复杂性中的思维物质-第19章
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仪）来体验，而且还可以通过对功能缺损进行观察和测量来进行临床检验。原因在于，大脑是一个开放系统，其状态依赖于远离热平衡的与环境之间的物理学、化学和生物学代谢。
意识和无意识状态表现出依赖于相当复杂的神经生理学系统，此系统中包含了各种水平上的反馈圈和相互关联。图4．19示意了大脑皮层及其初级感知皮层和联想皮层的网络。来自感官的特定的输人（“传入”），通过特定的传输子系统和途径，达到初级皮层投影区。来自子系统的非特定的输入达到皮层称作“中脑网络的形成”。网络的形成标志了一种复杂的神经元和神经纤维的网络，包括广泛分布的突触联结。众所周知，他在声觉、唤醒和注意中起着根本性作用。
复杂网络中的损害会导致对意识的种种干扰。这种种干扰可以是全局的或局域的，造成整体唤醒中特定的意识经验缺损。神经生理学可以从实验上表明，意识的程度取决于大脑皮层中对特定的和非特定的两股不同传入信号流的处理。于是问题便成为，意识的精神状态是如何从这些网络中形成的。用莱布尼茨的术语说，我们见到了如同碾磨机嵌齿轮那样相互作用的元素，但是却无法填平神经生理学机制与意识的精神状态之间的鸿沟。传统的神经生理学持有约定论观点，认为神经网络之间具有突触的严格联结，就如同莱布尼茨的机械的碾磨机模型中的嵌齿轮的严格联结那样，电脉冲通过神经网络的传播，就使得大脑功能成为可能。
复杂系统探究方式提供了一种自组织网络改变其突触联结的观点，突触联结的改变是由突触的激活引起的，并依赖于激活的程度。在神经复杂系统的框架中，相互作用的神经元的微观水平，与自组织产生的细胞集合体整体模式的宏观水平相互区别。在前面的章节中，已经提到了，自组织神经细胞集合体的概念是霍布引入的。克里斯多夫·冯·德·马尔斯伯、科亨仑和其他人进一步改进了它。如果网络中某些神经元的同时激活是由具有一定模式的输入所引发的，那么根据霍布类型的学习规则通过同步激活就会形成集合体。
由马尔斯伯提出的修改是，集合体的生成并非一个缓慢过程，而是由快速的突触变化产生的。这些所谓的“马尔斯伯突触”被用来建立快速权重调节的动力学的模型。今天，经验已经表明，大脑中存在霍布型和马尔斯伯型具有高度可塑性的突触，其相互作用规则可以由分子机制来实现。网络中集合体的形成取决于其神经元的激活程度。
关于意识和无意识状态，假定一个细胞群体的整体激活，如同皮层中的网络组织形成所造成的情形（图4．19），一般将增加集合体形成的概率。因此，汉斯·弗格尔已经提出，意识程度的不同在于其生成集合体的速率不同。例如，细胞集合体的生成速率，决定着表示外部世界的数量、复杂性和持续性的感觉模式。意识是自反映的自参照状态（图4．18a）。因此，意识状态是以表示内部状态（而不仅仅是外部世界状态）的细胞集合体为基础的。例如，我不仅仅有一棵绿树的印象，我还意识到我在看着这棵树。而且，我对于我意识到我在看着这棵绿树的状态可以进行反思，并连续地重复产生出元…元……表示，终于从现象的印象和感受达到抽象的、高度精致的自反映状态。一旦超过了产生速率的临界阈值，现象状态就必定出现。意识的缺损出现在临界阈值水平之下。
运用特殊的脑电图变化，即以相应的集合体生成速率的增加来代表注意的一定程度，可以对这个假说进行检验。由于细胞集合体的生成速率是以特定的改变着权重的突触为基础的，意识的程度可以由干预突触联结进行检验。实际上，用影响突触可塑性的化学物质麻醉了的病人，体验了生动梦境、虚幻感觉、视听幻觉以及没有组织起来的思想。在此意义上，意识可以被看作系统产生表示和元表示的能力的结果。
具有高速率生成集合体的神经网络比低速率生成集合体的神经网络，可以产生出更为复杂的表示。因此，在生成速率充分大时，复杂系统将发展起自参照和元认知活性。我们可以设想一种意识程度的尺度，它们相应于生命进化中复杂程度不同的神经系统的意识程度，包括从昆虫到人。随之而来的是，在复杂系统的框架中，意识的形成决非是进化的副现象。它是一种合规律的整体状态的出现，即按照复杂系统的动力学，在临界条件得到满足时，通过其元素的微观相互作用而产生出宏观有序模式。
如果复杂系统探究方式是正确的，那么生物进化的神经系统则不过是自参照系统的特定实现，其他很可能是以不同于人脑的生物化学的物质材料为基础的具有自参照能力的技术系统，也就原则上不能排除在外（参照第5章）。我们甚至有能力把一种复杂系统的表示翻译成另一种不同系统的表示。由于两种系统的表示并不精确地一致，我们可能难以获得与他人、动物或其他的不同系统完全精确一致的感受。但是，我们会得到关于它们的感受或思想的某种知识形式的表示或某种理论。在此意义上，主观性保留了下来，即使在技术模拟的情形下，人类通信中的解释学也保持着宽广领域。
