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,简要论证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。
1、建构块进路
目前建构块进路主要有三个研究分支:盲视(blindsight)、双目竞争(binocularrivalry)与完形转换(gestalt switching),以及视知觉神经相关(theneural correlates ofvision)。下面简要介绍三个研究分支的情况:(1)盲视。这是一些非常奇特的视觉系统受损病例。这些患者往往大脑皮层的视觉V1区受损或出现功能性障碍而其余部分完好。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。然而实验研究结果却令人吃惊:受试(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(例如:物体的轮廓、颜色、运动情况等等)。可是如果询问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(参见Weiskrantz,1986)。显然,患者不可能看到物体,但却能了解到该物体的变化,对于这种奇怪的现象,就用一个矛盾的词来表示:“盲视”。特定的实验研究表明,甚至猴类也会出现盲视(参见Stoerig,et al.,1997)。关于盲视现象,目前学界还没有比较一致的观点。以下是目前学界常见的两个解释:①分离说。这种观点认为,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(即视觉意识)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(即受试无视感觉),另一方面又可以有关于该物体的特定视觉意识(即受试有视知觉)。尽管分离说似乎可以化解盲视的奇特之处,但是我们一般认为,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,即形成视知觉的具体机制如何?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。一些研究者认为尽管视感觉是视知觉的必要前提,但是当V1区受损后,可能有别的补偿性通路来替代V1区行使原来的功用,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:ⅰ)目前关于补偿性通路是否存在的争议较大,还没出现比较有力的实验支持;ⅱ)即使存在补偿性通路,仍然难以解释为何患者没有视感觉(看不到特定物体)而有视知觉(却能了解到特定物体的变化)的奇怪现象。要之,尽管目前尚无定论,但是一些建构块论者认为,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二者之间的关系,因此盲视被认为是一个寻找视觉意识相关的突破口。(2)双目竞争与完形转换。①双目竞争。通过立体镜将两个不同的视觉刺激(st1,st2)同时分别呈现给受试的左右眼。如果st1和st2差别很大,比如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(比如,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(即图形不变,但特定受试将报道交替看到鸭或兔,而不是同时看到鸭和兔)。要之,双目竞争和完形转换是两类很常见的认知心理学实验,这两类实验的相似点在于:外部刺激不变,但随着受试者注意力的变化,其意识经验交替变换。换言之,由于外部刺激不变,仅因注意力的变化而使得受试产生两种(或两种以上)不同的有意识活动。因此,目前不少研究者常采用电生理学技术或无损伤脑成像技术(常见的有fMRI、PET、EEG)来研究在双目竞争和完形转换实验中受试大脑皮层的变化,以探索不同意识活动所共同分享的神经回路,即寻找特定的视觉意识相关(参见Moutoussiset al., 2005;罗跃嘉等,2006,pp314-326)。此外,还值得一提的是,双目竞争和完形转换实验的受试除了正常人之外,有时也采用裂脑(split-brain)受试来作为对照组。