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具身认知之根: 从镜像神经元到具身模仿论*
丁峻
（杭州师范大学心理学系，浙江，杭州，310018）
摘要：兴起于第二代认知科学视域下的具身认知观，认为心智是具身的神经生物现象，人类的认知能力是在身体——大脑活动的基础上实现的。然而，在科学心理学内部，具身认知观缺乏一种普遍认可的神经生理机制以及超越现象的全局性解释理论。当前认知神经科学研究成果显示灵长类大脑中的镜像神经元系统在社会认知（从动作和意图理解到语言进化）的许多方面扮演着重要角色。基于这些证据我们讨论了当前认知科学领域一种对具身认知的全新解释框架——具身模仿论。镜像神经元系统和具身模仿论通过有效地共享他人动作表征、意义与意图，为认知具身化的合理性奠定了基础并重新赋予“身体”在科学心理学研究中的重要地位。 关键词：身体；具身认知；镜像神经元；具身模仿论
At the root of embodied cognition:
from Mirror Neuron to Embodied Simulation Theory
DING Jun
（Department of Psychology, Hangzhou Normal University, Hangzhou 310018）
Abstract: In perspectives of second generation cognitive science, embodied cognition view believes that mind is the neurobiology phenomenon of embody, and the realization of cognitive competence is on the basic of human body— brain activity. However, in scientific psychology, embodied cognition is lake of recognized neurophysiologic mechanism, overall surpassing phenomenon explanation. The present neuroscience researches showed that in primates’ brain, the mirror neuron system was of vital importance in social cognition (from action, intention understanding to speech evolution). According to these proves, we discussed the embodied cognitive theory —a new explanation of embodied cognition in current cognitive science field. By sharing others’ action representation, meaning and intention, mirror neuron system and embodied simulation theory not only laid a foundation for the rationality of cognition embodiment, but also reendowed the “body” with significant position of scientific psychology study. Key Words: body；embodied cognition；mirror neuron；embodied simulation theory
一、引言
20世纪80年代以来，基于“计算机隐喻”的第一代认知科学（first generation cognitive science）研究纲领面临着来自越来越多科学家的实证发现以及哲学家思想实验法的双重夹击，这些挑战和批判动摇了第一代认知科学研究的根基，迫使我们重新思考人类心智的核心特征到底是什么？Lakoff和Johnson清楚地描述了这种认知科学范式的转变，通过区分第一代和第二代认知科学，分别定义它们分别为“无身认知科学”（disembodied cognitive science）和“具身认知科学”（embodied cognitive science）[1]。