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现代科学最难解释的几个简单概念

已有 3238 次阅读 2015-10-12 20:36 |系统分类:科研笔记

认识、认知和智慧是许多人闻熟能详的三个简单概念,却又是脑科学研究的重要内容。现代科学并未真正弄清这些概念的真实内涵。无论你找遍心理学教科书,还是搜索互联网词库,其解释和定义总是存在着明显的模糊性,为此,特提出三者之间的界定建议,以求意识研究爱好者参与讨论。后述小体字内容依据笔者的意识模型理论展开解释)

一、认识

认识是指智性的生命个体,包括人类个体对事物外部表象的识别能力。生命个体能区别A事物与B事物的差异应属于认识范畴。

认识能力是生命个体将外部事物的特征内化为电信息,储存在大脑神经元中,神经元以表层结构的树突对棘变形方式与之对应。当相同的外部事物再一次进入大脑时,由于后一次形成的电信号结构与前一次储存在神经元的记忆信息结构类同而发生共振时,储存记忆的神经元被触发并发放电信号,感知神经系统获得与初次形成的意识完全相同的神经活动状态。于是,个体形成的意识感知就是认识。认识能力仅局限于对事物表象层面的理解,不涉及内涵和属性

二、认知

认知是指生命个体对外部事物具备认识的同时,还了解“认识物”的特点、功能、属性,认知是认识的深化。

认知的典型表述就是吃过葡萄才知道葡萄的酸。认识葡萄而不亲口品偿只会停留在认识层面。通过品偿之后,葡萄酸甜成份中的化学剌激物作用于味觉神经,引起口腔运动神经作出相应的反应活动。此时的意识状态不只限于葡萄的外形概念,而是附加了口腔运动神经的活动感知。意识当下的两类信息分别储存到大脑对应的记忆区域,并通过突触(突触是神经元之间的连接点)关联,使得信息成为一个完整的记忆事件。以后,一旦见到葡萄或想到葡萄,“葡萄记忆事件”信息因突触的关联作用被整体性地发送。接收信息的意识感知除形成葡萄认识概念外,原先储存的运动神经活动信息立即驱动相应的口腔神经活动,分泌口水就成了自然的意识状态。

随着个体阅历的增加、吃过葡萄种类的增多、以及对葡萄相关知识的不断学习,所有这些“葡萄关联物信息”都在大脑对应的区域作为记忆储存,并通过神经元的突触与“葡萄神经元”关联。神经科学研究表明,一个神经元表面可连接5000至20000个突触,所以,个体的认知的深度和广度将随着突触的增多而提高。不同个体对同一事物认知的差异性同样随个体对“认识物”的了解深度和广度而变化。神经元和突触都是可塑的,个体的记忆会随时间延长,神经元表层的树突树棘变形修复,储存的信息结构变化,原有记忆变得模糊曾至遗忘,突触点的松脱,认知程度同样会随之降低。

在大脑活动机制中,核心意识形成于丘脑和脑干等处的网状结构神经元群中。在神经解剖学上网状结构被称为非脑神经,不与颅外肌体组织关联,所以,网状结构神经元群形成的意识感知仅处在认识层面。其意识感知是一种中性状态,没有“好”与“恶”之分。葡萄只有经过口腔品偿之后,化学物质的刺激迫使口腔运动神经产生“舒适”或“紧张”的某一状态后,认识感知才会上升到认知层面。认知层面的意识状态一定要有两部分神经共同参与活动,即网状神经元群的中性认识感知加上肌体运动神经的“好”与“恶”状态。人类的好恶或“七情六欲”就是初始意识状态形成的储存信息在当下的一种体现

自然界许多动物都具有认知意识,比如,狼被人类猎杀之后,活着的狼对人类的诱捕方式有了认知,不再上当。但是,狼不会用类同的方式诱捕人类,因为狼缺少智慧意识。

三、智慧

智慧是生命个体在认知的基础之上,运用大脑已有的储存信息对于特定问题作出较为合理的解决方案,可称之为智慧。智慧包含创造能力、提炼能力和统筹能力。智慧的形成必须具备广泛的信息储存,且每一个储存信息结构均应达到较深的认知程度,初浅的认知或只有认识缺少认知深化的记忆是不可能产生智慧的。正如对葡萄的所有认知模式应运到对苹果的认知过程中,并有选择性地增减认知,最终形成对苹果认知的某种创新,这就是智慧。

意识活动的本质和主体是神经元;为神经元活动提供能源的机制是脑内复杂的化学过程;驱使神经活动的媒介是电信息;电信息与神经元之间的转换奥妙是生命在亿万年进化过程中形成的神经元功能分工。

神经元活动与功能分工之间需要遵循一个原则:进化分工既要使得细胞的某项功能无限提高,又要保证细胞的生命稳定。前者,一种神经元承担一种功能,大量同类的神经元通过集群使得该种功能达到极致;后者,生命的稳定重心在神经元胞体(即细胞核)。外部信息经神经元转化后进入颅内,电信息的内涵通过神经元表层组织的结构变化予以体现,而胞体的稳定不受破坏。这一分析推论不仅符合自然规律,也与脑科学研究中的许多已有成果相吻合。比如,视网膜神经元集群形成的信息采集功能,其采集精度可达纳米级别;同理可推,网状结构神经元和储存信息的神经元的分辨精度也应达到纳米级别。目前脑科学研究的仪器精度远未符合这一要求。因此,以合适的模型理论引导研究尤为紧迫。

由于记忆事件的储存方式是电信息的结构组合,一个事件就是一种信号模式。当大量的信号模式随机发送信息时,意识感知在类同事件中获得的状态就是一种借鉴或模式套用。创新的本质就是一个学科的记忆储存模式套用到另一个学科的应用之中。智慧无边界,只有具备大量充分的认知基础才有可能产生无限的人类智慧。日常生活如此,重大科技发明、创新同样如此。

四、意识研究的学科视野

目前,在脑科学研究领域,对外部信息进入颅内后如何形成意识,学术界有着一种模式化的提法:即信息经初级皮层加工后,传入高级神经系统处理。这种提法与现有科学理论存在明显的冲突。神经元不是电的传导介质,信息的两级传输如何完成?脑内更不可能存在信息传输的线路或介质用于传导。从生命活动的角度思考,细胞生存的最大任务是保持自身稳定,信息如何进行高级加工?神经元的活动不能违背自身稳定这一原则。

事实上,意识研究远不止神经科学和信息科学等少数几个学科知识所能解决。自然科学本来就是一个完整的体系,只因人类个体自身的能力限制,在有限的能力范围内只能掌握少数的某些学科知识。因此,意识研究者应在学科交叉中寻找灵感。这是本文作为争论性博文的最后一点思考。

(主要参考文献:意识的物理学原理和记忆的生物学机制,钟振余)

                    2015年10月12日于宁波




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