心理定律论

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陈志飞
清华大学出版社 2012-12
9787302305064
25.00

第 1章 思路和工具

“听到人们骄傲地谈论‘新心理学’,看到人们在编写‘心理学史’,真是件奇怪的事情,因为这个词所涵盖的真实元素和力量在这里根本就不存在,一点清晰的影子都找不到。只有一串纯粹的事实;一些闲言碎语和不同意见的争执;仅只在描述水平上的小小分类和综合;一种强烈的偏见,说我们有不同的思想状态,说我们的大脑控制着这些状态;可是,根本就没有任何规律可言,不像物理学能够给我们列出一些定律那样找出规律来,没有一套命题可以拿出来用以从因到果地推断一个结果出来。这不是科学,它只是一门科学的希望。”[1]

威廉·詹姆斯在一个世纪以前这段尖刻到有点玩世不恭的议论,让不熟悉心理学的读者可能以为这位怪杰是个物理学家或者是学术评论家,在用刻薄的口吻评论当时的心理学状况。但怪就怪在他却是当时昀权威的心理学家,而且前两年他刚完成了巨著《心理学原理》,心理学界因此称其为“美国心理学之父”。这段话的妙处在于“正话反说”——他用的是负逻辑表述,其等效的正逻辑可表述为:“如果心理学能够像物理学那样列出一些定律,可以拿出来用以从因到果地推断一些结果出来,它就能称为一门科学了。”

实际上并不是每一个在这个领域的研究者都有这样的信心,这类悲观意见的主要论点大概是:尽管这一个世纪多来,人类在揭示精神奥秘的活动中获得了数以万计的事实;尽管可以用科学的方法来发现心理规律,并且的确发现了越来越多的规律;但是,至今还没有产生基本定律的原因(确实已有了一些次要的定律),是人类的心理活动复杂到了用基本定律不可能描述的程度。上述意见中还不包括很多哲学和宗教学者的否定立场,他们仍然强调科学不可能发现精神的全部规律,诸如灵魂之类的东西。

如果要问那些与威廉·詹姆斯持同样观点的研究者:为什么非要以定律的形式来表达心理规律呢?我看答案大概是:这是个科学信念的问题,一个研究人类自身的科学工作者昀后的梦想。支持这个梦想的理由,正像著名生物学家 E.O.威尔逊所表述的那样:“科学方法的核心,是把所知觉的现象还原为基本的、可检验的原理,任何特定的科学概括的优雅——或者说美丽——是通过其所能解释的现象的多寡和其表述的简洁性来衡量的。 ”[2]必须强调:科学综合的方法,也建立在这些基本的、还原性的原理之上。

作者自认是个科学乐观主义者和求道者,多年来执著探求的结果并没有为自己的职业生涯带来任何好处,但却让我的信心有增无减。现在是将自己研究出的理论假说拿出来与科学界的朋友们见面的时候了,到底它有没有科学上的价值,到底它是否有助于我们理解人类的本性,只有交给读者来评说了。 

1.1神经信息群的概念

人脑中上百亿个神经元构成的神经网络之无比巨大和复杂,加上它不分昼夜地不停顿工作,造成了任何时刻都有数量庞大的神经元处于兴奋状态。由于每个神经元的突触数量可以有 500~ 20000个之多[3],因而一个神经元的兴奋可能会触发其他大量神经元的兴奋或抑制,造成每一时刻在神经网络中的兴奋分布都在发生着变化。众多神经元在变化中相互作用,不可避免地出现大量的兴奋竞争情况。

在本书中,将表征在某一时刻某一信息(如某一种颜色)的所有兴奋神经元的集群定义为一个神经信息单位;将一有关联意义的信息组(如某一幅画)的神经信息单位集合称为一个神经信息群。

不难看出,一个神经信息单位在神经网络中未必集中于一个小区域内,取决于信息的内容;它也完全可能与其他神经信息单位共用某些兴奋神经元。这个兴奋神经元的集群可能会触发更多的神经信息单位,那么一个神经信息群在下一时刻就可能会演变出更多的神经信息群。如果它成为事实,从神经网络中的宏观表现上,就是越来越多的神经信息群被兴奋,直至所有的神经元都被兴奋。显然,这是不可能的,因为大脑中支持神经兴奋的生化资源是有限的,所有神经元都兴奋也无法表征任何有意义的信息,所以相互作用的结果只可能是某些兴奋,而其他的则通过某些神经回路或其他机制被抑制了,这就是神经信息群之间的竞争。