比如,双重视觉任务实验(dualvisual taskexperiment),这是一种双目竞争实验的改进版本。通过对比正常受试和裂脑受试在该实验中的不同情况,以探测意识的机制(参见Carter,2006, pp67-73; Gazzaniga, 2000,P1299);(3)视知觉神经相关。相对于其他感知觉系统,我们目前对视觉系统的了解比较深入,因此一些认知神经科学家提倡把视觉意识研究作为意识研究的最佳途径(参见克里克,2004,pp207-208)。他们常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。近年来,Crick和Koch等人在这方面的研究值得重视。下面简略谈谈近年来他们在这方面所做的一个重要工作。Crick和Koch发现,V1区里的神经元和额叶并不相连,输入V1区的神经信号实际上被其后继区域(如,V2区)重新编码后才输入到额皮质。当视觉信号汇聚到额皮质时,受试就会出现视觉意识。因此,他们最终得出两点结论:①只有特定类型的神经元才能充当视觉ncc。具言之,由于V1区不与产生视觉意识时的额皮质直接相连,因此V1区域并非视觉基本区,即V1区神经元不属于视觉ncc;②在此基础上提出了的补偿说,以解释盲视现象(参见Crick,Koch,1998);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:盲视和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。尽管这些研究者的具体研究方案不一,但是他们一般坚持以下两点基本预设:(1)NCC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。
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,而且凭借动态核假说和特定的数学处理技巧,给出了一种关于意识活动的量化研究方案,能够进一步精细刻画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。
3、两条进路之比较
(1)主要特点。这是一种传统的实验研究进路,强调神经解剖学、神经病理学、神经影像学,以及电生理学等传统实验研究方法,常常通过设计各种具体的实验,来寻找和检验ncc和NCC;受试常常是人或者猴类。
(2)优势。易于开展研究,实验结果便于检验,较少争议。
(3)劣势。①基本预设有争议,建构块论者起初认为,ncc或NCC可能是某种最小的特定神经回路,然而目前众多认知神经科学实验研究显示,当任一有意识活动出现时,丘脑皮层系统中广泛分布的大量神经元都会出现普遍兴奋(参见Baars,2003, Table1, P49);②难以处理捆绑问题(bindingproblem),捆绑问题一直是建构块论的一个难题(参见克里克,2004,pp213-217;Crick,Koch, 2003,P123)。关于这一点需另文论述,这里不展开讨论。
(1)主要特点。这是一种非传统的研究进路,除了上述传统的实验研究方法之外,主要具有如下两个特点:①特别注重利用数学方法建立合适的模型来处理大量的神经元之间的协作过程;②与人工智能关系密切,常基于传统的实验研究来设计程序,利用计算机(甚至机器人)来模拟和检验特定的神经系统网络运作模式;(2)优势。①统一场进路的基本预设之一,即意识是一种广泛分布于丘脑皮层系统中的大量神经元相互协作的特殊机制,目前得到了大量实验的支持;②可以避免捆绑难题。根据统一场进路的第二个基本预设,即各种不同的意识经验只是同一个整体态的不同体现,换言之,实际上并没有一个复杂的组合意识活动,所有的意识活动都只是一个不可分割的整体意识活动的不同体现,因此任何(在特定意识活动中产生的)意识经验都是一个不可分割的整体,只是因为两种意识活动之间的转换时间极其短暂(大约为100毫秒),以至于我们完全意识不到发生了转换,换言之,这个时间间隔也常被称作心理不应期,无论怎么训练也不可能突破此心理不应期,由于这个时间间隔极其短暂,以至于仅仅凭借直觉,我们完全意识不到两个有意识活动之间的转换,反而常觉得意识活动是连续发生的,这就进一步表明:在处理意识问题时,一方面,仅仅依靠直觉或者内省的考察手段不一定可行;另一方面,经验研究手段的重要性不容忽视,要之,不难发现,基于常识直觉而生的捆绑问题,在统一场论者看来并不真实存在,而且通过对意识活动之间转换机制的具体研究,统一场论进路实际上可以有效地消解这一麻烦;(3)劣势。