克里克和科赫的意識神經(jīng)關(guān)聯(lián)物探尋

羅巖超

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)90年代克里克（Francis Crick）和科赫（Christof Koch）等神經(jīng)生物學(xué)家開始關(guān)注意識問題研究，反對傳統(tǒng)意識研究中的語言分析和現(xiàn)象學(xué)方法，主張應(yīng)當(dāng)用神經(jīng)元活動對意識現(xiàn)象進(jìn)行還原，利用神經(jīng)生物學(xué)方法進(jìn)行意識研究，尋找意識的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物。克里克和科赫作為合作者對意識的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物進(jìn)行了數(shù)十年的探尋，本文梳理了他們研究的發(fā)展軌跡，考察了他們的NCC理論對于意識的“困難問題”的解答。

關(guān)鍵詞：克里克;科赫;還原論;意識神經(jīng)關(guān)聯(lián)物

中圖分類號：B1 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? 文章編號：1002-2589（2019）03-0060-03

從古至今，意識問題一直是哲學(xué)研究的核心問題之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)90年代克里克（Francis Crick）和科赫（Christof Koch）等神經(jīng)生物學(xué)家開始關(guān)注意識問題研究，反對傳統(tǒng)意識研究中的語言分析和現(xiàn)象學(xué)方法，主張應(yīng)當(dāng)用神經(jīng)元活動對意識現(xiàn)象進(jìn)行還原，利用神經(jīng)生物學(xué)方法進(jìn)行意識研究，尋找意識的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物（neuronal correlates of consciousness，以下簡稱NCC）。NCC理論最早就是由克里克和科赫提出的，“某種感覺、思想或行為的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物是神經(jīng)細(xì)胞的本質(zhì)和行為，它的活動緊密相關(guān)于這些腦的活動”[1]317。后來，科赫為NCC進(jìn)行了更加準(zhǔn)確的定義：“所謂意識的神經(jīng)相關(guān)物，就是指足以產(chǎn)生某些特異性的、有意識的感受（conscious feeling）所必需的腦機(jī)制和腦事件”[2]2。克里克和科赫作為合作者對意識的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物進(jìn)行了數(shù)十年的探尋，本文梳理了他們研究的發(fā)展軌跡，考察了他們的NCC理論對于意識的“困難問題”的解答。

一、意識的神經(jīng)生物學(xué)研究何以可能

在西方，對于意識的研究從蘇格拉底起，至今從未間斷過。古往今來，無數(shù)的哲學(xué)家都試圖用各種方法、提出各種理論來解釋意識是什么，但是一直都沒有一個(gè)定論，所有理論都存在著這樣或者那樣的問題。特別是對于物理主義者來說，將意識融入自然界或者說物理世界似乎是不可能的事。這樣的困難在查默斯（David J.Chalmers）將意識問題劃分為“容易問題”和“困難問題”以后達(dá)到了前所未有的高度。“容易問題”是指可以直接用認(rèn)知科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行處理的問題，而“意識真正困難的問題就是關(guān)于經(jīng)驗(yàn)（experience）的問題”[3]，關(guān)于經(jīng)驗(yàn)的問題也就是感受性質(zhì)（qualia）或者主觀體驗(yàn)特性問題。

與傳統(tǒng)的哲學(xué)家局限于語言分析和現(xiàn)象學(xué)方法不同，克里克和科赫作為神經(jīng)生物學(xué)家試圖從神經(jīng)生物學(xué)路徑解決意識難題。隨著20世紀(jì)80年代EEG（腦電圖）、MEG（腦磁圖）、FMRI（功能性磁共振成像）和PET（正電子發(fā)射斷層掃描成像）等無創(chuàng)傷腦功能成像技術(shù)的出現(xiàn)，運(yùn)用科學(xué)手段分析人的神經(jīng)元活動與意識的關(guān)系成為可能。克里克和科赫作為神經(jīng)生物學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威，試圖發(fā)起一場方法論的轉(zhuǎn)向，也就是從過去的語言分析方法和現(xiàn)象學(xué)方法轉(zhuǎn)為神經(jīng)生物學(xué)方法，對意識研究進(jìn)行實(shí)證化轉(zhuǎn)向。