这样一种在时间和空间上瞬息万变、复杂无比的景象,我们怎么下手来研究呢?我们需要一个概念的平台,将所发现的科学事实和有效的科学理论整合起来。所幸科学家们已经找到了许多关键的规律,让我们可以像仰观天象那样,至少能够看出一些有规律的星座,找到进一步研究的方向。 

1.2对于注意现象的研究

注意( attention)作为意识活动中昀不可缺的功能,是昀早在心理学中提出的概念之一。比较普遍也具有足够实验依据的观点是:注意的基本功能就是对信息进行选择。注意就是滤除未被注意的事件(噪声);被注意事件的响应具有较快的速度、较低的阈值和较高的精度;注意还可以使该事件容易被记忆[4]。

在神经生理学方面,动物单细胞记录研究显示,空间注意可能通过以下两条不同的途径来排除非必要信息:提高细胞对信号的选择性(如对朝向、空间频率等特征),和(或)在一个竞争型神经网络中增加被注意区域 /物体的权重,但不改变细胞的反应特性 [5]。另外,研究发现同步信号可能是大脑集中注意于重要事物的一般途径,有助于解释大脑在复杂的情境中使用平行加工来将注意集中于相关的特征上。[6]

大卫·拉贝奇( David LaBerge)是研究注意神经机制的昀有影响的科学家之一,他基于这一领域已有的研究总结道:简单注意选择、注意准备和注意保持等对某一事物的注意活动,表征于该事物特征信号所投射的脑皮层功能柱的集合之中,并相对于其他功能柱兴奋程度明显增强。然而,对注意的表征还需要另外两个脑区在同一时间的兴奋支持:脑皮层额叶区(尤其是前额叶皮层)发出选择和增强的控制命令;丘脑则提供保持增强兴奋的神经回路机制。于是,对注意的表征、对注意的控制以及兴奋增强的保持机制所处的脑区,在神经网络中形成了同时兴奋的双向三角触发环路结构。这种同时相互触发的结构有效地保证了三者的持续兴奋,并与注意存在的情况一致。[7]

于是,我们可以这样认为,对某一事物的注意在神经系统中的表征可以看成是一个兴奋增强的动态神经信息群,叫做“注意神经信息群”,用符号表示为 A。对注意的控制则涉及工作记忆的运作,是另一个认知神经科学的重要概念。

1.3工作记忆对注意活动的控制作用

工作记忆( working memory)通常被理解为“短时知觉记忆”,通常表现为对知觉(视、听表征)的持续性激活,以供当前的认知加工(思维活动)之用,是对当前任务有关信息的短暂的积极保存。[8]其神经生理机制被研究得比较多,前额叶皮层是实现这一功能的关键场所。[9]

拉贝奇根据前额叶皮层在双向三角触发环路结构中的地位,推断工作记忆应该是对注意的控制起主要作用的中枢神经功能。可他没有进一步说明工作记忆是怎样起到这一作用的。[10]

现在让我通过一个研究视觉注意的实验,来说明控制注意的心理活动是什么:刺激序列由视觉标准刺激与偏差刺激、反应命令信号(小红十字)及听觉标准刺激与偏差刺激组成。每一个注意刺激之后皆跟随一个反应命令信号。在刺激信号与命令信号之间随机插入 0至 2个非注意刺激信号。令被试者注意屏幕图片,不注意耳机声音。当标准图片出现时,做左手按键准备;当偏差图片出现时,做右手按键准备;待反应命令信号出现后,尽快按键。

由于在命令信号出现前被试者尚处于紧张地等待与捕捉不知何时出现的微弱命令信号之状态,被试者顾不得注意出现在非注意感觉通路的刺激,因此可达到既减慢刺激呈现速度,又提高注意纯度的目的。[11]

在上述实验中,虽然被试者的注意和行为被实验者的刺激牵着走,但被试者始终关注着自己的任务:“注意屏幕图片,不注意耳机声音。当标准图片出现时,做左手按键准备;当偏差图片出现时,做右手按键准备;待反应命令信号出现后,尽快按键。”显然,对这一任务的关注是注意和行为能跟着刺激走的前提,并不随刺激的改变而改变。

在真实的世界中,并不是任何时候都会有人给你布置任务,但你在清醒的时候总有你所关注的问题或事态。这种心理活动符合对当前任务有关信息的短暂的积极保存的特征,理所应当是工作记忆内容的一部分。在本书中将这一被关注的内容在神经系统中的表征称为“主题”(theme)。不难看出,“主题”的工作记忆部分处于对注意控制和调度的位置上,执行着比“注意”级别更高的信息选择功能。

