The Plasticity of Learning Neurons:Philosophical Implication of Hebbian Theory
作者簡(jiǎn)介：黃家裕，浙江師范大學(xué)法政學(xué)院
內(nèi)容提要：赫布批判性地繼承了巴甫洛夫的反射論，創(chuàng)立神經(jīng)學(xué)習(xí)理論，馬克海姆則進(jìn)一步發(fā)展了赫布的學(xué)習(xí)理論。通過分析神經(jīng)學(xué)習(xí)理論的思想可知，認(rèn)知及其神經(jīng)基礎(chǔ)具有可塑性。在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，有機(jī)體的認(rèn)知及其認(rèn)知的物質(zhì)基礎(chǔ)神經(jīng)隨著經(jīng)驗(yàn)變化而增強(qiáng)或弱化。這彰顯了主體性在認(rèn)知活動(dòng)中的主導(dǎo)地位。
亞里士多德的印蠟說表明，認(rèn)知具有可塑性。按照亞氏，記憶好比硬物壓在蠟燭上所留下的痕跡；由此，認(rèn)知猶如蠟燭那樣可以塑造。19世紀(jì)末，有些學(xué)者研究經(jīng)驗(yàn)對(duì)大腦與能力的影響，博涅特(Bonnet)提出有機(jī)體的運(yùn)動(dòng)促使神經(jīng)變化與認(rèn)知發(fā)展的觀點(diǎn)。[1]意大利解剖學(xué)家于1785年把同胎小狗分兩組，兩組都得到同樣的照料，但是，一組給予訓(xùn)練，另一組則不訓(xùn)練。當(dāng)他解剖小狗大腦時(shí)，發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練組的腦具有更多褶皺和溝回。達(dá)爾文(Charles Darwin)指出在家里養(yǎng)的動(dòng)物大腦比野生動(dòng)物大腦小，因?yàn)榧茵B(yǎng)的環(huán)境比野生的環(huán)境更簡(jiǎn)單。[2]蓋茨(E.Gates)在1909提出“大腦建構(gòu)說”(brain building)，認(rèn)為當(dāng)意識(shí)、心理狀態(tài)在大腦出現(xiàn)時(shí)，大腦的相關(guān)神經(jīng)經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生新的結(jié)構(gòu)或重構(gòu)[3]。他認(rèn)為，人類的大腦與認(rèn)知同樣具有可塑性，后天教育的效果尤為明顯。
當(dāng)人們知道神經(jīng)是認(rèn)知活動(dòng)的主要載體時(shí)，人們就萌發(fā)了神經(jīng)可塑性的思想。在赫布(D.O.Hebb)之前，關(guān)于認(rèn)知神經(jīng)可塑性的思想更多是猜想或觀察到的純粹事實(shí)，沒有任何理論框架。當(dāng)時(shí)，流行把大腦看作一個(gè)簡(jiǎn)單的配電盆。赫布反對(duì)這種思想，因?yàn)樵谠S多情況下，大腦額葉被破壞時(shí)，大腦的功能并不是完全喪失。按照赫布的思想，有機(jī)體的智力來自經(jīng)驗(yàn)，而不是先天遺傳。對(duì)于有機(jī)體而言，年幼時(shí)所獲得的經(jīng)驗(yàn)比年長時(shí)獲得的經(jīng)驗(yàn)對(duì)其智力的影響更大。
1949年，赫布在《行為的組織》(The Organization of Behavior)中提出了神經(jīng)學(xué)習(xí)理論。巴甫洛夫的學(xué)生庫諾斯基(Konorski)在1948年也獨(dú)立提出神經(jīng)學(xué)習(xí)思想。他們都是在批判性地繼承巴甫洛夫的理論基礎(chǔ)上各自獨(dú)立創(chuàng)建神經(jīng)學(xué)習(xí)理論。但是，后者沒有赫布理論深刻、簡(jiǎn)潔。因此，其被赫布所遮蔽。另外，行為主義的壓制，使得學(xué)界不太注意他的貢獻(xiàn)。[4]這些理論奠基了當(dāng)代認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)大廈，成為當(dāng)代認(rèn)知科學(xué)的核心之一。我們這里無意全面研究赫布理論，而是基于赫布神經(jīng)學(xué)習(xí)理論，探究經(jīng)驗(yàn)對(duì)認(rèn)知及神經(jīng)塑造的機(jī)理。
