12。认知神经科学 心理学的故事 尽管医学在大脑研究的早期阶段引领潮流， 可心 在这本书中，Thomdike明确阐述了他的“效果律” 理学家也已经开始音称他们可以测量行为并且可以研 它是第一个关于联结的一毅性表述。Thorndike观察 究心智。在实验心理科学诞生之前，对心智的探讨 到，有奖赏相随的反应会被生物体牢记。作为一种 直是哲学家的地盘：他们对知识的本质以及我们如何 习惯性反应。如果反应之后没有奖赏，这种反应谢 认识事物充满好奇。哲学家有两大主要观点：理性主 会消失。这样，奖赏就提供了一种建立更具适应性 义(rationalism)和经验主义(empiricism)。理性主义 的反应机制。 成长于启蒙运动时期。它代替了宗教， 并且在知识分 联结主义认可一种观点，这种观点由美国心理 子和科学家当中，成为思考世界的唯一方式。通过这 家John B.Watson普及开来（图L.18)。他官称他可 些思考，理性主义者将会决定什么是真实的信念。他 以把一个孩子浩成任句样子。他认为学习是最关 们会抛弃那些虽然令人鼓舞但却经不住推敲的信念 的：学习的神经基础每个人都有。美国的心理学被这 尽管理性主义经带被认为等同于逻辑思维，但它 观点搞得晕头转向：全国所有实力强大的心理系都 们是不同的。理性主义会考察诸如生活的意义这样的 是由持有这种观点的人把持的。 论题，而逻辑学则不加考虑。逻辑学只依赖于归纳推 行为主义一联结主义心理学 直存在着，尽管由 理统计学、概率以及类似的东西。它并不去管那此 Descartes..Leibniz、Kant及其他人首先提出的观点已 涉及个人心理状态的问题，如幸福、自私以及公益事 很成熟：复杂性是内嵌于人类机体的。感觉信息不过 业。由于每个人对这些论题都有不同的看法，因此理 是预先存在的心理结构进行操作的数据而已。这种观 性主义的决断就比简单的罗辑判断更有角议 点尽管已是今日心理学的主导，但在那个时代是被轻 相反，经验主义认为所有的知识来自于感觉经 验。直接的感觉经验产生简单的思想和观念。当各种 行为主义观点受到格式塔派心理学家的挑战。他 简单的想法相互作用相互连接，复杂的想法和观多就 们在研究知觉现象时发现并报告：当与刺激浮现出的 在个人的知识系统中创生了。英国的哲学家一从17 性质相联系时，知觉对象被最好地理解。例如，似动 世纪的Thomas Hobbes到John Locke和David Hume. 就是现实世界中的刺激浮现出的一种性质。它只是 再到19世纪的John Stuart Mill 金都强调经验的 大脑内嵌性质的一种外化形式而存在：它井不是学习 要性。这也就不奇怪为什么实验心理学的主要流派脱 得来的。格式塔心理学家发展出数以百计的对这 胎于联想主义观点了。联想主义心理学家认为经验的 点的实证。 累积决定了一个人心理发展的进程， 行为主义和划 Hermann Ebbinghaus是最早信奉联钻主义 激一反应心理学的 (associationism)的科学家之 在19世纪后期 主导地位直到20世 他相信像记忆这样的复杂过程可以被测量和分析。他 纪50年代才直正结 受到了伟大的心理物理学家Gustav Fechner和Erms 束。儿乎是 “夜 Heinrich Weber的启发：他们正在努力将事物的物 间，心理学家就以认 理性质，如光和声音，同它们给观察者造成的心 知的方式讲行思来 理体验联系起来。这些测量是严格的和可重复的 而不仅是行为的方 Ebbinghaus是认识到人们可以测量诸如记忆这样更内 式Georee miller(图 在过程的第一人（见第八章）。 1.19),这位曾经坚 更具影响力的是Edward Thomdike出版于l91】 定的行为主义者，在 年的经典专著《Animal Intelligence:An Experimental 1.17 Edward L.Thomdike 20世纪50年代制底 Study of the Associative Processes in Animals(1.17). 187419491 地改变了观点。1951
第一章认知神经科学简史。13 图1.18(a)John B.Waston(1878-1958)。(b)Watson与小Albert在恐惧条件反射实验中。 年，Miller写了一本很有影响力的书，名为《Languag 图之上的思维」 and Communication?》,并在前言中写道“偏向于行为 其中，可能是最重要的进展来自于Noam 主义”。11年后他写了另一本书，名为《Psychology Chomsky的工作（图1.20综述可见Chomsky the Science af Mental Life 这个标题标志着对“心 2006)。他的句法理论的最初版本发表于1956年的 理学应该只研究行为”这一观点的彻底地弃 一篇名为“描述语言的三个模型(Three Models for the 在反思中，Mi1cr很清晰地记得他放弃行为主义 Description of Language)”的文章中。Chomsky的努 而转向认知主义的确切日期是1956年9月11日，在 力几乎在一夜之间改变了语言研究。