相較于傳統(tǒng)哲學(xué)家對意識概念進(jìn)行復(fù)雜的語言分析，克里克認(rèn)為先不要下精確定義，“因?yàn)檫^早下定義是危險(xiǎn)的”[1]24。他指出“關(guān)于什么是意識，每個(gè)人都有一個(gè)粗略的想法”[1]24，而科赫認(rèn)為“如果我問你看到了什么，而你能用適當(dāng)?shù)姆绞阶龀龌貞?yīng)，那么我就會認(rèn)為此時(shí)你是有意識的”[2]14。他們也常用另外一個(gè)詞“覺知”（awareness）來代替“意識”（consciousness），因?yàn)樵S多神經(jīng)科學(xué)家都覺得“意識”這個(gè)詞哲學(xué)味道太濃，想盡量回避使用這個(gè)詞。而在他們的神經(jīng)科學(xué)研究中，他實(shí)際上采用的是維特根斯坦和馬爾科姆所說的意識的“及物用法”，也就是每當(dāng)我們經(jīng)歷一種被我們覺知到的心理現(xiàn)象時(shí)，我們都可以說“我們意識到……”

接下來，為了便于對意識進(jìn)行神經(jīng)科學(xué)研究，他們首先提出了兩條研究假設(shè)：其一，不同的意識活動使用了相同的神經(jīng)機(jī)制，如果我們探明了其中的一種或幾種神經(jīng)機(jī)制，那么我們就能夠了解所有的意識活動機(jī)制;其二，某些動物，尤其是靈長類動物與人類具有相似的意識活動，如果我們弄清了這些動物的意識活動機(jī)制，那么我們也就弄清了人類的意識活動機(jī)制。基于這兩條研究假設(shè)，他們選擇了視覺覺知（visual awareness）作為研究的切入點(diǎn)，試圖找到視覺覺知的神經(jīng)關(guān)聯(lián)是什么，一方面，對于視覺覺知的神經(jīng)學(xué)研究已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，另一方面，在動物身上進(jìn)行視覺實(shí)驗(yàn)相對來說更加容易。

那么，最關(guān)鍵的問題來了，意識的神經(jīng)生物學(xué)研究到底何以可能？當(dāng)一個(gè)人看到一片美麗的風(fēng)景，我們打開這個(gè)人的大腦，并不能看到他所看到的風(fēng)景。給一個(gè)人看一幅圖片，同時(shí)對他的大腦進(jìn)行掃描，我們可能會看到大腦的某些區(qū)域被激活，一些神經(jīng)元進(jìn)行發(fā)放，但是我們并不知道在哪個(gè)時(shí)刻他真的“看到”了這幅圖片。你可能會說，可以讓這個(gè)人報(bào)告，他說看到了他就看到了啊。我們應(yīng)當(dāng)考慮到這其中的時(shí)間差，當(dāng)他“看到”了圖片，然后他可能需要將這個(gè)信息轉(zhuǎn)換成語言，接著說出來，那么此時(shí)他的大腦可能就是語言區(qū)域在激活了。

