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神经科学认知研究

论文编号:lw201001021142233724 所属栏目:神经学论文 发布日期:2018年01月15日 论文作者:无忧论文网
    摘要:“科学地研究意识”成为当前意识研究中的一个重要口号。特别是随着认知神经科学的发展,人们对意识的研究似乎也越来越深入。 
    塞尔把针对意识的认知神经科学研究区分成如下两条进路:建构块进路和统一场进路。这一区分目前得到学界的普遍认可。本文打算分别考察这两条进路的研究状况,比较各自的研究优势与不足,具体展示其在探索意识的神经相关方面所起的积极作用,并结合心灵哲学的相关思考,简要论述意识经验在当前认知神经科学研究框架下仍然得不到合理说明。
    
    统一场进路;意识的神经相关 塞尔(Searle , 2000) 把目前针对意识的认知神经科学研究区分成如下两条进路: 建构块进路(building - block approach) 和统一场进路( unifiedfield approach) 。 
    这一区分目前得到学界的普遍认可。本文打算分别考察这两条进路的研究状况,比较各自的研究优势与不足,具体展示其在探索意识的神经相关方面所起的积极作用,并结合心灵哲学的相关思考,简要论证意识经验在目前认知神经科学框架下仍然得不到合理说明。 
    1 建构块进路这是目前从事意识研究的大多数认知神经科学家采取的一条进路。它试图通过分别研究各种有意识活动来定位各种意识经验产生时所对应的神经活动区域, 即寻找特定意识的神经相关( t he neuralcorrelates of consciousness , ncc) 。逐渐地搞清楚每一种不同的意识活动在大脑里的对应神经区域,再整合所有的研究结果,尝试拼凑出一幅关于意识的整体图画,即最终找到意识的神经相关(the Neu2ral Correlates of Consciousness , NCC) 。 
    建构块进路主要有三个研究分支:盲视( blind2sight) 、双目竞争(binocular rivary) 与完形转换(ge2stalt switching) ,以及视知觉神经相关( the neuralcorrelates of vision) 。
    下面简要介绍三个研究分支的情况:(1) 盲视 一般认为,VI 区是视觉信号传递到大脑皮层的最初区域,因此如果V1 区受损,那么这些丢失的信号必然会在患者形成的视觉意识中反映出来,即导致患者出现特定的视阈盲区。盲视患者是一些非常奇特的视觉系统受损病例,他们大脑皮层的视觉V1 区受损而其余部分完好。但实验研究结果令人吃惊:盲视患者竟然能几乎正确地报道其视阈盲区内的特定事件(如,物体的轮廓、颜色、运动情况等) 。 
    可是如果询问盲视受试是否看到实验物,一律回答没有看到,再询问如何得知盲区内实验物的情况,一律回答是猜测的。多次的实验研究显示“猜中”的准确率竟然非常之高,以至于完全可以排除纯粹依赖猜测的可能性(Weiskrantz , 1986) 。关于盲视现象,目前学界还没比较一致的解释。以下是目前学界常见的两个解释:1) 分离说 尽管V1 区是视觉信号传递到大脑皮层的最初区域,是形成视感觉的必要的区域,但可能并不是形成视知觉的必要区域。因此,受试一方面说没有看到视域盲区里的物体,另一方面又可以有关于该物体的特定视觉意识。尽管分离说似乎可以化解盲视的奇特之处。但是,由于一般认为视感觉是形成视知觉的必要前提,因此关键问题在于:如果不需要视感觉,那么视知觉究竟是如何形成的呢?这是一个需要首先回答的问题,否则分离说难以令人满意。2) 
    补偿说 尽管视感觉是视知觉的必要前提,但是当V1 区受损后,可能会出现别的补偿性通路,因此V1 区可能并非形成视知觉基本区。补偿说维护了视感觉与视知觉不可分离的传统观点,但是仍然面临两个麻烦: 
    ①目前还没出现比较有力的实验支持存在这种补偿性通路。 