第一代认知科学伴随Cartesian的方式将大脑皮层抽象推理的功能视作独立于人的身体；第二代认知科学则是以精神和身体、思维和行为、理性和感觉方式之间紧密的交互作用为特征，其中尤为重视“身体”本身在认知科学研究中的重要地位。Lakoff和Johnson定义“具身”概念的母体在可以Merleau-Ponty知觉现象学中提出的现象和身体的二元概念中找到雏形：“我们说人类之所以有‘行为模式’，是因为有身体这个奇异的对象，它使用自身的某些部分作为世界的通用符号系统，通过身体我们可以在这个世界上‘无所拘束’的‘理解’它并且发现其中的意义。”[2] A.Clark认为，“我们使用具身认知这一术语的目的是要强调两个观点：第一，认知依赖各种经验，这些经验来自于拥有各种感觉运动技能的身体，第二，个体的感觉运动技能是他们内在的，包含生物的、心理的和文化背景”[3]。因此，第二代认知科学不同于第一代，不仅在于它拒绝了计算的功能主义，而且也代表了“身体”主题在人类认知研究中的回归。本文介绍了当前认知科学领域的新发现“镜像神经元”以及由其催生的具身模仿理论，以此来论证这种回归的必要与重要性。
二、灵长类镜像神经元系统 意大利帕尔玛大学神经科学中心的Gallese和Rizzolatti（1996）等研究人员在恒河猴腹侧运动皮层的F5区发现了一类运动神经元，称之为“镜像神经元”（mirror neuron）[4]。这些神经元并不仅当恒河猴执行与目标相关的手/嘴部动作（比如抓取物体）时被激活，而且在观察到其他个体（猴或人）执行相似动作时也被激活了。随着研究的深入，发现人类大脑左前额叶皮层的Broca区、腹外侧运动前皮质、顶下小叶、额下回、脑岛等区域同样存在着这些能将观察动作和执行动作匹配起来的具有镜像属性的神经元[5]。基于第二代认知科学的心智观，这一神经科学的重大发现被认为是具身认知的根源之一，F.Garbarini指出“人类正是因为在自然选择过程中进化出类似镜像神经元系统的生理机制，使得心智的具身特征逐渐转换成一种生存的优势。”[6]
三、具身模仿理论视域下的认知观 尽管镜像神经元的发现为具身认知的研究提供了一种全新的视角，但在在当前的科学心理学领域内，运用镜像神经元来阐述具身认知的合理性始终缺乏一种超越现象的全局性解释理论。鉴于这种现状，帕尔玛大学神经科学中心的Gallese与Fogassi等（2005）提出了具身模仿理论（embodied simulation theroy），该理论的核心假设是：各种各样的镜像神经元匹配系统（matching system）在我们所持有的关于自我和他人身体的经验性知识中起协调作用。这种与身体紧密联系的“经验性知识”（experiential knowledge）使得我们能够直接理解他人动作的意义。我们感知他人运动的身体的能力取决于一个共享的有意义的人际空间。这种“共享簇”（shared manifold）在功能层面可以定义为具身模仿。具身模仿构成了社会认知中关键的功能机制，并且可以通过神经生物学得以解释。不同的镜像神经元系统表征着具身模仿的第二人称视角（second-person perspective）。当我们面对他人的意图行为时，具身模仿会产生一种特定的“意图共鸣”（intentional attunement）的现象状态（phenomenal statement），而这种现象状态反过来又使得个体拥有一种特殊的了解他人的能力，即通过将他人的意图分解、转化为自己的。通过具身模仿，我们不仅“看到”动作、情绪或感情，并且伴随着这种“看到”的感官描述的是观察者自身所唤起的关于这些动作、情绪或感情的身体状态的内部表征[7]。具身模仿理论的提出为阐明大脑/身体系统模型与世界之间相互作用的特殊机制，并为人类认知的具身化提供了一个超越现象的全局性解释理论。当前有关具身模仿理论的探索主要集中在对以下四个主要特性的研究上。
（一）二维表征自明性
自从R.Shepard发表了著名的心理旋转实验以来，心理表征一直成为了科学心理学的研究热点，原因之一便是这类思维旋转可以无意识地发生，而且我们确实时刻都在这么做。比如当我们把门钥匙插入锁孔时，或者把车开进一个狭小的停车位时，我们都在跟想像中旋转的物体打交道，虽然表象通常被理解成是有意识的，但我们似乎并不一定要有意识地进行这些旋转。不管这些过程是否伴随意识状态，视觉皮层中必然存在着这个过程。心理旋转实验早期曾有人推测想象一个物体与真实看到一个物体之间所使用的皮层是同一个区域，但正如Wolf（2001）感慨的那样“他们没有机会分享到现代神经生理学的研究成果”，而镜像神经元的发现很好地解释了这个问题。因此，具身模仿理论认为自我水平上的心理表征与自我与他人共享水平上的心理表征都是自明的，这种自明性是基于神经生理水平上的镜像神经元系统而被个体具身化了的。
