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心理的生理基础

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时间:2016-06-20  来源:文本大小:【 |  | 】  【打印

  我们是人类,所以我们对人类心理自然都很熟悉。但是,我们却很少去思考心理现象的本质是什么。因为心理现象实在太复杂;复杂到让每个想要深究的人都瞠目结舌,自然而然想要放弃。心理现象包括感觉、记忆、思维、情感、性格……。单单感觉就包括视觉、嗅觉、听觉、触觉等等;各自的表现形式完全不同,实现机理恐怕也大相径庭。正要探索心理现象本质的你是不是也要望而却步了呢? 

  不管你是不是要在求真路上望而却步,你每天还是要亲历感觉、记忆、思维、情感……,甚至意识和梦等心理现象。

  什么!你说你昨晚没做梦?

  其实,你一定做了,只是你不记得了。你昨晚快速眼动的时候,把你叫醒你,你就知道自己做的什么美梦了。事实上你真的天天都在做梦。那梦到底是什么?

  有人声称自己经历过死亡,在死亡边缘看到了无法解释的强光,看到了上帝,体会到了自己的灵魂出鞘。如此经历,不过是我们每天经历的另一种心理现象——“想象”的一种特殊表现形式。那想象到底是什么?

  关于各种心理现象到底是什么,或者说到底是怎样实现的,我们不知道的太多。求知欲旺盛的人类从来没有放弃过探索这些问题。

  目前为止,我们给出的答案大概可以分为两类。第一类答案认为:心理是超然的,独立于肉体的存在。肉体覆灭后,心理会以灵魂的形式继续存活,甚至能附着在其它肉体中。各种文化里的升天堂、下地狱也好,轮回、重生也罢,都在论证心理的这种超然本质。第二类答案认为:心理和生理是共生的,但是心理必须以生理为基础。这类答案并不强调灵魂的存在,但是可以想象,心理必然随着生理的覆灭而消失。这类答案被统称为还原论,还原论里心理现象褪去了所有神秘面纱,变得可以捉摸可以实证可以研究,虽然残酷地否定了轮回和来生的可能性,但是仍然越来越被具有科学思想的现代人所接受。

  那什么样的生理基础才能够实现如此繁复神奇的心理现象呢?

  毫无疑问,是脑。

  脑的结构异常复杂,可以分为很多个区域。每个区域的结构差异很大,负责的任务也千差万别,但是不同脑区之间又相互联系。那么我们必须弄清楚每个脑区的结构细节和不同脑区间的联系细节才能够知道脑是如何工作以实现各种心理功能的吗?

  不一定!

  霍金斯(Jeff Hawkins)说绝大多数神经科学家专注于神经系统的子系统,专注于获得更多的数据以更清晰地描述这些子系统,而很少有科学家考虑能统一大脑工作机制的理论。这句话一针见血地指出了现代神经科学研究的问题。科学家选择细致地研究各个子系统显然也是不得已而为之。我相信所有神经科学家都想从各个子系统繁复的细节中提取共同的关键信息,从而总结出大脑的工作原理。但是即使总结出了大脑的工作原理,也很难证伪,这个研究方向几乎是个死胡同。因此很少有科学家涉足。

  近年,连接组(connectome)学说是试图论述大脑工作原理的最成功理论。

  该学说认为,人脑中上千亿的神经细胞通过复杂的相互联系,最终成就了一个连接组,连接组承载了我们的记忆、思维等等心理。因此,金大胜(Sebastian Seung)说:“我是我的连接体”。只要能够复制一个一模一样的连接体,就相当于复制了一个有同样记忆、思想和情感的人。两个拥有完全相同基因组(genome)的人仍然是两个人,因为后天的经历会大相径庭,从而造成连接组的差异。但是理论上讲,两个拥有完全相同连接组的人不是两个人,而是一个人。

  然而,连接组毕竟只是对大脑结构在细胞层面的更细致描述,真的复制结构就能复制我们的心理吗?

  答案有可能是肯定的。

  连接组并不表征心理,表征心理的是连接组的活动模式,当然这些活动模式会受连接组影响。金大胜指出,连接组就像河床,而河水就是其活动。河床影响河水的流量和流速,河水也反过来影响河床的大小和深度。

  那连接组的活动模式是什么呢?

  组成神经系统的关键成分神经元的最主要特征就是能够传递信号。神经元的细胞通过突触相互连接,用以在细胞间传递信号,从而实现脑区间的联系。而所有神经元所传递的信号是相当一致的持续约1毫秒的电脉冲,被称为动作电位。动作电位被认为是编码所有心理活动的基本单位。连接组的活动模式就是连接组内神经元群(可能是整个连接组的一小部分)的动作电位的组合。

  为了方便理解,我们可以把神经元群的动作电位组合与心理的关系简化。假设你第一次看到一个圆点,连接组由两个相邻但独立的神经元一起各发放一次动作电位用于表征该圆点,以后这两个神经元每次同样的活动模式出现就意味着你似乎又看到了该圆点。这种活动模式的出现有两种触发方式,第一种方式是同样的圆点再次出现直接触发,第二种方式是与这两个神经元相联系的其它神经元的信号传输而来间接触发。第一种方式是有利于记忆的情景再现,第二种方式可以是回忆,可以是联想,可以是想象,甚至可以是做梦,都有利于记忆。就像河流对河床的重塑一样,这两个相邻但独立的神经元多次共同发放动作电位会造成二者间突触的形成,从而为整个连接组形成新的连接,该连接的形成反过来增加表征圆点的活动模式出现的概率。这个连接组的重塑过程不仅仅是工作记忆和短时记忆,而已经可能形成长时记忆了。

  如上所述,连接组中新连接的形成增加了某种活动模式出现的概率。而人的记忆、联想、思考等心理过程都是连接组中出现概率各异的各种活动模式,连接组本身的结构特征决定了这种活动模式出现的概率。

  因此,复制连接组也就复制了一个人的记忆等心理。

  因此,心理的生理基础就是连接组,你就是你的连接组。

  也许你不相信这么简单的理论就能解释如此复杂的人类心理,你可以试着用这个理论解释除本文涉及到的记忆、联想等以外的其它心理现象。

  当然,这也是一个难以证伪的理论。我想,未来建立在该理论基础之上的强人工智能的出现也许可以间接证实该理论的正确性。

  读了这篇文章你还相信有来生吗?如果答案是否定的,那真是对不起。科学有时候就是这样残忍啊,要不然历史上怎么会有那么多教会和科学家的冲突?布鲁诺怎么会被烧死?

  残忍归残忍,当知道你可以被复制时你是不是应该高兴高兴呢?

   (作者:中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所 吴定诚)

  

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