克里克和科赫的意識研究想要解決的問題實(shí)際上就是“如何從神經(jīng)元活動的角度來解釋我們所看見的事物”[1]234，或者說“視覺覺知的‘神經(jīng)關(guān)聯(lián)是什么”[1]234。在NCC研究的早期，克里克對此進(jìn)行了問題轉(zhuǎn)換，即將“視覺覺知的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物是什么”等同為了“捆綁問題”（binding problem）。“由于每個(gè)物體具有不同的特征，如形狀、顏色、運(yùn)動等，這些特征由若干不同的視覺區(qū)域處理，因而有理由假設(shè)，看每一個(gè)物體時(shí)經(jīng)常有許多不同視覺區(qū)域的神經(jīng)元參與。這些神經(jīng)元如何暫時(shí)地變成一個(gè)整體同時(shí)興奮呢？”[1]235這個(gè)問題就是捆綁問題。當(dāng)視覺刺激通過視網(wǎng)膜轉(zhuǎn)換成電信號以后，不同的視覺刺激，例如不同朝向的線條、不同位置的點(diǎn)會激活不同的神經(jīng)元，而此時(shí)我們尚沒有產(chǎn)生視覺覺知。直到這些視覺刺激被大腦統(tǒng)一起來，不同的線條被組合成物體，我們才產(chǎn)生了對這個(gè)物體的意識。因此，克里克認(rèn)為大腦如何“捆綁”或者說統(tǒng)一這些視覺刺激就是視覺意識產(chǎn)生的關(guān)鍵步驟，“視覺覺知的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物是什么”可以轉(zhuǎn)換為“捆綁問題”。而這樣的問題轉(zhuǎn)換，使得對意識進(jìn)行認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究成為一個(gè)具有可操作性的事。他認(rèn)為，如果我們能夠解決捆綁問題，我們也就能夠找到視覺覺知的神經(jīng)關(guān)聯(lián)位置。

而在NCC研究的中后期，克里克和科赫發(fā)現(xiàn)，這種問題轉(zhuǎn)換是存在問題的。因?yàn)椋覀冇袝r(shí)候可能并不需要對外界刺激進(jìn)行“捆綁”，但是我們依然擁有意識。我們可以設(shè)想一個(gè)沒有重力的干凈空房間，這個(gè)房間一片漆黑，隔音做得也非常好，人飄在里面看不見，聽不見，聞不到，也碰不到東西，他不需要“捆綁”任何東西，那么他有意識嗎？毫無疑問，他意識到了一片漆黑。所以“捆綁”在某些時(shí)候可能是必需的，但是并不是產(chǎn)生意識的充分條件。因此，科赫吸收了功能主義的觀點(diǎn)，提出需要制定一套標(biāo)準(zhǔn)來篩選視覺覺知的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物是什么。這其實(shí)就是為NCC進(jìn)行了功能定義，確定NCC具有哪些功能，然后從大腦中進(jìn)行篩選。

他指出神經(jīng)活動要成為NCC的一部分就必須滿足以下條件：“1.外顯表征，此屬性應(yīng)該在某種柱狀組織中得到外顯表征;2.主節(jié)點(diǎn)，當(dāng)包含NCC的腦區(qū)受到損傷或失活時(shí)，個(gè)體就感知不到這種屬性;3.人工刺激，給予該腦區(qū)適當(dāng)?shù)碾姶碳せ虼糯碳ぃ梢砸鹁哂邢鄳?yīng)屬性的知覺;4.知覺和神經(jīng)活動之間的相關(guān)性，在每次測試中，有關(guān)神經(jīng)“活動”的起始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度，都應(yīng)該和相應(yīng)屬性的覺知相關(guān);5.知覺的穩(wěn)定性，眨眼和眼動會干擾感覺輸入，但是對知覺沒有影響，因而NCC也應(yīng)該不受到眨眼和眼動的影響;6.和計(jì)劃階段有直接聯(lián)系，NCC的神經(jīng)元應(yīng)該投射到計(jì)劃和執(zhí)行階段”[2]153。

