惊人的假说——灵魂的科学探索 精彩片段:
第十四章 视觉觉知
"宇宙就像一部展现在我们眼前的伟大的著作。哲学就记载在这上面。但是如果我们不首先学习并掌握书写它们所用的语言和符号,我们就无法理解它们。"
——伽利略
现在让我们总瞰一下到目前为止我们所涉及到的领域。本书的主题是"惊人的假说"——即我们每个人的行为都不过是一个拥有大量相互作用的神经元群体活动的体现。克里斯托弗·科赫(Christof Koch)和我认为探索意识问题的最佳途径是研究视觉觉知,这包括研究人类及其近亲,然而,人们观看事物并不是一件直截了当的事情,它是一个建设性的、复杂的处理过程。心理学研究表明,它具有高度的并行性,又按照一定的顺序加工,而"注意"机制则处于这些并行处理的顶端。心理学家们提出过若干种理论试图来解释视觉过程的一般规律,但没有一种更多地涉及脑中神经元的行为。
脑本身是由神经元及大量支持细胞构成的。从分子角度考虑每个神经元都是一个复杂的对象,常具有无规则的、异乎寻常的形状。神经元是电子信号装置。它们对输入的电学和化学信号快速地作出反应,并将它们的高速电化学脉冲沿轴突发送出去,其传送距离通常比细胞体直径还要大许多倍。脑中的这些神经元数目巨大,它们有许多不同的类型。这些神经元彼此具有复杂的连接。
与大多数现代计算机不同,脑不是一种通用机。在完全发育好以后,脑的每一部分完成某些不同的专门任务。而另一方面,在几乎所有的反应中,都有许多部分相互作用。这种一般性观念得到了人脑研究的支持,这些研究包括对脑损伤者的研究以及使用现代扫描方法从头颅外进行的对人脑的研究。
视觉系统的不同的皮层区的数目比人们所预料的要多得多。它们按一种近似等级的方式连接而成。在较低级的皮层区,神经元到眼睛的连接最短,它们主要对视野中一小块区域中的相对简单的特征敏感,尽管如此,这些神经无也受该区域所处的视觉环境影响。而较高级皮层区的神经元则对复杂得多的视觉目标(如脸或手)有反应,对该物体在视野中的位置并不敏感。(目前看来)似乎并不存在单独的皮层区域与视觉觉知全部内容相对应。
为了理解脑如何工作,我们必须发展出描述神经元集团间如何相互作用的理论模型。目前这些模型对神经元进行了过分的简化。尽管现代计算机比其上一代在运算速度上快得多,也只能对数目很少的一群这类简化神经元及其相互作用进行模拟。尽管如此,虽然这些不同类型的简化模型仍显原始:却经常表现出一些令人吃惊的行为。这些行为与脑的某些行为有相似之处。它们为我们研究脑所可能采取的工作方式提供了新的途径。
以上是背景知识。在此基础上,我们着手解决视觉觉知问题,即:如何从神经元活动的角度来解释我们所看见的事物。换句话说,视觉觉知的"神经关联"是什么?这些"觉知神经元"究竟位于何处呢?它们是集中在一小块地方还是分散在整个脑中?它们的行为是否有什么特别之处?
作为开始,让我们首先回顾一下第二章曾概述的各种观点。视觉觉知究竟包括哪种心理学处理过程呢?如果我们能够找出这些不同的处理过程在脑中的确切位置,那或许会对定位我们所寻找的觉知神经元有所帮助。
菲力普·约翰逊-莱尔德认为,脑和现代计算机一样,具有一个操作系统。该操作系统的行为与意识相对应。他在著作《心理模型》(Mental Medels)一书中,从更加广阔的背景下提出了这一思想。他认为,有意识和无意识过程的区别在于后者是脑中高度的并行处理的结果。正如我已在视觉系统中所描述的那样,这种并行处理就是大量的神经元能够同时工作,而不是序列式地一个接一个地处理信息。这才能使有机体有可能进化成具有特殊的、运转快速的感觉、认知及运动系统。而更为序列式的操作系统对所有这些活动进行全局控制,这样才能够快速、灵活地作出决定。粗略地打个比方,这就好像一个管弦乐队的指挥(相当于操作系统)控制着乐队所有成员同时演奏一样。
约翰逊-莱尔德假定,虽然这个操作系统可以监视它所控制的神经系统的输出,它能利用的只是它们传递给它的结果,而不是它们工作的细节。我们通过内省只能感觉到我们脑中所发生的情形的很少的一部分。我们无法介人能产生信息并传给脑的操作系统的许多运作中。因为他将操作系统视为主要是序列式的,所以他认为,"在内省时,我们倾向于迫使本来是并行的概念进入序列式的狭窄束缚中。"这是使用内省法会出现错误的原因。
约翰逊-莱尔德的观点表达得很清楚,又很有说服力。但是,如果我们希望从神经的角度理解脑,还必须要识别该操作系统的位置和本质。它不一定与现代计算机的许多特性相一致。脑的操作系统可能并不是清晰地定位于某一特殊位置上。从两种意义上说,它更像是分布式的:它可能涉及脑中相互作用的若干分离的部分,而其中某一部分的活动信息又会分散到许多神经元。约翰逊-莱尔德对脑的操作系统的描述使人多少想起丘脑,但是丘脑的神经元太少了,以致于无法表达视觉觉知的全部内容(虽然这是可以验证的)。似乎更有可能的是,在丘脑的影响下新皮层的部分神经元(而不是全部神经元)可以表达视觉觉知。
我们寻找的觉知的神经关联会处于脑功能等级的哪个阶段呢?约翰逊-莱尔德认为,操作系统处在处理等级的最高层次,而雷·杰肯道夫认为觉知与中间层次有更多联系。究竟哪种观点更合理呢?
杰肯道夫关于视觉觉知的观点①是基于戴维·马尔(Davidmarr)的2.5维图而不是三维模型的思想的(大致说是第六章所描述的以观察者为中心的可见表面的表象)。这是由于人们直接感受到的只是视野中物体呈现的那一侧;物体后面存在看不见的部分则仅仅是推测。另一方面,他相信对视觉输入的理解(即我们感觉到的是什么)是由三维模型和"概念结构"(conceptua1structure,是思维的另一种堂皇的说法)决定的。以上就是他的意识的中间层次理论。