一 巴甫洛夫反射論與赫布神經(jīng)學(xué)習(xí)理論
在大腦中，許多神經(jīng)元通過突觸(synapse)聯(lián)結(jié)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，由此神經(jīng)信號(hào)可以在神經(jīng)元之間傳遞。赫布受到巴甫洛夫的反射思想影響很大。[5]在巴甫洛夫的條件反射中，給狗喂食時(shí)就搖鈴，經(jīng)過多次刺激以后，狗聽到鈴聲就流口水。然而，條件反射的神經(jīng)機(jī)制怎樣呢？實(shí)際上，神經(jīng)元接受外界刺激時(shí)就產(chǎn)生興奮，這些興奮通過突觸傳遞給相鄰的神經(jīng)元，經(jīng)過多次傳遞之后，相關(guān)的神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)便得到加強(qiáng)。當(dāng)神經(jīng)元之間聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度達(dá)到一定閾值之后，不同神經(jīng)元之間便形成新的神經(jīng)回路。
赫布與潘菲爾德(Penfield)、拉什利(Lashley)等人合作研究，經(jīng)過二十多年努力在1949年出版了《行為的組織》一書，奠定了認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的基礎(chǔ)。按照赫布的思想，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過程通過不同神經(jīng)元之間的突觸聯(lián)結(jié)開展；突觸聯(lián)結(jié)強(qiáng)度和神經(jīng)元活動(dòng)強(qiáng)度相關(guān)，也和神經(jīng)元之間活動(dòng)的次序相關(guān)；突觸聯(lián)結(jié)的變化量正比于兩個(gè)神經(jīng)元的活性。學(xué)習(xí)的本質(zhì)是改變神經(jīng)元之間的激活水平的權(quán)值。由此，當(dāng)我們改變神經(jīng)元之間的權(quán)值時(shí)，我們的大腦便可以表征不同的客觀對(duì)象。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)是自發(fā)的學(xué)習(xí)，它通過提取訓(xùn)練集的統(tǒng)計(jì)特點(diǎn)，按照信息的相似程度歸類存儲(chǔ)。這和人們對(duì)世界事物分類具有相似性。在許多情況下，我們總是按照事物是否相類似把事物歸類。實(shí)際上，這個(gè)規(guī)律背后隱藏著不言而喻的假設(shè)。第一，共同激活的神經(jīng)元聯(lián)合為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單位。第二，神經(jīng)元之間的聯(lián)合能夠在相鄰的，或非相鄰的神經(jīng)元之間發(fā)生，因此，整個(gè)大腦皮層是聯(lián)合存儲(chǔ)。第三，因?yàn)樯窠?jīng)元之間能夠聯(lián)合，所以認(rèn)知是一個(gè)功能體或細(xì)胞集合的功能。
由此可知，有機(jī)體的智力，既有先天的作用，也離不開后天環(huán)境的作用。先天的大腦及神經(jīng)系統(tǒng)只是提供了智力發(fā)展的潛在素質(zhì)，并不意味某個(gè)人先天素質(zhì)好，他后天的智力就高。后天的環(huán)境及經(jīng)驗(yàn)在一定程度上決定著有機(jī)體的智力。即使愛因斯坦這樣的科學(xué)家，他大腦的潛能僅僅被開發(fā)了少量的一部分。一般人的大腦及神經(jīng)等認(rèn)知潛能比愛因斯坦的大腦及神經(jīng)開發(fā)得更少。