二、意識神經(jīng)關(guān)聯(lián)物的定位

在NCC研究的早期，他們將“視覺覺知的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物是什么”等同為了“捆綁問題”，因此，視覺神經(jīng)元同步發(fā)放的區(qū)域可能就是視覺覺知產(chǎn)生的關(guān)鍵位置。此時(shí)，來自德國的研究小組觀察到，當(dāng)視野內(nèi)出現(xiàn)視覺刺激時(shí)，視皮質(zhì)的部分神經(jīng)元會以一定的節(jié)律形式進(jìn)行發(fā)放，這種振蕩頻率為35-75赫茲，常被稱為“γ”振蕩（也常被不精確地稱為40赫茲振蕩）。他們認(rèn)為這可能就是捆綁問題的答案所在[1]280。克里克將這一觀點(diǎn)推廣了一步，認(rèn)為“這種與γ震蕩合拍的同步發(fā)放可能是視覺覺知的神經(jīng)關(guān)聯(lián)”[1]280。此外，克里克指出，意識活動發(fā)生在大腦皮層的較低層次，因?yàn)閷τ诖竽X中的大部分活動，人實(shí)際上是意識不到的。人的大腦就像是一臺計(jì)算機(jī)，人能夠意識到的就只有屏幕上的內(nèi)容，除此以外，CPU的運(yùn)算、硬盤中內(nèi)容的調(diào)取、排風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動等等活動都是不會出現(xiàn)在屏幕上的，你也不能直接在屏幕上控制這些活動。意識活動也是如此，人的有意識的活動只是大腦活動的一部分，是整個(gè)大腦系統(tǒng)的中間層次。

另一方面，受實(shí)驗(yàn)心理學(xué)的影響，在這一時(shí)期，他們認(rèn)為注意是意識活動的關(guān)鍵，他們將注意比作是“探照燈”，探照燈照亮的地方，人就會看到那里的東西，同樣的道理，視覺注意選取了對象，就會幫助部分神經(jīng)元進(jìn)行同步發(fā)放，這些同步發(fā)放的神經(jīng)元對應(yīng)于此對象，人就產(chǎn)生了關(guān)于這個(gè)對象的視覺覺知。而確定對象的這一同步過程可能依靠的是一種“勝者為王”（winner-take-all）機(jī)制：覺知神經(jīng)元的發(fā)放可能是神經(jīng)元集群相互競爭的結(jié)果，眾多神經(jīng)元相互競爭，但只有一個(gè)或極少數(shù)幾個(gè)能夠獲勝，獲勝的神經(jīng)元能夠劇烈發(fā)放，并抑制其他神經(jīng)元的發(fā)放，此時(shí)，我們將覺知到獲勝神經(jīng)元所表征的內(nèi)容[4]。他們還猜測，丘腦可能是控制注意的關(guān)鍵器官，也是意識形成的關(guān)鍵。

在NCC研究的中后期，他們轉(zhuǎn)換了思路，確定了NCC所必須擁有的功能，制定了定位NCC的標(biāo)準(zhǔn)，并對大腦視覺區(qū)域進(jìn)行了篩選。首先，他們排除了作為視覺感受器的視網(wǎng)膜，視網(wǎng)膜內(nèi)存在盲點(diǎn)，并且在眨眼時(shí)會失去視覺信息，上文中提到的1-6條標(biāo)準(zhǔn)無一滿足，很容易就排除了。然后是初級視覺皮層，即V1區(qū)，盡管V1區(qū)具備1-3條件，但是牛津大學(xué)卡明（Bruce Cumming）和帕克（Andrew Parker）對清醒猴進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，V1區(qū)的神經(jīng)活動與知覺并不一定具有相關(guān)性。另一方面，亞拉巴馬大學(xué)伯明翰分校的高恩（Timothy Gawne）和馬丁（Julie Martin）的實(shí)驗(yàn)表明，眨眼和眼動對V1細(xì)胞會產(chǎn)生影響。并且，由于V1神經(jīng)元的輸出無法直達(dá)皮層前部，而這一部分與大腦的計(jì)劃有關(guān)。因此V1區(qū)不滿足4-6條，也被排除。

經(jīng)過篩選以后，科赫認(rèn)為，“往返于下顳葉（IT）或內(nèi)側(cè)顳葉皮層與前額葉皮層中某些神經(jīng)元集群之間的持續(xù)發(fā)放活動，可能就構(gòu)成了物體知覺的NCC”[2]338，而“MT區(qū)和前眼視區(qū)之間的回響活動（reverberant activity），可能正是‘看到運(yùn)動這一意識的NCC”[2]338。

