”［6］4．神經科學的解釋機制。有關神經科學的解釋機制問題目前在認知神經科學哲學的研究中逐漸引發了爭議。通常來說，這一解釋機制主要分為兩類:機械論與還原論。神經科學的機械論解釋往往具有因果性，其目的在于論述構成部分及其行為如何因果性地解釋了某一特定現象。與機械論的解釋機制相比，還原論的解釋機制就是神經科學中的另一個主要解釋模式。神經科學中的還原論主要體現在高低層次間的理論與實體解釋上，例如，用低層次理論解釋高層次理論，主張高層次的“實體”只不過是低層次實體的組合等等。與機械論的因果性相比，還原論則更加強調了層次性，特別是強調了在高層次與低層次之間的轉換與遞歸。但無論是機械論抑或是還原論，本質上都具有無法回避的缺陷，前者過分地強調了因果關系，因而忽視了導致行為的其他事實上的復雜性與非決定性，而后者則突出了層次性和決定性，忽視了高層次與低層次理論之間的互動關系，特別是還原過程中的遺失現象，因此如何理解當代神經科學的解釋機制，如何定位機械論、還原論以及新興的動態系統理論，就成為認知神經科學哲學趨待面對和解決的一個重要論題。綜上所述，當代認知神經科學哲學對認知功能定位、意識解釋、大腦的計算與表征以及解釋機制等問題進行了較為充分的討論，重點關注了包括感覺、知覺、記憶、語言、意識在內的一系列神經科學中的核心概念，相繼運用了諸多來自認知心理學、計算建模、動物實驗技術、腦損傷定位、神經病學中的實證方法，深入地分析了傳統認識論所回避的“大腦－心靈”的關系問題，因而在當代科學哲學研究中獲取了巨大的成功。當然，除了上面提到的關注問題之外，事實上還存在著其他的研究議題。比如，有關“解釋”所引發的問題(即什么樣的現象可以在神經科學中得到解釋?什么構成了神經科學的充分解釋?)、有關“理論結構”所引發的問題(神經科學理論的結構是什么?神經科學理論如何表征?)、有關計算、模擬與神經網絡問題(計算機多大程度上可以模擬大腦?模擬和解釋之間的區別是什么?)，類似這樣的問題實際上在認知神經科學哲學的討論中不絕于耳，它們在豐富該學科的理論議題的同時也對學科的建構和發展起到了巨大的推動作用。

認知神經科學哲學的發展趨勢

當代認知神經科學哲學的發展建立在神經科學的成果之上，致力于理解認知神經科學作為一門學科所承載的目標、分析它所使用的研究方法與技術、解讀它建構理論所使用的推理與假設、思考它應用過程中面臨的限制和隱患、探索它在解讀心腦問題中使用的理論概念與背景。因此，認知神經科學哲學就是對認知神經科學研究的哲學分析和思考，它的出現和發展就與神經科學緊密地聯系在一起，并為后者的發展提供了精神支持和智力引導。當然這里有必要指出的是，哲學思考并不能取代神經科學研究，為神經科學提出理論也并不是哲學的任務，“哲學只能在可以澄清心靈的概念以及與相關概念形成邏輯語法關聯網絡的意義上研究心靈的本質，這是哲學的領域。……神經科學只能在可以探究我們的心理和行為能力以及行使這些能力的神經基礎的意義上研究心靈的性質。哲學事業和神經科學事業完全不同，而且后者以前者為前提，因為關于心靈的概念和相關心理概念的含糊和混淆會妨礙對神經科學的問題和解決方案的描述和理解。”［7］具體來看，認知神經科學哲學的發展趨勢主要表現在以下幾個方面:其一，認知神經科學哲學將關注個體意識與行為現象的整合。大量的研究表明，個體在認知、情感上的差異將導致其意識與行為現象整合的差異，這些差異會反映在神經活動的功能－結構的關系解讀上。因此，在個體水平上揭示不同層次活動之間的意識與行為的對應和相互作用關系，將有助于認知神經科學哲學的整體發展。具體來看，這種整合可以表現為:在意識層面上分析不同語境下的心理與行為;在認知層面上分析行為的信息加工機制;在神經層面上解讀信息加工的腦處理機制，從而最終構成認知神經科學哲學的研究主題。其二，認知神經科學哲學將關注倫理與道德的研究。對神經倫理的思考目前已經出現在神經科學哲學研究領域內，并展現出獨特的研究視角和方法。總體來看，神經倫理研究既涉及借助神經科學的數據來理解道德認知，也存在使用道德倫理來規范神經科學的應用。比如，神經倫理學關注了神經邏輯損傷患者的治療和對待，關注了“讀心術”技術對心靈內容的解讀和傷害，關注了神經科學研究中動物實驗的倫理現狀。另一方面，神經倫理學則試圖擴大研究范圍，將研究對象擴展到兒童和老年人身上，試圖解讀兒童神經發育以及老年人神經衰退現象，試圖解釋遺傳與環境如何相互作用共同決定大腦的活動模式。其三，認知神經科學哲學與傳統社會科學的交叉。近來的認知成果表明，對大腦活動的研究絕不能是孤立地處于密閉容器中的缸中之腦式的研究，因此必須要將研究對象放置于處于各種社會關系交織的社會環境中，只有這樣研究成果才是有意義和符合認知結果的。而處于社會環境中的人就受到了經濟、政治、法律、社會規范的約束和限制，而對這些規范的認同和執行就建立在人的心理與意識基礎之上。很顯然，認知神經科學哲學顯現出的與傳統社會科學的交叉有助于我們在腦層面機制上認識人的社會特征及其本質。其四，認知神經科學哲學與計算神經科學的交叉。計算神經科學旨在探討心理過程的神經機制，也就是大腦的運作如何造就心理或認知功能，因此有關計算模型的運用在計算神經科學的發展中起了重大的作用。目前，大腦計算與模擬問題開始廣泛出現在認知神經科學哲學的研究論域中。根據認知理論和神經活動的相關知識來建立計算模型，通過對模型進行多數據的處理和分析，就有助于回答和解釋單神經元的建模、感觀處理以及行為網絡等神經現象，從而有助于回答結構－功能間的本質關系。綜上所述，當代認知神經科學哲學的發展受到了神經科學的推動和支撐，同時也受到了心理學、社會科學、計算科學等相關學科的影響和關涉。因此，有關認知神經現象的實證研究和概念研究常常同時出現在該領域內。一方面，神經科學的實證需求就要求神經科學哲學能夠確證相關神經系統結構和活動的事實，解釋感知覺、記憶、運動控制、語言、學習、情緒等功能的可能條件，這樣認知神經科學哲學就不可避免地充斥了大量的來自神經科學的概念、術語和實證方法，從而表現出強烈的自然主義的態度;另一方面，來自神經科學的概念研究就先在性地容納了包括意識、解釋以及心靈感受問題等哲學命題，從而為哲學的形而上學思考鋪平了道路，并成為哲學的適宜領域，這樣認知神經科學哲學就能夠解釋有關結構與功能、語言與思維等一系列傳統的哲學問題，進而回答心腦的關系問題。當然，在這里我們有必要指出，無論認知神經科學哲學表征出的是自然主義的立場抑或是傳統的形而上學思考，有一點是明確的，那就是它的出現為人類解決長久以來的認識困境，揭示心靈與大腦的關系提供了最合理和充分的認知理由，而這顯然就是當代認知神經科學哲學出現和繁盛的根由所在。