1.自我水平上心理表征的自明性 自第一代认知科学打破行为主义忽视内部心理状态的藩篱以来，对于个体而言，关于自我行为的心理表征的目的与意义一直被视作是不言自明的。然而，这种自明性（self-evidence）的逻辑起点却是Cartesian主义的心理现象私密性与第一人称权威性，即“一个人的心的状态是透明于其心之眼的”。Wittgenstei著名的“盒子里的甲壳虫类比”等思想实验对此进行了质疑，他们认为建立在私人语言之上的第一人称权威是无法自圆其说的。然而，具身模仿理论认为传统意义上心理表征的内省主义进路的失败，并不妨碍认知的具身观对此作出更为直接的答复。 Fogassi（2005）等根据动作之间相互推测的具身模仿理论来解释动作是如何被自我理解的。他们认为，当我们自己在做某一个动作的时候（比如拿起笔），我们的大脑其实已经知道了我们自己的意图（如在纸上做笔记）。在大脑中的每个动作都是和其意图有某种对应的关系。他们在大脑的顶叶发现了一类特殊的镜像神经元，这些神经元的放电与否决定于观察到的动作的后续动作的类型，而不决定于直接观察到的动作的类型。并且这些神经元在这个将要发生的动作发生之前就已经兴奋放电了。也就是说，当我们观察到一只蚊子正在叮咬我们手臂的时候，我们大脑顶叶这类特殊的神经元中预测将会进行拍打动作的镜像神经元就已经开始放电了。他们推测，这些镜像神经元通过预测动作发生相关先后的方法，把许多动作一个个连接起来形成各种不同的“动作链”，不同的“动作链”最后的动作就是这条链上每个动作的最终意图。所以，他们的核心理论就是：当观察到一个动作发生的时候（抓握杯子），我们脑中推测下一个动作发生（比如推测把杯子移向面部）的镜像神经元就开始兴奋，接下去激活了它最常用的那条动作链（张开嘴，下唇贴住杯壁等），直到大脑激活这条链的最后的一个动作相关的镜像神经元（倾斜杯子让水进入口中）。最后这个动作其实也就是最开始观察到的那个动作的意图。根据镜像神经元本身运动和感觉的特性，经过这一系列连续的激活，大脑也感同身受的知道了观察到的那个动作的最后意图[8]。 因此，我们认为人类通过镜像神经元系统使得心理表征在自我水平上自明性得以保障，并且通过具身模仿理论对表征的过程进行把握与解释。
2.自我与他人共享水平上心理表征的自明性
Cartesian主义除了抛给我们身心问题这一“世界之结”之外，还自然地引出他心问题的困惑。因此，即便能够论证自我水平上心理表征的自明性，并不能使他心问题迎刃而解。因为我们依旧无法解释主体超越自身指向客体的可能性及其具体方式。随着社会认知神经科学的兴起，J.Decety提出了自我和他人的共享表征（shared representations between self and others），此假设说明了身体自身的状态（如身体姿势和面部表情等）是在社会人际交往过程中生成，且在社会信息加工（social-information processing,SIP）过程中起核心角色的作用[9]。Rizzolatti等（2001）的研究发现在对自身活动和对他人行为进行心理表征、特征鉴定及对心理状态进行推理的过程中人脑的镜像神经元系统同样被激活了，且运用了相似的计算加工过程[10]。 Gallese认为镜像神经元应该是在恒河猴理解发生动作的意义时才被激活，但是并没有论据支持认为是动作视觉特征激活了镜像神经元。如果镜像神经元真正是动作理解的神经机制，它的活动就应该是对观察动作意义的反馈而不是对视觉特征的反馈。为了检验镜像神经元经由具身模仿从而支持动作理解这一假设，Umiltà（2001）设计了另一类研究，结果显示F5区的镜像神经元也可以在观察部分被隐藏的动作时被激活，即在缺乏足够的关于观察动作的视觉信息情况下，猴仍然可以对动作结果进行预测。视线之外（out of sight）并不意味着“意识之外”（out of mind），因为通过具身模仿，镜像神经元可以填补“缺失”的信息。因此，恒河猴镜像神经元对他人动作的表征并不仅仅基于其观察到的视觉描述，而是基于对他人动作最终目的的预期（通过借助观察者运动皮层中运动表征的激活）[11]。
具身模仿理论认为镜像神经机制可以被解释成一种自我与他人共享心理表征的神经联结，自我通过镜像神经元系统桥接起客体化的他人，并发生社会性的互动，这种互动可以在自下而上的神经水平上发生，最终形成一种直达他心的自明性表征方式。
（二）模块进化嵌套性