二 經(jīng)驗(yàn)對(duì)大腦結(jié)構(gòu)與功能塑造的機(jī)制
按照赫布的神經(jīng)學(xué)習(xí)的思想，在宏觀層次上，大腦和大腦的表現(xiàn)是結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，但是，大腦的結(jié)構(gòu)和功能不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，即使大腦的某些部位受到損傷，其結(jié)構(gòu)被破壞了，大腦的功能還存在。因?yàn)?，其他部位可以代替損傷部位的功能。也就是說，大腦的功能具有可塑性。反之，當(dāng)大腦的功能被重新塑造時(shí)，大腦的神經(jīng)必然產(chǎn)生重構(gòu)。根據(jù)赫布學(xué)習(xí)理論，結(jié)合當(dāng)今的神經(jīng)科學(xué)的相關(guān)事實(shí)，除了大腦不同部位可以相互代替之外，大腦在損傷后依然能恢復(fù)功能的重要原因是大腦具有可塑性，即大腦具有重新生長相關(guān)神經(jīng)突觸，或重構(gòu)相關(guān)神經(jīng)連接等的作用。
當(dāng)然，赫布雖然認(rèn)為大腦在宏觀上是以結(jié)構(gòu)-功能方式運(yùn)作的，但是，在微觀的神經(jīng)元層次則按照因果關(guān)系運(yùn)作。根據(jù)他理論隱含的假設(shè)可知，兩個(gè)神經(jīng)元之間按照一定次序激活，并且不同的次序激活的效果也不同。亦即，不同神經(jīng)元之間的信息傳遞總是按照一定的時(shí)間順序以及空間分布開展，由此構(gòu)成一個(gè)聯(lián)合的整體。赫布在《行為的組織》一書中說：“當(dāng)細(xì)胞A的一個(gè)軸突和細(xì)胞B靠近到能夠以它產(chǎn)生影響，而且持久、多次地參與對(duì)細(xì)胞B的興奮，那么，在這兩個(gè)細(xì)胞之間或其中的一個(gè)細(xì)胞會(huì)發(fā)生某種生長過程或新陳代謝變化，導(dǎo)致A作為能使B興奮的細(xì)胞之一，它的影響加強(qiáng)了?！盵6]他的這句話被廣泛引用。實(shí)際上，當(dāng)兩個(gè)神經(jīng)元的聯(lián)結(jié)加強(qiáng)時(shí)，將有新的突觸產(chǎn)生。這一機(jī)制以及相關(guān)的規(guī)則被稱為突觸學(xué)習(xí)假說，或赫布定律。后來，他首次用聯(lián)結(jié)主義(connectionism)指稱大腦的這種特點(diǎn)。這一思想是當(dāng)今聯(lián)結(jié)主義網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的重要思想來源。由此可知，按照赫布的思想，在微觀的神經(jīng)元層次，神經(jīng)元之間通過一定的時(shí)間順序和空間分布發(fā)生因果聯(lián)系。這種因果聯(lián)系構(gòu)建了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)式的大腦。
基于赫布的理論，結(jié)合當(dāng)今的神經(jīng)科學(xué)，我們由此認(rèn)為，大腦的結(jié)構(gòu)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，并且這個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不是一個(gè)層次而是多層次的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；同一層次的結(jié)構(gòu)是橫向聯(lián)結(jié)；不同層次網(wǎng)絡(luò)之間通過縱向聯(lián)結(jié)，由此構(gòu)成一個(gè)立體式的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在有機(jī)體剛剛出生時(shí)，其大腦只有簡(jiǎn)單幾個(gè)基本層次的結(jié)構(gòu)。