意識的理論和性質 (上) 作者: 比天空更廣寛的作者是杰拉德‧埃德爾曼 (1972醫學/生物諾貝爾獎)

有沒有可能用簡短的文字總結意識的理論? 我認為不太可能, 除非這個總結是針對那些和我們一路走過來的人。我會為這些讀者嘗試一下。   我的第一項假設是意識的生物學理論必須建立在全腦理論的基礎上。這是因為我們必須面對高級大腦極大的變化性和差異性以及其對價值系統的依賴性。變化性必須用發育和進化的原理來解釋。

第二項假設建立在承認物理學原理必須被嚴格遵守和物理學約束的世界是因果封閉的基礎之上。違反熱力學定律的神秘力量必須排除。我的論點是, 大腦和心智的計算機或機器模型不成立, 這個論點與物理學不抵觸。如果放棄對數字計算機的運作必要的邏輯和時鐘, 我們就必須為大腦的時空秩序和連續性提供組織原則。這個原則的奧秘就是折返過程。

所有這些觀點都包括在大腦功能的選擇理論――神經元群選擇理論――之中。根據這個理論, 大腦的變化性和差異性不是噪聲。相反, 它們提供了構建由各種神經元群所組成的神經元庫藏的必需因素。這些庫藏之間所折返式互動保証了時空協調和同步, 庫藏間的組合則是由發育選擇和經驗選擇決定。由於神經回路的簡並性是作為選擇過程的結構動態出現, 這樣就保証了關聯式互動。

意識的理論需要提供感知分類和價值範疇記憶的組織原則。根據神經元群選擇理論, 感知分類通過全局映射的方式產生, 全局映射連接各模塊區域, 並通過非折返式連接將它們連接到運動控制系統。根據這個理論, 記憶是非表徵性的, 其必需的關聯是簡並式網絡互的產物。

有了神經元群選擇理論作為前提, 就可以提出一個更廣義的理論來解釋意識的神經根源。初級意識是調控價值範疇記憶和感知分類的大腦區域之間折返式互動的產物。這種互動導致場景的構建。這種互動的主要來源是動態核心, 動態核心主要位於丘腦皮質系統。核心極為複雜, 但是動態折返使得一些特定的亞穩態簡並狀態能產生一致的輸出, 並具有高維感質空間分辨各種模式組合的能力。這種在系統一場景中進行辨識的能力正是初級意識背後的過程所具有的。感質就是這種過程所蘊涵的辨識。意識是有差異性、主觀性和秘密性的部分原因是, 身體不僅是感知分類和記憶系統的最早來源, 而且貫其一生都是主要來源。

廣義神經元群選擇理論試圖回答兩個問題: 1, 個體的感質是如何產生的. 2,個體產生的神經和心理狀態的因果關聯是怎樣的 廣義神經元群選擇理論試圖回答兩個問題: 1, 個體的感質是如何產生的? 2,個體產生的神經和心理狀態的因果關聯是怎樣的? 廣義理論認為所有意識狀態C背後都有一組神經狀態C’。根據世界的因果封閉性, 是C’而不是C具有因果效力。但由於C是C’所蘊涵的屬性, C就成了對主體來說唯一能得到的C’的信息。

必須認識到, 從嚴格意義上說, C’並不導致C―在C’的發生到C的呈現之間沒有時間差。不過前面提出了一種機制, 說明C’如何誘發C這樣的屬性, 其中就包括有隨着神經動態變化持續展現的時序改變。這項機制還包含其他動態作用的特性。當皮質映射圖通過折返的運作彼此綁定, 這些動態作用就隨之出現。其中包括填充(filing-in, 例如我們都對盲點熟視無睹的經驗), 以及各種完形 (gestalt) 現象。這種種特性都反映出意識場景的統一本質。但是, 每一個統一的場景都旋即帶出另一場景, 並且還有記憶和感知之間的循序自舉導致的一系列分化的核心狀態。

如果具有高級意識, 就能意識到具有意識, 擁有社會界定的可指名的自我, 以及對過去和未來的概念。高級意識來自額外的折返能力的進化。當與初級意識有關的概念形成區域通過折返式回路與調控語義能力的回路連接起來, 這個過程就發生了。高級意識出現於高級靈長類, 在人類達到了最高級的表現形式, 人類擁有真正的語義能力。用語法將詞匯符號連接起來的能力表明折返的範圍獲得了極大地擴展。高級意識的湧現仍然需以初級意識為基礎, 但具有了標記等手段之後, 人們就從記憶的當下的時間藩籬中解放了出來。