心理模块的观念从历史上看可追溯到F. J. Gall和I. Kant的“官能“（faculty）理论，熊哲宏（2004）认为，心理模块是人脑中进化了的心理机制，这种心理机制是进化的产物。心理模块观认为人脑是一个“可分解系统”，心理活动的本质是许多功能上独立的模块相互作用的产物[12]。镜像神经元的发现为这种心理模块观奠定了生理学基础。具身模仿理论认为心理模块可以通过镜像神经元系统得以有效地联结起来，我们可以称这种被进化选择所保留的独立功能模块间的联结为“模块的嵌套”（mental module nesting）。
根据模块心理学的“层级性的组织化”原则，我们可以尝试将当前具身模仿理论中涉及到的心理模块划分为“动作模块”、“语言模块”等，其中“动作模块”又可以划分为下位的“脸部动作模块”（包括口部动作、表情动作等）、“躯体动作模块”（包括手部动作、腿部动作等）。以动作模块与语言模块的嵌套为例，一直以来，发展心理学家认为在手部和口部运动技能的发展之间存在密切的关系。Goldin-Meadow认为言语产生和与言语相关的手部动作必须被视作是同一过程的输出。6-8个月儿童的标准学语（Canonical babbling）是伴随着有节律的手部动作[13]。Rizzolatti和Abrib等研究发现恒河猴运动前皮层的F5区与人类大脑皮层中的Broca区具有进化上同源性，而由于猴等非人灵长类尚未进化出语言能力，所以F5区主要负责将观察动作和执行动作进行匹配。近来研究显示，人类Broca区除专门负责言语发生外，还通过镜像神经元对声音——面部姿势（orofacial gestures）和手部动作进行表征。Bernardis和Gentilucci（2006）的研究中，他们要求被试念出单词（比如bye-bye,stop）的同时执行含有相同意义的手臂交流动作。结果显示，较之单独念出单词，当同时执行与发音相关意义的动作时，这些单词的发音振幅都增加了。这种现象在当动作是无意义时并不出现。另外，单词发音的声音振幅在同时听到或看到说话者做出与意义相关的动作时增大了，就如同观察者自己同时做出这些动作时一样[14]。这同样证明包含作为镜像神经元富集区的Broca区通过具身模仿机制将动作的交流意义与单词发音有机的结合起来了。因此，以上结果都显示出语言模块和与交流动作模块之间可以相互嵌套，这种嵌套被进化所保留并不断细化出更多子模块间的自组织。
（三）躯体范畴特异性
范畴特异性的研究一直以来在科学心理学中备受争议，原因在于一方面脑损伤病人身上所表现出的这种现象往往容易被混淆或误解；另一方面，在传统范畴特异性研究中，往往将有无生命的分类学指标作为划分范畴的重要参数，而实际上当前来自对正常被试的镜像神经元研究却认为不同范畴在人脑中的映射方式要复杂得多。其中尤为重要的是 “躯体范畴特异性”（category-specific of somatic），我们认为这同样可以通过具身模仿理论得到充分说明。
Buccino（2004）的脑成像研究对人类被试观察人、猴和狗执行口部动作进行了探索。他们认为口部动作可以是像猴、人类或者狗一样撕咬食物的摄食动作，也可以是像人类默读、猴咂嘴唇或者狗吠一样的交流动作。结果表明，对于所有撕咬动作的观察都会激活镜像神经元系统，包括后侧顶叶和腹侧运动皮层。有趣的是，对不同物种口部交流动作的观察激活了不同的皮层区域，对人类默读的观察激活了左侧额下回的岛盖（pars opercularis of the left inferior frontal gyrus）和Broca区的前运动部位（premotor sector of Broca’s region），对猴咂嘴唇动作的观察则只激活了双侧相同区域的一小部分，最后对狗吠声的观察仅仅激活了外纹状视觉皮层区域（extra-striate visual areas） [15]。
这些结果证明了两个问题，首先，镜像神经元的活动在一定程度上与观察到的动作和观察本身的运动功能属性之间的相似性存在密切联系；其次，具身模仿并不仅仅是协调动作理解的机制。通过具身模仿调节的理解和通过一种视觉场景的认知解释来对理解进行调节之间存在巨大差别（比如观察狂吠的狗）。这种差异是与理解相匹配的经验质的差异，只有通过类似镜像神经元系统活动的具身模仿调节机制才能确保具有知道“怎样感觉”（how it feels）的能力来执行一个给定动作，而这种范畴映射特异性机制确保了意向性与观察到的作用者之间的协调。如果一种动作属于观察者本身运动系统所具有的运动功能。则会激起其相应皮层的活跃。如果不属于其运动系统功能则不会引起观察者运动系统的兴奋，并且这种再认基本上只基于视觉刺激而不需要运动区域参与。具身模仿理论认为这两种不同的再认动作方式很有可能对应两个不同的心理成分，动作意图的“共鸣”（rensonance）被转译成视觉经验再转化为个体内部的经验性知识，并最终成为大脑中一般化的知识组织形式，通过范畴特异性巩固下来。人脑对于动作意图的范畴映射通过身体主题被牢牢地“捆绑”（binding）在了一起，不属于自身身体范畴的映射内容与方式被特异性地予以存储和激活。这些研究都为“身体”主题向科学心理学的回归提供了便利，在下文中，这一主题将继续通过脑身互动协调性的探讨得到进一步的彰显。