①局部解释力弱于建构块论者,这主要是因为建构块论者较注重传统的生物学研究方法和实验,所以关于具体神经机制的生物学实验结果实证性较强且易于检验,而统一场论者较注重数学建模和计算机模拟,尽管提出了几种可以较好的解释意识活动的整体机制的假说,但是常常可能要根据新出现的生物学实验数据而进行局部调整;②需要进一步精确化理论模型。
3、展望。近年来建构块进路和统一场进路相互结合的趋势愈发明显。除了上面已经提到的,统一场进路一直在借用建构块进路的研究成果,建构块论者最近也在积极吸收统一场进路的研究成果并修正自己的方案。比如,通过对视觉滞留现象的研究,最近Crick和koch又提出一种关于意识活动的简单印象假说(snapshothypothesis,SSH)。SSH认为,意识活动不是连续不断的,而是一段一段的,每一段都是一个简单印象,即一个不可再分割的意识活动。每一段的持续时间主要由皮层系统中大量神经元联合体之间的再进入神经信号回路的化学机制来决定(特别是某些离子的浓度,如钙离子的浓度)。两段意识活动之间发生转换是由于某种特别的神经元活动方式导致的。比如,一种持续的高频活跃(即某个特定神经元联合体高频活跃),某种同步发放(即众多神经元联合体一起同步发放),或者突然的兴奋(即特定神经元联合体突然兴奋)(参见Crick,Koch, 2003,P122)。SSH已经在很多方面类似于DCH(比如,意识发生的场所在丘脑皮层系统,再进入机制,神经元联合体,同步发放现象等等),二者关键区别在于:(1)对有意识活动形成机制的见解不同,SSH主要基于前-后脑协作假说(thefront-back brain interactionhypothesis)来解释有意识活动的形成,强调前后脑在意识形成过程中的不同作用(参见Crick,Koch, 2003),而DCH则基于神经元群选择理论(the theory of neuronalgroupselection)来解释有意识活动的形成,强调大量不同神经元群之间竞争与整合的选择性机制(参见Tononi,Edelman, 1998; Tononi,2004);(2)对NCC的见解不同,尽管二者均认可意识发生的场所在丘脑皮层系统,但由于对意识形成机制的看法不一,因此SSH认为NCC可能是丘脑皮层系统中固定的神经回路,而DCH认为NCC仅仅是丘脑皮层系统中广泛分布的大量神经元之间的相互竞争和协作而形成的一种整体功能态,并不占有某个特定的位置(即不是某种固定的神经回路)。
最近,针对恒河猴和人类的一项脑神经影像学实验研究表明,脑内存在一个进化保守的功能结构。换言之,利用fMRI和EEG检测麻醉状态和安静状态下猴脑的情况,并与安静状态下的人脑进行比较。这里的麻醉状态是指一种有意识活动丧失的状态。安静状态是一种无拘束的直接有意识活动状态(参见Vincentet al., 2007, P83)。结果显示:感觉、运动和认知任务执行等皮层区之间一直存在着某种恒常的功能性神经结构,即一个广泛分布于皮层中的特定神经回路(参见Vincentet al.,2007)。由于不仅仅在有意识状态下被观测到,甚至在深度麻醉状态下也能被观测到,因此我认为,尽管该神经回路不是NCC的合格候选,然而该神经回路的发现却进一步暗示了我们:脑内很可能也存在一个能够成为NCC的非局部神经回路。如果是这样的话,那么建构块论者和统一场论者的基本预设都不是完全正确的。我猜测随着以后研究工作的深入,也许经过一些必要的调整后,二者将会达成某种共同见解。比如,NCC是广泛分布于丘脑皮层系统中的体现出一种整体功能态的特定神经回路。
4、小结