深刻地昭示出学 麻省理工学院举办第二届信息理论研讨会期间。对很 习理论 -即联想主义，那时主要以B.F.Skinner为 多学科来说，那一年都是个丰收年。在计算机科学 代夷 一根本不能解释语言是如何习得的。语言的复 域，Allen Newell和Herbert Simon成功提出了“第 杂形式内嵌于大脑，而它赖以工作的原理是超越所有 代信息加工语言”(Information Processing Language I) 人和所有语言的。它是具有普遍性的。 那是一个强大的程序，可可以模拟逻辑定理的证明。 这样，在1956年9月11日，一年的重大发展利 算机界的泰斗John von eumann写了关于神经组织 理论换代后，Mer认识到，尽管行为主义可以提供 的Silliman讲义。一届著名的人工智能会议在达特 重要的理论，但它不能解释一切学习过程。他开始把 茅断大学召开，与会者包括Marvin Minsky、Claude 大脑作为一个综合的整体去理解它如何运作理解 Shannon(以信息理论之父闻名)和许多其他人 大脑和心智的工作方式。许多人跟随他投身到这 心理学界也发生了重大的事件。由于“二战”的 的任务中，几年之后， 一个新的领域诞生了，这就是 缘故，很多新技术正被应用。JamesTanner和John 认知神经科学 Swets用信号检测术和计算机技术研究知 觉（这些技术绝大部分是美国国防部可 制.用来探测游艇的)。在1956年，Mlc 写了他那经典的文章“神奇的数字7士 (The Magical Number Seven.Plus-or-Minus Two)”,其中，他说明了人在一个短时间内 能理解的信息有一个上限。另外，发展心理 学家Jerome Bruner正在致力于研究思维的 问题。尽管Bruner看到了联想主义者关于 儿童学习的观点的局限性，但是他认为高级 的加工过程会涉及那种建构在表征和心理地 图1.19 GeorgeA.Miller 图1.20 Noam Chomsky
14认知神经科学 品 结 Thomas Willis在l7世纪提出了这样一种观点： 认为，任何一个反应如果有奖赏跟随就会被保持，而 脑损伤会影响行为，并且大脑皮质可能确实是使我 这种联想是心智进行学习的基础。联想主义观点流行 门成其为人的物质亮础。顿相学家拓展了这种观点 了很多年，直到Chomsky和Miller意识到这种规点 并且发展出定位主义观点。后来，Broca和Wernicke 不可能解释一切学习和心智活动。 所治疗的那类病人支持了特定脑区对人类行为 神经科学家和心理学家都做出了这样的结论：大 (如语言)有重要作用这一魂点。Ramon y Cajal. 作为一个整体一定大于其部分之和，大脑一定能产 Sherrington和Brodmann等人发现的不同脑区的微观 生心智。但它是如何做到的呢？认知神经科学这一术 神经结构支持定位主义观点，但这些区域是相互道 语产生于20世纪70年代，因为那时神经科学和心理 接的。很快，科学家开始意识到，大脑神经网络的 学又一次走到了一起。神经科学需要心理学关于心智 整合才可能产生心智。 的理论，而心理学侧准备好对大脑的工作方式作更深 在神经科学家探大脑的同时，心理学家也在研 人的了解。二者喜结良缘的结果就是认知神经科学， 究心智。脱胎于经验主义哲学理论的联想主义心理学 关键词 聚集场理论aggregate field theory 经验主义empiricism 联结主义associationism 神经元学说neuron doctrine 相学phrenology 理性主义rationalism 细胞结构学cytoarchitectonics 合胞体syncytium 知识要点 概要 损伤会引起语言产生能力丢失的科学家，Car ●Thomas Willis是率先将人类特定脑损伤与特定行 Nernicke后来发现，当左树大脑一个妹定脑区据 为缺陷联系起来的科学家之一。 伤之后，人会丧失语言理解能力（同时保留语 ·认知神经科学联合心理学、哲学和神经科学的方 产生能力) 法帮助我们理解大脑是如何产生心智的。 ●Korbinian Brodmann基于细胞结构学特征将大 认知神经科学的历史：大脑的数事 分成52个不同的区城。他对大脑解剖学分界的 ·质相学家相信，大脑特定区域特异性地负贵某项 描述至今仍在使用。 官能：如果这些官能被频繁的使用，则相应脑区 ●Camillo Golgi发展了-一套染色法，这使得科学 将长大并引起版骨的起。通过解读一个人骨 家可以看到单个的神经元。使用Golgi染色法 的隆起，他们相信能够认识这个人的技能和人格。 Ramon y Cajal确证了神经元是独立的单元，并 ●John Hughlings Jackson是第一个将科学的实验方 发展了神经元学说 法引入定位主义观点的科学家 认知种经科学的历史：心理学的数事 ●Paul Broca是第一个观泰到左脑特定区城的 ●联结主义者认为，一个人经历的总和决定其心理