关于传统的心…身问题，复杂系统探究方式表明，认知活动既不完全独立和相异于脑活动，不是简单地等同，也不是一种附带现象。思维和感受被假定为，既是神经过程的产物，也是生产者，而它们不必等同。在复杂系统框架中，脑模型是一种自组织系统，它处在远离热平衡和接近于不稳定点的阈值之处发挥作用。在神经不稳定态，不同的集体激活模式都向相干宏观模式演化，这样的宏观模式在神经生理学上是以某种细胞集合体为基础的，在心理学上表示为一定的感受和思想。
我们都有这样的经验，在情绪不稳定态下某种感受可以支配其他实际感受，甚至引导我们的行动。在协同学中，稳定模和不稳定模的竞争用役使原理来解释。读者可能还记得，在进行决策时，一种思想或概念开始“役使”其他可能的思想或概念。这些非平衡的相变，在最小信息的意义上，受非常少的几个序参量所支配。的确，作出决策以后而行动，意味着巨大复杂性的减少。过多的知识对于行动是阻碍，或如歌德所说：“行动的人总是肆无忌惮。”
认知现象被当作脑动力学的宏观性质和序参量，序参量支配着其间的微观过程。因此，所谓的心…脑相互作用，不过是一种不适当的、陈旧的形而上学的过时表述而已，它们假定了某些诸如力学中的碰撞球那样的相互作用实体。复杂神经系统中相变过程，从微观的神经相互作用中形成宏观性质，这可用来为脑科学和认知科学的交叠领域建立模型。
协同学中把相变解释为某种对称破缺，这可以用对称势中粒子的阻尼运动来形象地说明（图4．20a）。
在势能的极大值，粒子的位置是对称的，但却是不稳定的。微小的涨落决定了粒子将到达两个同等稳定状态中的一个状态。在复杂系统探究方式中，图4．20a中的两个低谷被解释为两个吸引子。显然，感觉的模糊性和视觉系统自发地决定采取其中的一种解释，这是一个人们熟悉的心理学对称破缺的例子。在图4。20b中，存在一种图形的背景不稳定性。我们是否看见了白色或黑色的交叉？图4．20c显示了一种意义的模糊性。图中是一位老年妇女还是一位青年妇女？
在心理学中，对称破缺是由复杂系统的非线性因果关系支配的（“蝴蝶效应”），这大体上意味着，一个小的原因将引出大的结果。起始个体透视方式的微小细节，也是一种认知的倾向，可以“役使”其他的模式，并导致一种支配性观点。一个神经生理学的模型，必须模拟相应的细胞集合体的相变。
动物行进例如马的步态中的相变是大家所熟知的。随着速度的增加，马的运动模式也改变了，从行走变成了小跑再到奔驰，以使能量消耗最小化。这是在非平衡相变中经常观察到的滞后现象，这种现象被解释为神经系统中稳定态或吸引子的结果。思维中也出现相变。“啊哈…经历”和突然的“洞见”却是从涨落和不稳定性情形中出现的令人惊奇的现象。历史上，有许多著名的例子，科学家、工程师、艺术家和作曲家在“创造性”的不稳定性和困惑情形下，突然发现新的问题答案、作出新的发明、闪现出绘画新思想、创作新旋律等等。
复杂系统探究方式并未提供封闭的心理学信条，而是提供了一种跨学科研究纲领，去探索认知科学中的老问题和新问题，并使得它们更靠近经验的和实验的分析。因此，人们已经提出，要探讨细胞集合体的变化速率和学习、创造性、认知灵活性和形象化能力之间的相关性。认知不稳定性现象被假定是神经过程的微观不稳定性的宏观性质。思维和期望被解释为支配着整个系统的活动性的序参量，如果它在接近不稳定点起作用。在心理学实验中可以见到这种理论的确证，实验通过暗示引起幻觉，并引起相应的可测量的生理效应。通过记录区域的脑血流量，表明甚至是思维或行动的意向也会增加原动区的神经活性。
有谁会否认思想可以改变世界而并非仅仅是解释世界？在心理疾病现象领域，例如，安慰剂效应表明，单纯信念或主导思想就不仅仅可以改变情绪状态，而且还可以改变生理状态。显然，心理疾病状态是接近不稳定点的。相应的序参量并非只是心理学家的理论概念，还是控制和支配着（“役使着”）中枢神经系统活性的真实模式。
最后的例子表明，自组织复杂系统在心理学中的应用不能仅仅由它们的预见性和定量可测量性来进行评价。复杂系统的一种固有性质是，它在微观尺度上的非线性动力学和对于初始条件的敏感性依赖，不允许人们对于系统的终态作出预见。在大脑和认知研究中，我们面临着巨大的复杂性，难以进行精确计算和长期预报。然而，复杂系统探究方式，揭示了心…脑系统的本质特征，比如它对于细微的内在涨落和外在世界变化的高度敏感性。