经过上述比较至少可以得出四点结论:(1)目前看来,建构块进路与统一场进路的基本研究方法并不冲突,研究成果可以互参,比如,神经解剖学和电生理学研究发现,脑区内和脑区间(主要是丘脑皮层系统)存在大量并行的神经交互联结,以及特定神经元之间的存在电压依赖性联结,这二者成为统一场论者提出动态核假说的主要实验依据(参见埃德尔曼,托诺尼,2004,pp138-139),又如,除了存在大量并行的神经交互联结和电压依赖性联结之外,电生理学研究还发现,无论是视觉发生还是嗅觉等意识活动发生时,丘脑皮层区都会出现不同的神经元集群的45HZ同步振荡现象,据此,Crick和Koch提出的意识出现的一个必要条件:意识主要依赖于丘脑与皮层的连接,仅仅当某些皮层区域具有回响回路(包括皮层第4、6层)并具有足以产生明显的回响的强投射时,意识才可能存在(参见克里克,2004,P259);(2)两者的关键区别有二:①对NCC的理解不同,建构块论者认为,ncc或NCC可能是某种最小的特定神经回路,这种最小的神经回路,常被认为是一种固定的神经回路,要么位于局部脑区,要么广泛分布于整个脑神经系统,相对地,统一场论者认为脑内很可能并不存在某种固定的神经回路作为意识的神经相关,NCC很可能是一种广泛分布于丘脑皮层系统中的大量神经元相互协作的特殊机制;②对刺激信号的理解不同,建构块论者认为刺激信号是导致意识产生的必要条件(或在产生意识中起关键作用),若完全没有刺激信号,则不可能产生意识,特定强度或类型的刺激信号才能引发特定的意识活动和意识经验(参见Crick,Koch, 2003,P122),相对应地,统一场论者则认为,刺激信号并不是意识产生的必要条件,意识是一种先前存在的整体功能态,刺激仅仅起一种调转或转换的作用;(3)尽管采取建构块进路的科学家占绝大多数,但是目前统一场进路可能更具有研究优势,特别是Edelman、Tononi和Sporns这一分支的研究,主要理由如下:①关于边缘意识(fringeconsciousness)和舌边意识(top-of-the-tongue experience,TOT)的实验研究提示我们,建构块进路对于刺激信号的理解可能有问题,而统一场进路的理解与实验结果则较吻合;②除了基本预设不同之外,统一场进路可以吸收建构块进路的绝大部分研究成果和试验方法;③NCC整体定位研究分支实际上进一步推进了电生理学研究分支研究成果和方法,具言之,凭借动态核假说和特定的数学处理技巧,NCC整体定位研究分支实际上给出了一种关于意识活动的量化研究方案,进一步精细刻画了意识与非意识之间的区别,并具体解释了不同意识经验间的差异;(4)不难发觉,认知神经科学关于意识的研究主要集中在寻找NCC(并建立各种关于意识的理论模型),然而这些基础性的经验研究并没有触及到意识经验的主体性(subjectivity)/私密性(privacy)难题。换言之,具有主体性特征的意识经验仍然是意识的认知神经科学研究领域里的共同难题。比如,Crick等建构块论者曾一度对主体性意识经验持有强还原主义的立场(参见克里克,2004),最近态度则相对比较谨慎,认为目前神经科学还无法处理主体性意识经验,但是关于NCC和ncc的研究或许能帮助我们进一步澄清上述难题(参见Crick,Koch, 2003,P119)。Edelman和Tononi等统一论者起初把主体性作为意识的一个基本特征而接受下来(参见埃德尔曼,托诺尼,2004,P173)。最近则企图以一种动态核高维分辨说(thetheory of high-dimensional discrimination,THHD)来消除主体性困扰(参见Edelman, 2003, pp5520-5521; Seth etal., 2006,P10080)。简言之,统一场论者认为动态核具有某种高维分辨能力(参见Sethet al., 2006,P10080),即能够在核心变动的过程中造成某些高阶差别,而感受特质就是由这些高阶差别所构成的后继产物(参见Edelman,2003,P5523)。然而,我认为THHD并不能成功地消除主体性困扰。主要理由有二:①由于现阶段神经生理学和神经影响学等技术条件的限制,目前还没有任何可靠实验能支持动态核具有这种高阶分辨能力,实际上,Edelman明确承认了这一点(参见Edelman,2003,P5523),因此该解释实际上是一种纯粹的理论猜测,换言之,尽管特定感受特质与特定的动态核密切相关,但是感受特质并不等于动态核,因此,上述“感受特质就是由这些高阶差别所构成的后继产物”这一表述是含混不清的,“后继”过程究竟是如何实现的?这一过程的神经机制如何?Edelman并没有给出清晰的回答,只是寄希望于未来的科学研究来提供答案(参见Edelman,2003,P5523),可见,在这里Edelman实际上所持有的是一种类似于心灵哲学里的取消主义立场;②更重要的一个理由是,感受特质具有主体性特征,而DCH无法应付这个难题。