三、對意識的“困難問題”的解答

查默斯曾經(jīng)將意識問題劃分為“容易問題”和“困難問題”，前者是指可以直接用認(rèn)知科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行處理的問題，而“意識真正困難的問題就是關(guān)于經(jīng)驗(yàn)（experience）的問題”[3]。關(guān)于經(jīng)驗(yàn)的問題也就是感受性質(zhì)或者主觀體驗(yàn)特性問題。在NCC研究的早期，克里克和科赫實(shí)際上是在回避對于哲學(xué)問題的討論，他們希望能為意識研究祛魅，進(jìn)行方法論轉(zhuǎn)向，也就是擺脫傳統(tǒng)的語言哲學(xué)和現(xiàn)象學(xué)分析，從神經(jīng)生物學(xué)路徑對意識問題進(jìn)行科學(xué)、客觀的研究。這就表現(xiàn)為在早期研究中，他們的問題域轉(zhuǎn)換，從過去的語言問題和現(xiàn)象學(xué)問題轉(zhuǎn)換為了神經(jīng)生物學(xué)問題，只關(guān)注于意識活動與具體神經(jīng)元活動的關(guān)系，而不是抽象的意識現(xiàn)象與物理現(xiàn)象的關(guān)系。他們試圖用具體的神經(jīng)元活動還原具體的意識活動，并想找出與意識活動直接相關(guān)的神經(jīng)機(jī)制。在這一階段，克里克就指出，如果我們大腦中對于某個(gè)事件的神經(jīng)相關(guān)物是嚴(yán)格相同的，那么就可以認(rèn)為我們在體驗(yàn)此事的過程中具有相同的感受。問題在于如何理解“嚴(yán)格”一詞，如果只是神經(jīng)相關(guān)物的活動狀態(tài)相同我們就具有相同的感受性質(zhì)，那么我們好像很容易就能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。但是如果還要考慮個(gè)人的過去經(jīng)歷、基因甚至神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)形態(tài)，那么我們好像就不可能具有相同的感受性質(zhì)了。他們對感受性質(zhì)的回答到此為止，并沒有做出更加詳細(xì)的解答。

而在研究后期，他們發(fā)現(xiàn)意識的“困難問題”是他們無法回避，也繞不過去的坎，因?yàn)槲覀冸y以否定我們的感受性質(zhì)，不得不承認(rèn)我們體驗(yàn)的特殊性。在這一階段，他們開始關(guān)心意識的“困難問題”，科赫就指出，感受性質(zhì)的作用是方便大腦處理大量信息。任何一種知覺其實(shí)都包含有大量的信息，為了能夠迅速有效地處理這些信息，大腦就必須對之進(jìn)行符號化，“主觀體驗(yàn)特性就是一種強(qiáng)有力的符號表征，它表征了和任何一種知覺有關(guān)的信息……這些信息數(shù)量極大而且同時(shí)到達(dá)”[2]336。也就是說，我們的每一個(gè)知覺所具有的信息都被用一種感受性質(zhì)所表征，就像大量文件被壓縮進(jìn)一個(gè)壓縮文件包，這樣更便于在神經(jīng)回路之間進(jìn)行傳輸，也便于大腦進(jìn)行處理。而感受性質(zhì)的私密性則是由于每個(gè)人基因和生活經(jīng)歷的不同，以及知覺在輸入大腦和輸出為語言描述的過程中，信息編碼的誤差所導(dǎo)致的，這就像大腦在解壓文件時(shí)產(chǎn)生的誤差。