4．4意向性和脑爬虫体
除了意识之外，人的精神还有另一个基本特征——意向性，这是历来受到强调的。
意向性是神经状态对于外部世界的事物对象或状态的参照性：我看见了某事物，我相信某事物，我期望某事物，我害怕某事物，我想要某事物，等等。有意向的精神状态可以与没有任何参照性的无意向状态区别开来：我紧张，我害怕，我累了，我幸福，我沮丧，等等。
意向性现象也可以用简单的例子来形象地说明。在图4．21中，每一观察者都看见一个方块，尽管在此并没有给出任何物理上的方块形状。线条的构型对视觉系统提示了，存在着一特殊的封闭对象。在观察者和刺激物构型之间出现了意向性参照。
意向性对象或状态可以是虚构的也可以是真实的。显然，人类文化充满着关于意向性对象或状态的记号和符号，包括从交通信号到宗教符号。甚至从纪念碑和教堂到工厂这样的建筑物，也可以代表意向性对象。在人类文化的长期发展中，构筑起来语言的意向性意义。在传统的认识论中，某些哲学家如弗兰茨·布伦特诺甚至主张，意向性是人的精神指称世界的一种特殊能力。意向性被理解为精神的一种特性，它不可能归结为物理学的、化学的或生物学的性质。
一些现代哲学家如约翰·西尔斯主张，意向性是人类精神的一种本能特征。但是，他们也认为人类大脑的生物学进化也发展了精神参照世界的意向性能力。
实际上，意向性并非大脑所独有。它也是某些复杂系统的特性，可以用生命进化中的吸引子动力学来为其建立模型。社会昆虫的筑巢就是一个集体意向性动力学的例子。这种复杂系统的特性是自催化机制。通过这种机制，建筑巢穴生态系统——白蚁群体与其环境——的目标定向的工作得以进行下去。在复杂系统探究方式中，人们假定，这种社会系统已经说明了诸如大脑和中枢系统那样的较高级发展系统中观察到的规范性质。
巢穴的构筑过程涉及微观水平上500万只以上昆虫的协调，并导致一定的宏观建筑模式的演化。例如，非洲白蚁构筑的巢穴高度超过15英尺，重量超过10吨。每一白蚁都是独立于其他白蚁进行工作的。但是，它们的行动局部上由某些化学物质的分布所决定，这些化学物质是白蚁自己分泌出来的。建筑材料用化学物质打上了标记。最初，建筑材料是随机分布的，然后以某种不断增加着规则性的方式，直到建筑结构的出现，它是在受到化学物分布支配的昆虫的局部相互作用中出现的。
此模式决定了几个作为集体活动目标的中心，在数学上这可以解释为扩散场的吸引子。在前面的章节中，吸引子是作为解引入的，它为从不同初始条件出发的多条轨迹所共有。局部的轨迹对于吸引子，或是收敛的或是发散的。在物理或化学场的模型中，吸引子定义了局部区域，其中势能梯度呈现下降趋势，指向零。包围吸引子的区域叫做吸引盆，由向吸引子收敛或发散的梯度流来定义。昆虫的流的模式总体上是由它们的工作空间的吸引子的布局来组织的，这是昆虫动力学的相图。众所周知，吸引子并非总能实现的。如果某些控制参量改变了，一种模式也可能变得不稳定而被破坏，随之又出现新的吸引子模式。
图4．22a显示了围绕着两个吸引子的化学扩散梯度，它将是两根柱子的基础。因为两根柱子对于白蚁是两个竞争的吸引子，就决定了它们之间有一个鞍点。在后来的建筑步骤中，图4．22a的起初的二维场之后出现了三维场（图4．22b），支配了柱状构造的方向。在图4．22c中，以一个化学扩散梯度的吸引子示意了拱的形成。
显然，在生态尺度上的意向性并不要求其中单个的系统组件必须意识到其行动的总体后果。意向性仅仅是系统动力学在较长的发展中从总体上展现出来的。图4．22d示意了筑巢的意向性复杂系统的自催化循环。因为它并非有指导的学习过程，那里也就没有诸如“上帝”或“自然”那样的指导性权威的“目标”或“计划”。那不过是一种简化的拟人隐喻，它没有正确地描述所论自组织复杂系统的非线性因果关系。然而，总体上，从复杂的非线性相互作用中出现了意向性的集体行为。
由于大脑和中枢神经系统都是复杂系统，其非线性的动力学支配着它们的神经元和突触，它们实现了意向性行为模式也就不奇怪了。意向性并非是从天上掉下来的一种奇迹，一种引导着人的精神并将其与自然区别开来的奇迹。它是一种整体模式，是特定的复杂系统在一定条件下形成的。但是，意向性有不同的水平，这取决于增加着的进化复杂性。
意向并非必定是意识。在图4．21中，我们视觉系统的意向性对象是一块方块，我们并没有施加有意识的意志。所谓的幻觉也是我们的视觉系统一种意向性模式，它自发地产生出来而没有加入我们的有意识的意志。图4．23展示了流形的弯曲效应，它显