Edelman也意识到这个难题,并试图解决它。他解释说,感受特质是动态核的一种现象转换,尽管二者之间不是一种因果关系,但是感受特质能够始终一贯地反映核的变化,甚至进一步表示,由于感受特质的变化与核的变化是一致的(coherent),因此只要对于二者在神经系统里被引发的真实原因不产生混淆,那么在某些情况之下,为了沟通的便利,我们甚至可以用描述感受特质的现象语言来替换动态核的神经术语(参见Edelman,2003,P5523)。不难看出,Edelman在这里采取的是一种类似当代心灵哲学中概念二元论的思路。由此可见,THDD实际上是一种糅合了取消主义和概念二元论的感受特质解释。然而这两种思路实际上均不能有效消除私密性带来的困扰。
下面简单谈谈取消主义和概念二元论。先说取消主义。取消主义一般认为意识经验只是源于我们目前科学不够发达而致的一种对意识本质的误解(Dennett,1991)。因此随着科学的发展,我们终究会发现,意识经验其实并不存在。取消主义者常常喜欢援引科学史上的一些例子,比如:燃素说如何被氧化说取代,光与电磁波之间的关系等等(P.M.Churchland,1996; P.S.Churchland, 1996; Dennett,1996)。尽管他们的著作里充满了各种科学理论和惊人的结论,但是不难明白,对于我们推进关于意识经验的研究,取消主义实际上不能提供什么实质性的帮助,因此目前学界实际上很少有人愿意接受这种观点。我认为目前学界普遍不认可取消主义立场,关键原因有二:(1)间接类比论证乏力,取消主义只是用了不少类比的方式间接地为自己的观点作支撑,并没有直接告诉我们:究竟神经生理状态或者功能状态等等是如何产生心理感受状态的,即他们根本没有直接回应心理状态产生的具体机制问题,因此,这种间接类比论证就显得比较乏力了,结论自然说服力较弱;(2)更要命的是,他们面临一个类比的有效性难题。类比有效性困难在于:一方面取消主义目前还不可能为上述类比提供任何有效的辩护,另一方面却有责任为自己的类比提供这种辩护(即有责任向我们表明这一类比是如何可能的),可见,由于寄希望于未来科学理论,因此类比有效性难题将成为取消主义的一个目前无法克服的缺陷。
再说概念二元论。简言之,概念二元论的基本主张是:坚持本体论层面只有一种事实(常常是物理事实),同时又坚持可以使用两种不同类型的概念(现象概念和物理概念)来指称同一个事实。尽管概念二元论目前受到一些学者关注(参见Loar,2002; Papineau,2002),但是仍存在以下两个难以克服的难题:不当类比(falseanalogy),以及现象概念的奇特性(the peculiarity of phenomenalconcepts)。前者指的是:如果认为现象概念是一种具有主体性的概念,那么我们该如何理解现象概念与物理概念之间的关系。后者指的是:我们该如何理解具有主体性的现象概念本身所体现出来的三个奇怪特征:孤立性(isolatism)、现象概念的指称物在场(thepresentreferent),以及现象概念与其指称物之间的首尾相接(ouroboros)关系。关于这两个难题,学界争论非常热烈,至今还没出现一种比较令人满意的解释。布劳格和艾尔特等人详细梳理了这些争论(参见Balog,2007; Alter et al.,2007)。基于他们的研究工作,我进一步澄清了目前学界对于现象概念的指称物在场所存在的一些误解,论证了意识经验的主体性是造成这两个难题的根本原因,并尝试将特定的哲学概念考察法与认知神经科学中最新研究成果相结合,设计了一种对付意识经验主体性/私密性的复合消解方案,这一方案被精简地表述为私密感受论证(privatesensationargument)。详细论述参见我的博士学位论文(写作中)。限于篇幅,这里不展开论述。
总之,经过上述梳理和论析,我们不难明白以下两点:1、目前看来,相对于建构块进路,统一场进路(特别是NCC整体定位研究分支)的基本预设更加合理,研究方案的包容性也较强,但是,现在断定孰对孰错似乎为时过早,甚至最新的研究状况显示,二者将来很
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