同一網(wǎng)絡(luò)之間的神經(jīng)元橫向聯(lián)系不緊密，這些基本層次網(wǎng)絡(luò)之間的縱向聯(lián)結(jié)也不太緊密，因此它是一個(gè)低級(jí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，人類大腦比動(dòng)物大腦具有更多個(gè)層次的基本結(jié)構(gòu)。但是，這些基本層次結(jié)構(gòu)沒有成熟，并且各個(gè)層次結(jié)構(gòu)之間的縱向聯(lián)系比較少。由于有機(jī)體不斷地與生活環(huán)境中的相關(guān)事物發(fā)生作用，不斷地接受刺激，這些刺激信號(hào)不斷刺激大腦的某些神經(jīng)，這導(dǎo)致神經(jīng)元數(shù)量的不斷增長，同時(shí)促進(jìn)神經(jīng)元的體積不斷增大，并且催生更多的神經(jīng)突觸。因此，導(dǎo)致許多新的神經(jīng)回路不斷產(chǎn)生。當(dāng)新的神經(jīng)回路產(chǎn)生到一定程度時(shí)，它們交織成為一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，專門負(fù)責(zé)后天的環(huán)境刺激。這導(dǎo)致大腦同一層次的網(wǎng)絡(luò)橫向聯(lián)系加強(qiáng)，不同層次的縱向聯(lián)系更緊密。因此，更高級(jí)的神經(jīng)層次便產(chǎn)生。
根據(jù)巴甫洛夫思想及當(dāng)今的認(rèn)知科學(xué)經(jīng)驗(yàn)，動(dòng)物只有第一信號(hào)系統(tǒng)，沒有第二信號(hào)系統(tǒng)，因此動(dòng)物的新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生是非常有限的。人不但有第一信號(hào)系統(tǒng)，而且有第二信號(hào)系統(tǒng)，因此人后天產(chǎn)生的新神經(jīng)層次非常豐富。當(dāng)人的多個(gè)新神經(jīng)層次產(chǎn)生以后；人由于生活在語言的環(huán)境中，人在語言等信號(hào)的刺激下產(chǎn)生第二信號(hào)系統(tǒng)。在第二信號(hào)系統(tǒng)產(chǎn)生過程中，由于語言等符號(hào)工具的刺激，促使新的神經(jīng)回路產(chǎn)生，由此將導(dǎo)致不同于動(dòng)物的更高級(jí)的新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生。從經(jīng)驗(yàn)角度看，幼兒在1歲左右開始發(fā)展語言能力，2歲～5歲則是語言發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。相關(guān)研究表明，植入人工耳蝸的最佳年齡是1歲～5歲之間。華爾茲曼(Waltzman)等人對(duì)178例患者接受人工耳蝸植入的重度聾兒研究表明，如果兒童超過5歲才植入人工耳蝸，那么兒童對(duì)語言等符號(hào)的刺激和語言的執(zhí)行能力的恢復(fù)效果就沒有那么好。[7]有些聾啞人在成年之后才植入人工耳蝸，盡管有聲音信號(hào)輸入到他們大腦，他們也能夠聽見聲音，但是他們依然很難聽懂別人說什么，他們自己也很難說話。但是，有些人成年以后，由于突發(fā)性耳聾、藥物性耳聾或先天性內(nèi)耳畸形等原因造成耳聾，如果植入人工耳蝸，那么他們則能夠聽懂別人的話語，也能夠說話。[8]盡管醫(yī)學(xué)界可以用人工耳蝸部分恢復(fù)人的語言能力，然而，目前沒有真正關(guān)于大腦及神經(jīng)與語言形成的相關(guān)機(jī)理給予有說服力的解釋。筆者認(rèn)為，那些從小就聾啞的人，在成年才植入人工耳蝸也難以促使他們語言的有聲信號(hào)系統(tǒng)相關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生，導(dǎo)致他們難以從聲音中獲得語言的意義。筆者不否認(rèn)他們具有第二信號(hào)系統(tǒng)，因?yàn)樗麄円廊荒軌蜃x書看報(bào)紙。