    ②即使存在补偿性通路,仍然难以解释为何患者没有视感觉而有视知觉的奇怪现象。要之,建构块论者认为,通过对盲视的研究,有望更深入地了解视感觉与视知觉的形成机制以及两者之间的关系。(2) 双目竞争与完形转换1) 双目竞争 通过立体镜将两个差别较明显的视觉刺激同时分别呈现给受试的左右眼,如st1 是五条水平的平行线, st2 是五条垂直的平行线。那么受试将交替地知觉到st1 或者st2 ,而不会是一个新的刺激图像(比如,格子图案) 。这种现象就仿佛st1 和st2 总是相互竞争着要被受试意识到一样。2) 完形转换 让受试者看一些特别的两可图(如,鸭兔图) ,受试将交替知觉到两个不同的图形,而不会同时知觉到这两者。要之,双目竞争和完形转换这两类实验的相似点在于:外部刺激不变,随着受试者注意力的变化,其意识经验交替变换。目前不少研究者常借助无损伤脑成像术(如,fMRI) 来进一步研究在双目竞争和完形转换实验中受试大脑皮层的变化。此外,有时也用裂脑( split brain) 受试来作为对照组。通过对比正常受试和裂脑受试在双目竞争及完形转换实验中的不同反应,以探测意识的机制( Gazzaniga , 2000 , P1299) 。 
    (3) 视知觉神经相关 一些认知神经科学家试图借助各种神经科学技术,特别是神经影像和神经解剖学的方法,来直接追踪和精确定位特定视觉现象的神经相关。要之,三者均坚持建构块进路的基本预设,选取特殊的意识活动,再设计相应的实验,试图寻找其特定的ncc 。区别在于:盲视,双目竞争及完形转换偏重神经病理、认知能力等神经机制层面的研究,视知觉神经相关则偏重神经生理或解剖结构等层面的研究。 
    2  统一场论进路目前只有少部分认知神经科学家采取统一场进路。尽管具体研究方案不一,但是他们一般坚持以下两点基本预设: ①NCC 是脑内大量神经元相互协作而体现出来的一种整体态。②各种不同的ncc 只是这个整体态的不同体现。统一场进路主要有两个研究分支:偏重电生理学层面的研究,以及偏重NCC 的整体定位。下面简要介绍两个研究分支的情况:(1) 偏重电生理学层面的研究利纳斯 (Lli2nas) 和他的研究团队在这方面成绩显著。他们提出一种同步振荡假说( synchronized oscillatory activi2ty hypot hesis , SOA H ) ( Llinas et al . , 1998 ) 。 
    SOA H 关键之处有二: ①电生理学实验研究表明,一旦丘脑皮质系统出现40Hz 的神经元同步振荡时,意识便产生了,因此他们认为NCC 是一种丘脑皮层系统中大量神经元40Hz 频率的同步振荡。②意识是被感觉调转而成的,不是因之而生的(Llinaset al . , 1998 , P1841) 意识被认为是大脑的“内在”状态,而不是感觉刺激的一个“反应物”,感觉刺激的作用仅仅在于调转一个先前存在的意识(preexistingconsciousness) ,而非创造一个新的意识。( 2) 偏重NCC 整体定位 埃德尔曼( Edel2man) 、托诺尼( Tononi) 和思本斯(Sporns) 等人是这方面的主要代表。他们提出了一种动态核假说(dy2namic core hypot hesis , DCH) ( Tononi and Edel2man , 1998) 。
    简介: ①他们认为,不应把NCC 定位于某些特定种类的神经元类型的活动,而应定位于大量神经元群间的共同活动。②这样的神经元群体被称为一个“功能簇”(f unctional cluster) 。 
    ③功能簇并没遍布于整个大脑,而是集中在丘脑皮质区域,对应于该区域大量同步的神经元活动。 
    ④功能簇的存在,是由一种叫做“再进入”( reent ry) 的神经系统机制所保证的。⑤功能簇内部大量的神经元群之间相互竞争,又因再进入机制而趋于一致,而且内部的神经元群受外部输入信号的影响,并非是一成不变的。因此功能簇并不占据丘脑皮层系统中某个固定位置,总是处在变动之中,被形象地称作“动态核”。⑥因此DCH 认为,NCC 是丘脑皮层的再进入神经网络系统与环境相互作用时,所体现出来的既统一又高度分化的一种“动态核”。一旦出现动态核,受试就会报道有某种意识经验( Edelman , Tononi ,2004 ,pp164 - 171) 。
    ⑦借用处理系统复杂性的数学方法来度量动态核内部神经元群的复杂性,从而给出了一种关于意识的量化研究方案(参见Edel2man ,Tononi ,2004 ,P187 - 201) 。不难发现,相对于电生理学研究分支,NCC 整体定位研究分支具有如下优势:不仅可以容纳电生理学研究分支的结论,而且能给出一种关于意识活动的量化研究方案,从而进一步刻画了意识与非意识之间的区别,并可以具体解释不同意识经验间的差异。