這個簡要的總結與許多關係到意識狀態的重要特徵相一致。與其繼續展開, 將它們包含進來, 不如簡要評價一下廣義神經元群選擇理論的可檢驗性, 然後看一看它的解釋能力。意識的生物學理論必須能從分子層面到行為層面都是可檢驗的。最有效的檢驗就是首先揭示意識的神經關聯。前面曾討論過, 最近在神經科學研究所 (Neurosciences Institute) 用腦磁圖描記術測量了人在意識到視覺對象時的大腦反應, 實驗揭示了這種關聯。實驗結果最讓人印象深刻之處也許是發現了當受試者意識到對象時, 皮質中範圍廣泛的折返活動的增加。其它實驗室進行的實驗還在不斷擴展我們對於意識的神經關聯的知識。

 除了可檢驗性, 一個完整的理論還必須幫助我們理解或揭示已知的意識狀態的性質。這些性質分為三類, 下面依次討論。第一類是所有意識狀態所共有的性質, 我稱之為一般或基本性質。第二類是與意識的信息功能有關的性質。第三類是與情感和自我觀念有關的主觀性質。

意識狀態的性質 一般性質 意識狀態具有統一性、整合性, 而且由大腦構建 意識狀態具有極大的多樣性和分化性 意識狀態具有時序性和可變性 意識狀態反映出各種模態的綁定 意識狀態具有建構性, 包括完形、封閉和填充現象

意識狀態表現出內容廣泛的意向性 意識狀態具有廣泛的獲取和聯想性 意識狀態有中心―周圍、外圍和邊緣區域 意識狀態受注意力調控, 可集中也可分散  信息性質 意識狀態表現出內容廣泛的意向性 意識狀態具有廣泛的獲取和聯想性 意識狀態有中心―周圍、外圍和邊緣區域 意識狀態受注意力調控, 可集中也可分散

主觀性質 意識狀態反映出主觀情感、感質、現象性、情緒、快樂和不快 意識狀態與在世界中的置身之處有關 意識狀態產生熟悉或生疏的感覺

我在這裏的目標証明前面總結的廣義神經元群選擇理論與這些性質相一致, 並且為它們提供了生物學基礎。至於這些性質的互動所衍生的信念、欲望、情感、思想等狀態, 這裏不再詳細討論。一旦清楚了如何解釋各種性質, 就不難解釋與這些組合狀態的關聯, 哲學家們稱這些命題態度 (propositional attitudes)。

首先考慮一般性質。所有意識狀態都具有統一性――對其的體驗不能分割為獨立的部分。在任何時候, 意識場景都有統一性。不可能故意或是通過高度集中注意力來將意識限制在場景中某個特定部分, 而排除其他部分。然而我們却有可能體驗到大量的意識狀態或場景, 而且意識狀態會一個接一個出現。神經元群選擇理論認為作為複雜系統的折返式動態核心正好能產生這種性質: 它具有功能區隔的部分, 但是在很短時間內就會整合。隨着不同的回路被環境、身體或大腦激活, 核心狀態在幾百毫秒之內就會轉換。

只有特定的狀態才會穩定, 從而被整合, 正是這種整合導致了C的統一性。由於核心負責感知分類輸入與價值範疇記憶之間的折返式互動, 既然兩者都不斷變化, 核心狀態也就會跟着變化。核心的準穩定狀態表示不同皮質區各種組態的綁定, 而這是折返式互動所導致的。束縛態來自回路的簡並集合: 在回路中所有神經元群的貢獻都是同步的, 但彼此相繼、非同步的不同回路的子集仍然有可能湧現出類似的輸出。意識的時間特性就出自這些過程。

這些神經活動解釋了C狀態統一、整合却又分化的特性。但也有必要指出, 根據神經元群選擇理論, 大腦必然是建構性的。折返式選擇網絡的整合特性的一個表現就是填充和完形。折返式動態過程涉及皮質映射之間優勢的轉移。由於這個, 再加上選擇單元是具有不同特性的神經元群, 於是某一特性取得優勢地位或與另一特性合並這樣的高級整合才會湧現。在各種視覺、聽覺或軀體感覺的錯覺中都可以看到這種現象。

事實上, 神經科學家和心理學家為突出某些特性精心設計的錯覺輸入, 與平常環境中更均衡的信號輸入流比起來, 就更有可能傾向於某些特定的折返映射。意識本身是由內部建構現象。我這樣說的意思是, 雖然感知輸入在最初很重要, 但很快大腦就會超越所得到的信息, 甚至在沒有外界輸入或不向外界輸出的情況下創造意識場景 (就像在快速眼動睡眠期那樣)。這種場景受參與感知和概念形成的大腦區域的折返式連接調控。

這些觀察引出了一個重要的問題。相繼發生C’狀態導致基本平滑的C狀態, 為何會沒有停滯或產生干擾 這些觀察引出了一個重要的問題。相繼發生C’狀態導致基本平滑的C狀態, 為何會沒有停滯或產生干擾? 我只能給出一個推測: C’狀態的鏈接與循環連鎖的折返式互動有關, 即便是簡並性回路, 這樣“環鏈”和重叠的互動也會優於綫性連接的動態回路。雖然目前我們還沒有辦法驗証這個假說, 不過還是值得考慮一下。 待續…