但是，他們的第二信號(hào)系統(tǒng)是一個(gè)無聲的第二信號(hào)系統(tǒng)，亦即他們大腦中負(fù)責(zé)意義的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和負(fù)責(zé)聲音的網(wǎng)絡(luò)層次沒有發(fā)生聯(lián)結(jié)，因?yàn)樗麄兡暧讜r(shí)沒有機(jī)會(huì)獲得聲音和意義相聯(lián)結(jié)的經(jīng)驗(yàn)。那些成年以后才聾啞的人，因?yàn)樗麄兊牡诙盘?hào)系統(tǒng)的相關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)塑造好，并且負(fù)責(zé)意義的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和負(fù)責(zé)聲音的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)聯(lián)結(jié)好，所以，當(dāng)他們植入人工耳蝸之后，他們便恢復(fù)相應(yīng)的語言能力。然而，如果他們過了很長時(shí)間才植入人工耳蝸，那么他們也難以恢復(fù)語言能力。按照赫布學(xué)習(xí)理論及相關(guān)神經(jīng)科學(xué)，筆者認(rèn)為這是因?yàn)楫?dāng)一些神經(jīng)突觸長時(shí)間沒有接受外界刺激時(shí)，它們便“用進(jìn)廢退”，它們之間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度弱化，甚至消失，因此他們逐漸喪失了相應(yīng)的語言執(zhí)行功能。當(dāng)然，也可能是這些突觸的功能處于過度休眠狀態(tài)而無法被激活。
三 思想與觀念產(chǎn)生的神經(jīng)機(jī)制
對(duì)于觀念如何產(chǎn)生的問題，觀念或思想的產(chǎn)生的必要條件是有機(jī)體能夠記住環(huán)境刺激事件及其順序，亦即有機(jī)體必須有記憶能力。在這一過程中許多神經(jīng)不斷產(chǎn)生，不斷重構(gòu)新的神經(jīng)回路。
從赫布理論那里，我們知道記憶和“激發(fā)”緊密相關(guān)。所謂“激發(fā)”就是當(dāng)某一神經(jīng)元接到一個(gè)信號(hào)后，它的樹突上的跨膜電位差升高，由此局部改變膜電位。如果突觸高頻、高速地激發(fā)就導(dǎo)致強(qiáng)化，由此形成所謂的“短時(shí)記憶”。然而，并不是每一個(gè)信號(hào)都能夠引起神經(jīng)元激發(fā)的，只有環(huán)境刺激足夠多，足夠強(qiáng)，才能引起神經(jīng)激發(fā)。因此，往往多個(gè)突觸共同激發(fā)才能改變神經(jīng)元膜電位，產(chǎn)生動(dòng)作電位，并傳遞信號(hào)給回路中的另一神經(jīng)元。
短期記憶是有機(jī)體受到環(huán)境事件刺激所引發(fā)的神經(jīng)反射，并形成聯(lián)結(jié)的結(jié)果。其時(shí)間往往少于一分鐘。當(dāng)環(huán)境事件刺激次數(shù)足夠多時(shí)，強(qiáng)化已經(jīng)存在的短期記憶對(duì)應(yīng)的反射神經(jīng)活動(dòng)，這導(dǎo)致短期記憶轉(zhuǎn)化為長期記憶。短時(shí)記憶轉(zhuǎn)化為長期記憶的過程稱為“凝固”。凝固的過程大概一個(gè)小時(shí)，其主要部位在海馬。根據(jù)赫布的理論，環(huán)境對(duì)認(rèn)知具有兩方面的功能。第一，環(huán)境具有線索的功能。環(huán)境對(duì)于有機(jī)體而言，能把相關(guān)信息傳遞給有機(jī)體，使得有機(jī)體獲得信息。第二，環(huán)境具有激發(fā)功能。環(huán)境能夠激發(fā)大腦的神經(jīng)系統(tǒng)，使得不同神經(jīng)元之間構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并且活化為一個(gè)有機(jī)的系統(tǒng)。由此可知，感覺對(duì)認(rèn)知不可或缺，因?yàn)楦杏X提供了有機(jī)體與環(huán)境的聯(lián)系，是神經(jīng)回路和環(huán)境關(guān)系聯(lián)系的必要環(huán)節(jié)。