第一章认知神经科学简史 15 发展的轨迹。联结主义与行为主文紧密相连，后 的信息的量有一个上限即7士2个项目。 者认为环境和学习是心理发展的最重要的因素。 ●Noam Chomsky研究语言并认识到，联结主义和 ●George A.Miller证明，能够在一个短时问内保持 行为主义的原埋不足以解释语言习得。 思题 1，我们能够不研究大脑直接研究心智如何工作 3,认知心理学家所说的“表征”是什么意思？神 吗？ 经科学家所说的“表征”又是什么意思？ 2.现代的脑成像实验会变成新的烦相学吗？ 4.你认为将来可能怎样研究大脑？ 推荐阅读 KASS-SIMON.G..and FARNES,P.(1990).Women RAICHLE,M.E.(1998).Behind the scenesof of science:Righting the record.Bloomington:Indiana functional brain imaging:A historical and physiological University Press. perspective.Proceedings of the National Academy of LINDZEY,G.(Ed.).(1936).History of psychology Sciences,USA,95,765-772 in autobiography (Vol.3).Worcester,MA:Clark SHEPHERD,G.M.(1991).Foundarions of the University Press .New York:Oxford University Press. MILLER,G.(2003).The cognitive resolution:A ZIMMER,C.().Soul made fesh:The discovery historical perspective.Trends in Cognitive Sciences,7. of the brain-and how it changed the world.New York: 141-144. Free Press
第二章 细胞机制与人知 W,遭遇到人生的拐点时只有21岁。作为一名大四学生，她对自已生话田节的 G。溶建并始出现因难。尽管地照常上语，但地的学习成续下滑，考试中的表规没 差，至挂科。起初她的父母认为原因在于服用选禁药物或抑倾向，而实际上二者 郁不是问题所在。枚假期间，G.W.在冢中的干为表现进一步引起了父母的不突。 G.w.讲述了许多父母闻所未闻的计划，包括周 W在给祖母的信中写了一些长长的故事。而这些语 游世界及学习法律或医学的计划。尽管对于一个大学 句表现出形式与内容方面的混乱与日剧增、表现出主 生而言，这些计划都是非常普通的想法，但间题在于 题间诡异的联系，有时提到对她不利的阴某，还列出 她的计划存在着许多明显的漏利，而她似乎对此却- 那些她声称和她有某种关系的名人。在祖母看来，G 无所知。当父母问她为什么学习成绩下降时、她坚持 W不能区分现实和虚幻的世界 认为是由于指导教师不能欣赏或理解地的想法，并暗 G.W.所忠的是一种精神疾病，它曾经被称为早 示他们排斥自已。她的父母相信孩子的问题是学习压 发性痴呆”，面现在则被称为“精神分裂症”，它是由 力过大所致，在他们的帮助和励下，G.W重新回 瑞士精神科医生Eugen B1 culer(1857一1939)在其 到了学校。几个月后，由于无法继续完成学业、在其 1911年的若作中首次提出的。那么什么是精神分裂 大学指导数师的建议下，G.W.请假回到了家里」 定？简而言之，它是一种认知异常，有时被称为思 在其后的几个月里，情况急转直下。G.W.开始 维亲乱。精神分裂症的世界人口发病率为1%左右 出现被家人和朋友迫害的妄想以及幻听的表现。与此 它是一种与遗传因素相关的疾病：有精神分裂定家被 司时，地又抱怨自己的牙齿出了问题.并坚持认为她 史的人更容易患病：同卵双生的双胞胎中一人患病 的牙医对她的牙齿做了手脚 从而导致她出现一系列 则另一人的发病率为50%。这些发现清楚地表明 的情绪问题。但新聘请的牙医检查后认为她的牙齿没 特神分裂症(Riley&Kendler,.2006)的发病具有生物 有问题，最后家庭医生建议G,W.去看专科医生 学因素 在医生的建议下， G.W在一家私立精神医院进 然而，精神分裂症的神经生物学机制到底是什 行了住院观察和治疗。经过1个月的治疗后，G.W的 么？这个问题目前尚没有答案，但可以背定的一点是 病情看似大为好转，返回了家中，并于下个学期重新 某种主要作用于脑内神经递质的药物能缓解精神分裂 回到学校上课。她的药物治疗并没有间断，她的医 症的症状。正因为如此，第二章才以一个精神异常病 希望她能继续自己的生活。然面G.W.最终没能完成 人的故事作为开篇。脑内神经元间信良交流的“微好 大学学业，在以后的几年中，她反复进出医院几次 的平衡关系”产生了认知，当这一平衡被某种损伤或 她住在家里，得到了父母的悉心照顾。尽管父母的有 疾病打破，则感觉、运动和思维就可能出现问题。本 助起了一定的作用，但G.W仍不时地陷入偏执行为 章将要阐述的内容包括神经细胞如何实现信总交流， 思维素乱以及情感爆发等突发的情绪状态。此外，G 精神分裂症和化学信息的传递