（四）脑身互动协调性
近20年来，在科学心理学内部，功能主义认识论一直在人类心智研究方面占据绝对的统治地位，“心灵之于大脑就如软件之于硬件”似的无身认知宣言几乎宣告有关个体的身体现象方面的研究主题在当前科学心理研究中丧失殆尽。当前来自具身认知科学与镜像神经元的相关研究重新捡回了“身体”这个科学心理学的“弃婴”，就像当年无身认知科学把“意识”主题从行为主义桎梏中解放出来一样。
根据具身模仿理论的观点，身体不是一个与心智无关的纯粹物理硬件，在人类认知过程中，大脑与身体同时参与到对认知活动中，并且表现出惊人的协调性。这种协调性同样遵循认知进化的规则。具身模仿理论认为就与动作相关的句子而言，主管动作执行的神经结构应该同样也在当这种动作被听觉性地描述时，对动作的语义内容的理解进行反馈。Glenberg和Kaschak（2002）的实验研究证实了这种假设。主试读到两类句子，比如“Liz给你讲了一个故事”和“你给Liz讲了一个故事”。 他们要求被试在听到句子后通过按按钮作出反应。按钮有两类，一个距离被试的身体较远，另一个则靠近被试的身体。将这两类句子随机呈现，实验结果发现，被试的身体动作方向与句子包含的语义是一致的，即当听到“Liz给你讲了一个故事”这类句子时，语义所包含的信息是靠近身体而来（towards the body），于是被试做出的身体动作也是去按靠近身体的按纽；而当听到“你给Liz讲了一个故事”语义所包含的信息是远离自己身体而去（away from the body），被试做出的身体动作则更倾向于去按远离身体的按纽[16]。这个具身模仿实验清晰地显示了身体不是随意的大脑加工过程的“副产品”，而是积极地参与并调控心智活动的发生。
来自镜像神经元的认知神经病理学研究对于身体主题的重要性提供了反面的例证。Prinz认为具身模仿理论对于脑身协调一致性解释的核心假设是，动作是以它们被预见了的感觉效果形式编码记录的。一个动作的执行会产生一个双向联系，即动作本身所遵循的运动模式（动作如何进行）和动作产生的感觉效果之间的联系。比如当人们给鼻子挠痒时不仅自己会看到鼻子上的手，也会感觉到它，而且两种感官的感觉是一致的。然而镜像神经元的发育不良或功能紊乱能导致这种感觉的缺失。Bosbach等（2005）对两名此类症状的患者进行了研究。他们发现两名患者感知不到自己的身体。即使是简单的动作，他们也必须观察自己的四肢后才能做出，而每次移动都像是从体外开始计划的。在实验中他们无法判断别人在举箱子时是否存在欺骗行为。Knoblich 认为，这两位患者之所以不能完成任务，是因为他们不能在头脑中模拟看到的动作。而通过外形推断箱子的重量对他们而言则没有问题[17]。这再次证明身体在认知过程中扮演了重要角色，同样证明了具身模仿在脑身互动协调过程中的意义。 四、结语 A.Damasio在《感受发生的一切——意识产生中的身体和情绪》向我们描绘了身体主题在科学心理学研究中回归的序曲：“如果你正在我们的大脑世界这个变化的宇宙中寻找一个稳定性的港湾，你所能做的就是考虑一下这些使生命得到控制的调节装置，连同描绘生命状态的内环境、内脏和肌肉与骨骼框架的这个整合的神经表征，内环境、内脏和肌肉骨骼框架会产生一种动态的但范围狭窄的持续表征，而我们的世界却发生着显著的、深刻的，而且常常是不可预测的变化。脑使一个变化范围内的有限实体——即身体——的动态表征随时的发挥作用。”[18]我们认为这种作用可以通过从镜像神经元这样的神经机制到具身模仿理论的解释力中露出端倪。 正如Gallese理解的那样“作为人类，我们不仅仅在内心接受行为是组成我们所生活世界的客观解释，超越现象经验的外部，将观察到行为的客观性视为被外部生物体所示范的东西时，我们同样经验它的目标定位或意图角色，正如我们认识自身正在进行的行为时一样。动态的社会环境像我们一样，在第一人称视角（first-person perspective）下表现出随意志而变化。作为代表性的意图与世界相联系，我们将他人作为指向特定目标的状态和客体进行体验，正如我们体验自己那样。总之，我们对世界的觉知可能是这样一个事实，即在自我和他人对形式事件的感知中有一些共同的东西；观察者和被观察者都是人——有着相似的大脑/身体系统——使得他们表现相似，这才是我们孜求未得的具身认知的根源。”[19]
参考文献：
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