了解記憶機(jī)制之后，我們還得知道赫布的“神經(jīng)元細(xì)胞組合”的思想，才能知道觀念如何產(chǎn)生。根據(jù)赫布思想，細(xì)胞組合是和有機(jī)體相關(guān)的環(huán)境事物聯(lián)結(jié)的神經(jīng)元細(xì)胞組。他認(rèn)為，當(dāng)事物多次地刺激有機(jī)體之后，有機(jī)體的神經(jīng)元細(xì)胞便形成神經(jīng)回路，回路的相關(guān)細(xì)胞就構(gòu)成了細(xì)胞組。在外界事物A沒有刺激有機(jī)體的條件下，即如果外界事物A沒有任何信號(hào)激發(fā)相應(yīng)的神經(jīng)細(xì)胞組，此時(shí)該細(xì)胞組卻發(fā)生了激發(fā)，那么有機(jī)體便體驗(yàn)到關(guān)于A的觀念。或者說，某時(shí)，有機(jī)體曾經(jīng)接受外界事物A的刺激，由此其對(duì)A產(chǎn)生了記憶；當(dāng)有機(jī)體沒有接觸事物A刺激的情況下，有機(jī)體的相關(guān)細(xì)胞組卻被激發(fā)，這將導(dǎo)致有機(jī)體體驗(yàn)到關(guān)于事物A的觀念。
上面只能說明單個(gè)事物A的觀念的產(chǎn)生。如何解釋多個(gè)事件系列的產(chǎn)生？亦即一種思想如何產(chǎn)生？根據(jù)赫布的理論，人們對(duì)多個(gè)事件的觀念產(chǎn)生是以“階段順序”的神經(jīng)反射方式進(jìn)行的。有機(jī)體接收到環(huán)境中的一系列事件A、B、C等的刺激，在其神經(jīng)層次上就按照“階段順序”存儲(chǔ)A、B、C事件。如果A、B、C階段順序進(jìn)一步被強(qiáng)化，當(dāng)它們沒有刺激有機(jī)體的情況下，A、B、C相應(yīng)的神經(jīng)階段順序被激發(fā)，此時(shí)相關(guān)一系列觀念就被產(chǎn)生，即思想被產(chǎn)生了。從赫布的思想我們知道，幼年時(shí)，有機(jī)體慢慢建立細(xì)胞組合和階段順序，并且相應(yīng)的神經(jīng)細(xì)胞也不斷發(fā)展。年長的有機(jī)體則重新安排細(xì)胞組合及階段順序，但是，一般而言他們的神經(jīng)元細(xì)胞沒有發(fā)展。這種神經(jīng)學(xué)習(xí)模式相當(dāng)于頓悟?qū)W習(xí)模式。由此，有機(jī)體年幼時(shí)獲得的經(jīng)驗(yàn)對(duì)智力的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其年長時(shí)經(jīng)驗(yàn)對(duì)智力的影響。
四 赫布學(xué)習(xí)理論的局限性及其發(fā)展
赫布克服了巴甫洛夫條件反射理論的局限性，他提出了神經(jīng)聯(lián)結(jié)的學(xué)習(xí)理論，并且強(qiáng)調(diào)神經(jīng)在學(xué)習(xí)活動(dòng)中發(fā)生重構(gòu)等思想，也說明環(huán)境刺激事件順序?qū)ι窠?jīng)學(xué)習(xí)的影響。但是，赫布只是探究神經(jīng)的興奮所發(fā)生的“積極”聯(lián)結(jié)，沒有探究神經(jīng)抑制所發(fā)生的“消極”聯(lián)結(jié)，即他沒有探究神經(jīng)抑制而導(dǎo)致原有神經(jīng)聯(lián)結(jié)弱化或消失的情況。