克里克和科赫的NCC理論基于的是突現(xiàn)論，也就是對于復(fù)雜系統(tǒng)的研究理論，他們以對大腦這個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)中神經(jīng)元的相互作用研究為基礎(chǔ)，考察了神經(jīng)元的整體和部分活動，對意識活動進(jìn)行了系統(tǒng)還原。他們在面臨感受性質(zhì)問題時(shí)，并不是對感受性質(zhì)進(jìn)行簡單的還原，而是試圖還原人類的體驗(yàn)過程，從系統(tǒng)和過程的角度來還原感受性質(zhì)。感受性質(zhì)并不簡單地只是某種東西，也不是某種簡單的神經(jīng)元活動，感受性質(zhì)是伴隨著人的體驗(yàn)所產(chǎn)生的，因此，必須分析人在某種體驗(yàn)過程中的神經(jīng)元活動，在這樣的分析中找到對感受性質(zhì)的合理解釋。

四、結(jié)語

克里克和科赫的意識神經(jīng)關(guān)聯(lián)物理論對于心靈哲學(xué)研究來說是具有重大意義的。他們早年發(fā)起的這場意識研究的神經(jīng)生物學(xué)轉(zhuǎn)向，為心靈哲學(xué)研究提供了新的方法、開辟了新的研究領(lǐng)域。他們從神經(jīng)生物學(xué)角度為物理主義還原論提供了新的科學(xué)論據(jù)，讓還原論從過去單純的理論假設(shè)轉(zhuǎn)為了科學(xué)研究，對意識研究進(jìn)行了實(shí)證化轉(zhuǎn)向。他們以視覺覺知為切入點(diǎn)，探尋了意識活動的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物，并提出假設(shè)認(rèn)為，“往返于下顳葉（IT）或內(nèi)側(cè)顳葉皮層與前額葉皮層中某些神經(jīng)元集群之間的持續(xù)發(fā)放活動，可能就構(gòu)成了物體知覺的NCC”[2]338，而“MT區(qū)和前眼視區(qū)之間的回響活動（reverberant activity），可能正是‘看到運(yùn)動這一意識的NCC”[2]338。他們的這種研究方法和理論研究是極具啟發(fā)性的，但是，我們也應(yīng)當(dāng)看到他們研究中的問題。

筆者認(rèn)為，克里克和科赫的NCC理論有一個(gè)最大的問題，就是并沒有完全覆蓋意識的所有方面。他們提出神經(jīng)生物學(xué)的方法轉(zhuǎn)向、提出尋找NCC，實(shí)際上暗含著將意識活動等同為了我們的感官活動。因?yàn)椋贿M(jìn)行這種等同的話就無法進(jìn)行神經(jīng)生物學(xué)研究了，我們無法從第三人稱角度研究第一人稱現(xiàn)象。他們以視覺覺知為突破點(diǎn)，尋找視覺覺知的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物，這正是因?yàn)橐曈X現(xiàn)象易于做實(shí)驗(yàn)，無論是人或者是動物，對于視覺刺激都極為敏感，也容易表達(dá)。以此類推，嗅覺、聽覺、味覺、觸覺的實(shí)驗(yàn)可能會比視覺實(shí)驗(yàn)要難一點(diǎn)，但是似乎也是可能的。然而，這就是意識的全部了嗎？假如讓一個(gè)人五感盡失，那么他還有意識嗎？毫無疑問，他可能依然具有意識。那么，這種脫離五感的心理現(xiàn)象的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物是什么呢？我們能夠?qū)@種意識活動進(jìn)行研究嗎？這可能是他們研究中存在的問題之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]弗朗西斯·克里克.驚人的假說[M].汪云九，等，譯.長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[2]克里斯托弗·科赫.意識探秘：意識的神經(jīng)生物學(xué)研究[M].顧凡及，侯曉迪，譯.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2012.

[3]Chalmers D J. Facing up to the problem of consciousness[J]. Journal of Consciousness Studies， 1995， 2（1）：200-219（20）.

[4]CrickF，KochC. Towards a neurobiological theory of consciousness[J]. Seminars in the Neurosciences， 1990， 2：263-275.

[5]TononiG， KochC. The Neural Correlates of Consciousness - An Update[J]. Annals of the New York Academy of Sciences， 2008， 1225（1）：239-261.