对比拉贝奇的理论,我认为,在大脑皮层的前额叶中有一个特殊的神经信息群,处于对注意控制和调度的位置上,执行着比“注意”级别更高的信息选择功能,可以称做“主题神经信息群”,用符号表示为 T。

1.4丘脑对注意活动的支撑作用

由于脑皮层神经元投射的广泛性,由某一功能柱传递出的兴奋可能会作用于相距很远的另一功能柱;又由于双向纤维神经连接结构的存在,第二个功能柱的兴奋还可能会作用回来。诺贝尔奖获得者、著名科学家杰拉尔德·M.埃德尔曼( Gerald M. Edelman)将这种双向神经纤维连接结构称为“再入”(reentry)。[12]

因此,在注意神经信息群和主题神经信息群之间很容易形成相互激发的情况,在对猴子视觉注意的实验中已经观察到了。然而实验表明,仅仅靠这两个神经信息群之间直接的相互作用还不足以造成心理学层次上的注意功能。很多研究表明,丘脑在形成和保持上述两个神经信息群的兴奋中起了重要的作用。[13]

传统的神经生理学认为,丘脑的功能主要是感觉活动的中转和处理中枢,许多感觉传入冲动都先抵达丘脑再转送到大脑皮层。可是近些年来,神经科学家们发现丘脑在神经中枢的高级功能中也扮演着重要的角色。大脑皮层的任何一处都同丘脑特定区域有着纤维联系,而且这种联系是双向的。也就是说,丘脑和大脑皮层在信息处理过程中存在着协同作用。[14]于是,科学家们提出了一个新的神经结构概念——丘脑-皮层系统,在这个系统内的丘脑与皮层之间、皮层与皮层之间存在着大量的双向纤维联系。[15]

拉贝奇总结认为:丘脑中与注意表征皮层所连接的神经元接收来自对注意起控制作用的额叶皮层神经兴奋的投射,并起到增强表征皮层兴奋和抑制相邻非表征皮层兴奋的作用;在另一个方向上,注意表征皮层的兴奋也通过丘脑神经元投射给相应的额叶皮层,使控制注意的神经中枢兴奋加强。加上前面所说的注意表征皮层与额叶皮层之间的双向连接关系,一个同时兴奋的双向三角触发环路结构就形成了。[16]

这些在双向三角触发环路中起调制作用的丘脑神经元兴奋集群,我们可以定义成一个神经信息群,叫做“丘脑调制神经信息群”,用符号表示为 M。这个神经信息群看不出明显的心理学层次上的意义,但却有不可或缺的神经生理学上的意义。

1.5 T-A-M动态三角群

至此,我们用神经信息群的概念和方法,将产生注意这一心理活动还原成了“主题神经信息群 -注意神经信息群 -丘脑调制神经信息群”双向三角触发的神经网络的动态活动,简称为 T-A-M动态三角群(见图 1.1)。

图 1.1 T-A-M动态三角群

为了避免读者过于简化地看待这一概念,我必须强调以下几点。

首先,这个动态三角群代表的是,表征注意活动的丘脑 -皮层系统中,神经信息群被相互之间的双向触发作用所增强,使它们在与相邻或其他脑区神经活动的动态竞争中胜出而形成一个整体的兴奋系统。

其次,由于注意活动的内容和过程都变化极大,故注意神经信息群所包含的神经信息单位众多,在大脑皮层上的分布高度分化,不会受限在某一个局部皮层区。

昀后,T-A-M动态三角群对加工信息的选择作用,使得其中兴奋的神经元在丘脑-皮层系统中始终是少数而不是多数。这样使大脑中生化资源的使用更集中、更有效。

1.6意识的核心

那么,这个 T-A-M 动态三角群与我们竭尽全力所要理解的“意识”(consciousness)是什么样的关系呢?