第一，根據(jù)赫布神經(jīng)學(xué)習(xí)理論，人們只能夠解釋經(jīng)驗(yàn)對(duì)神經(jīng)的增長方面，無法解釋經(jīng)驗(yàn)對(duì)神經(jīng)的削弱；并且按照赫布理論，神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度必然會(huì)無限地增長。因?yàn)楹詹嫉睦碚撝皇翘骄苛瞬煌窠?jīng)元之間的興奮，神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)權(quán)數(shù)任何時(shí)刻都大于0。他沒有考慮神經(jīng)元之間的抑制作用；當(dāng)神經(jīng)元之間沒有抑制作用時(shí)，只要神經(jīng)元產(chǎn)生哪怕極為微小的興奮(權(quán)數(shù)大于0)，也必然無限地增加神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度。第二，赫布只是考慮了突觸的電化學(xué)信號(hào)的傳遞，沒有考慮突觸細(xì)胞自身的狀態(tài)。由此，赫布理論難以說明經(jīng)驗(yàn)對(duì)認(rèn)知及神經(jīng)的削弱作用。亦即經(jīng)驗(yàn)對(duì)認(rèn)知及神經(jīng)的塑造有兩方面：強(qiáng)化方面和弱化方面。赫布理論只能解釋強(qiáng)化方面。第三，盡管赫布討論了“階段順序”的方式，但是，沒有考慮神經(jīng)元之間的抑制機(jī)制，赫布理論也忽視前后突觸信號(hào)的激發(fā)時(shí)間順序所產(chǎn)生的不同效果：興奮效果或抑制效果。由此赫布的“階段順序”理論只是關(guān)于“興奮”的順序，沒有涉及“抑制”的順序。這造成赫布理論局限于學(xué)習(xí)積極效應(yīng)，無法解釋消極效應(yīng)。第四，赫布的學(xué)習(xí)理論及觀念產(chǎn)生理論僅僅是一種自發(fā)的性質(zhì)，因此其有局限性。按照赫布理論，有機(jī)體，特別是人幾乎無法創(chuàng)造新觀念。因?yàn)橥饨绛h(huán)境沒有相應(yīng)的事物與新觀念對(duì)應(yīng)，所以有機(jī)體沒有得到相應(yīng)的刺激。這導(dǎo)致有機(jī)體無法產(chǎn)生新觀念。這是因?yàn)楹詹祭碚撌墙⒃趧?dòng)物實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，沒有涉及人。動(dòng)物總是被動(dòng)地接受環(huán)境，沒有創(chuàng)新可言。但是人對(duì)環(huán)境總是積極地應(yīng)對(duì)，并且人創(chuàng)造新觀念，然后不斷改造環(huán)境。另外，赫布的學(xué)習(xí)理論解釋動(dòng)物被動(dòng)學(xué)習(xí)還可以，但是，難以解釋人的主動(dòng)學(xué)習(xí)所引發(fā)的神經(jīng)活動(dòng)。因?yàn)?，?dòng)物總是被動(dòng)學(xué)習(xí)，并且是本能地學(xué)習(xí)；人有主觀能動(dòng)性，人總是主動(dòng)地學(xué)習(xí)；超越本能地學(xué)習(xí)。由此，一方面，人在沒有外界相應(yīng)對(duì)象的刺激下，能夠根據(jù)自己的需要學(xué)習(xí)，其必然能夠根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)激發(fā)相應(yīng)的神經(jīng)活動(dòng)，創(chuàng)造新觀念，形成新神經(jīng)回路。另一方面，人的主觀態(tài)度對(duì)于新觀念的產(chǎn)生也非常重要，一個(gè)態(tài)度積極的人往往比態(tài)度消極的人創(chuàng)造更多的方法和手段以應(yīng)對(duì)環(huán)境。
后來，馬克拉姆(H.Markram)在赫布理論的基礎(chǔ)上，提出了“脈沖時(shí)間依賴可塑性”(spike timing dependent plasticity，STDP)的理論[9]，拓展了赫布理論。它的核心思想是經(jīng)驗(yàn)對(duì)神經(jīng)元激發(fā)的先后順序影響神經(jīng)元之間聯(lián)結(jié)的強(qiáng)或弱的程度。即通過調(diào)整神經(jīng)元激發(fā)時(shí)間順序塑造突觸的重構(gòu)，把神經(jīng)元之間的“抑制”功能納入了理論框架。某一神經(jīng)x，當(dāng)x接受了神經(jīng)元y的信息，然后x才發(fā)生反應(yīng)，那么x和y之間的聯(lián)結(jié)就會(huì)加強(qiáng)。但是，如果x在沒有接受y傳遞信息之前，x已經(jīng)發(fā)生反應(yīng)，此后，如果y才傳來相類似的信息，那么x和y之間的聯(lián)結(jié)就會(huì)減弱，甚至消失。因此，經(jīng)驗(yàn)對(duì)認(rèn)知神經(jīng)可塑性不但表現(xiàn)為神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)增強(qiáng)，而且表現(xiàn)在能夠減弱或取消原來的神經(jīng)回路。按照這一思想，打個(gè)比方以便通俗說明一下，給狗喂食時(shí)，讓它看中國大媽的廣場(chǎng)舞，次數(shù)多以后，狗看見中國大媽跳廣場(chǎng)舞時(shí)就流口水。但是，如果狗吃飽以后，大媽在它面前跳舞，狗就覺得是一種騷擾，時(shí)間長以后，狗看到大媽跳舞就會(huì)討厭，倒胃口，不想吃食物。實(shí)際上，前者是狗控制口水的神經(jīng)元與傳遞跳舞神經(jīng)元聯(lián)結(jié)加強(qiáng)的緣故；后者則是這兩組神經(jīng)元聯(lián)系被削弱、抑制，甚至發(fā)生抵觸，由此造成狗倒胃口。
目前，雖然認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)獲得巨大的成功和發(fā)展，但是，學(xué)界對(duì)認(rèn)知神經(jīng)的研究局限于被動(dòng)性的認(rèn)知研究；并且他們總是把神經(jīng)心理學(xué)當(dāng)作純粹客觀的過程來研究，沒有考慮認(rèn)知神經(jīng)的主觀性。因此，這種研究將導(dǎo)致認(rèn)知主體的缺失、研究的片面性和理論解釋的狹隘性。筆者認(rèn)為未來應(yīng)該吸收現(xiàn)象學(xué)的研究成果，不迷信哲學(xué)教條，在保持認(rèn)知神經(jīng)客觀性的基礎(chǔ)上，學(xué)界應(yīng)該重視認(rèn)知神經(jīng)的主體性。
原文參考文獻(xiàn)：
[1][3]J.M.Renner and R.M.Rosenzweig,Enriched and Impoverished Environments,Springer Verlag,1987,p.1,p.2.
[2]C.Darwin,On the Origin of Species,John Murray,1859.
[4]J.Boyke,J.Driemeyer,C.Gaser,C.Buchel & A.May,'Training-Induced Brain Structure Changes in the Elderly',Journal of Neuroscience,28,2008,pp.7031～7035.
[5]M.Peter,'A Brief History of the Hebbian Learning Rule',Canadian Psychology/Psychologie Canadienne,44(1),2003,pp.5～9.
[6]D.O.Hebb,The Organization of Behavior,Wiley,1949,p.62.
[7]S.B.Waltzman,N.L.Cohen,R.H.Gomolin,etc.,'Long-term Results of Early Cochlear Implantation in Congenitally and Prelingually Deafened Children',American Journal of Otology,15,1994,pp.1～27.
[8]J.B.Hinderink,J.P.Brokx,etc.,'Performance of Prelingually and Postlingually Deaf Patients Using Single-channel or Multichannel Cochlear Implants',Laryngoscope,105,1995,pp.618～621.
聯(lián)系客服