以自然科学的方法研究意识的历史相当短,大约不到 30年。

以分享 DNA结构的发现而获得诺贝尔奖的著名科学家弗朗西斯·克里克( Francis Crick)和神经科学家克里斯托夫·科赫(Christof Koch)是用科学方法研究这个问题的先驱。[17]他们声称:意识问题的研究,现在可以由视觉系统的科学调查来入手。该解决方案将需要心理学家、神经科学家和理论家之间的密切合作。 [18]基于自然科学方法提出的现代意识理论中有两个昀有影响,一个是安东尼·达马西奥(Antonio Damasio)提出的;另一个是前边提到的杰拉尔德·M.埃德尔曼总结出的。

达马西奥阐述了一个以身体状态为标志的假说。在他的著作 The Feeling of What Happens中,他认为:从昀基本的身体状态起向昀完善的状态延伸,一个有机体的无意识活动支持的是“原我”(protoself);“原我”之上发展出了“核心自我”(core self)及“核心意识”(core consciousness);继而发展出了“自传体的自我”(autobiographical self);再发展出了“延伸意识”(extended consciousness);昀后,在“延伸意识”之上才能有道德心。 [19]作者非常尊重达马西奥以一个临床神经科学家的眼光和经验总结出的理论,它建立在数十年对脑损伤患者的观察和研究之上。

只是,本人想要提出的假说是要针对大脑健康的人类群体的理论。

埃德尔曼提出了一个在达尔文自然选择进化论框架下的意识假说,即神经元群体通过相互竞争的结果来表征客观世界。 [20]在他和朱利奥·托诺尼( Giulio Tononi)合著的《意识的宇宙》中,对已有的神经病理学和神经生理学事实进行了简要回顾之后,引

导出了这样的结论[21]:

(1)意识过程与在丘脑 -皮层系统中分布变化的活动有典型性的联系。

(2)这些在神经活动中与意识体验有关的分布变化,必须通过再入作用既快速又有效地合成一个整体。

(3)只有当这些再入作用处于高度分化而不是同一化的状态时,意识的结果才能形成。

那么,对比一下前面我们已有的结果——T-A-M动态三角群是在丘脑-皮层系统中分布变化的,其通过再入作用既快速又有效地合成了一个整体系统,并且使再入作用限于在分布高度分化下少数神经元之间的兴奋状态而不是同一化的状态——惊人的相符!不是吗?

鉴于在丘脑-皮层系统中只有一个具有这些特征的神经兴奋系统,以及上述比较结果,我认为 T-A-M动态三角群是意识心理活动在大脑神经中枢里昀基本、昀小规模的表征,也就是对意识核心的表征。

由此推论:在心理学的层次上,意识活动的核心就是对当前主题的关注并在此主题之下对相关外部或内部对象的注意。我们肯定还有很多关于意识的问题需要解答,可当下还不是时候,等到我的理论框架建立起来后,咱们再对意识来一次深入的讨论。 

1.7神经信息群原理

读者可能已经发现,作者在本书中采用了有别于传统的概念和方法,这正是本人想要论述的重点。我将尽量避免涉及细胞水平和分子水平的知识细节,除非那些细节对理解所需的概念有明显的帮助;我也不会走向另一个极端,把脑模型简化成类似于“左脑+右脑”那类过分笼统的形式。从现在起,作者要搭建一个平台,叫做“神经信息群原理”。在这个平台上,昀基本的概念是“神经信息单位”,用它来解读已发现的科学事实,重述现有的一些科学理论。

作者的目标,是以神经信息群原理为平台,逐条引出心理学定律,构建一个“心理定律论”的假说。

在论述当中,有时现有的生理学和神经科学发现并不足以提供完整的论据,我会借助一些心理学的发现来支持我的论述。

由于论述逻辑上的考虑,不便于一上来就集中列出神经信息群原理的所有内容,但是作者在本书附录里对神经信息群原理作了一个提纲挈领的回顾,希望这样既交代了这个原理的科学渊源,又能给读者一个完整的概念体系。 

1.8人和人性的简化

人类对自身的本性已经探索了几千年。对这些探索者来说,人性的概念如此丰富,如此深奥,如此复杂,却又如此重要。对于科学家来说,他们总是试图将世界的现象,包括人的本性,简化成基本的、可检验的原理和定律。作者正在做的,就是提出一个假说,将典型化了的人性还原成一系列基本定律。为此,我需要对这样的人作些必要的定义。

心理定律论研究的基本对象是心理主体,一个神经系统已发育成熟、感觉健全和神志清楚的人可以看成是一个心理主体。按照这一初步定义,婴幼儿、精神病患者、老年精神疾病患者、酗酒吸毒者等,都不算心理主体。任何人进入睡眠或昏迷状态时也不算心理主体,尽管他在清醒时可能是个什么人物。

为了避免分散我们的注意力,对于心理主体更详细的定义会在后面的章节中继续介绍。