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《意识的宇宙：物质如何转变为精神》 作者/杰拉尔德·埃德尔曼, 朱利奥·托诺尼 （作者简介附文尾） 译者/夏海宁 往期回读 意识的私密剧场：持续的整体，无穷的分化——《意识的宇宙》连载3 第八章 非表征性记忆（上） 脑机制产生意识，而记忆是脑机制的核心部分。通常认为记忆就是信息的写入和存储，但问题是：究竟是什么被存储了？是被编码的消息吗？当它被“读出”或被恢复时，它还是原先被存入之物吗？这些问题曾让人们普遍假设，记忆存储的是某种表征符号。本章将采取一种与此相反的观点，即记忆储存是非表征性的（non-representational），这与选择主义（Selectionalism）的观点是一致的。我们将记忆视为生物的动态系统被演化选择所塑造出来的一种能力，这种能力所表现的，是系统具有重复或抑制某种精神或身体行为的简并性。可以用一个地质学比喻来说明这种对记忆的新观点：记忆更像是冰川的融化和再冻，而不像在岩石上刻字。 我们曾说过，大脑的组织方式和计算机很不一样，其功能是建立在诸如可变性、分化放大、简并性和价值偏好等性质上的。可是，如果大脑不像计算机，那么记忆是如何实现的呢？人们的普遍观点是，至少在认知功能上，大脑主要就是关注如何表征，记忆所存储的就是表征符号。按此观点，记忆基本上就是永久性地记录某种变化，你可以在需要时以适当的操作去搜寻此记录并将该表征符号复原。按此说法，后天习得的行为本身就是某种符号表征按确定的方式被储存的程序或代码的结果。 认为大脑记忆的是表征性的这种认识造成了很多麻烦。把记忆类比为人类将信息嵌入计算机进行运算虽然是个便利的想法，但这种类比其实造成了更多问题。人在使用计算机时，对物理储存在计算机中的字符串进行语义解读的操作发生在人脑中而非发生在计算机中。对计算机而言，代码必须连贯一致（否则必须有某种纠错机制），而且记忆能力自然只能用所谓储存上限来表示。最重要的是，计算机的输入本身也必须是清晰无误的代码。 问题是，外界信号通常并非以代码的形式进入大脑。反之，这些信号往往是模糊的且因情境不同而不同，而且无需事先判断其意义（注1）。动物在丛林中看见的信号，例如在风中摇动的数块绿色与棕色斑块重叠在一起，可以以无数种方式组合。然而，无论是对感知还是对记忆而言，动物对这些信号的分类必须满足自身的生存适应目的，并且与之前对同类信号的处理经验关联。对于以上信号，我们人类很可能会说看到了“树木”。可是由于存在数目巨大的多可组合，如果使用代码或可复制的存储系统对此进行操作，则需无休止地对系统进行纠错，并且其精度至少应与计算机相同或更高。但是，没有证据表明大脑的结构可以直接支持这种能力。神经元并不执行精确的浮点运算。这种数学计算能力无法直接在大脑中进行表现，它们是人类文化的结果，是从语言沟通和逻辑应用中产生的。当然，这一切都是因为我们有个大脑。 表征意味着符号象征活动，它无疑是人类语言的语义和句法的核心。大脑似乎可以重复某种过去的行为，例如，它可以回想起我们曾经见过的某个图像，这很容易让我们认为大脑具有表征能力。不过，该说法的缺陷是显而易见的：信号中并不存在经过预先编码的消息，大脑中并没有能够高精度存储代码的结构，自然界不存在一个法官来决定在诸多模式中选择哪一个，大脑中更没有什么小精灵（homunculus）来读取消息。基于这些原因，大脑的记忆能力并不像人工设备那样是表征性的。 那么，我们如何来理解非表征性的记忆呢？这里可以做一个类比。在免疫系统中。抗体并非外来抗原的表征，然而通过自身免疫记忆系统，它和其他抗体可以识别该抗原。动物可以很好地适应环境，但它们并不是对环境的表征。同样，记忆并非表征，它只是反映了大脑为了重复某种行为而所做出的相应改变。 在复杂的大脑中，记忆是大脑持续的分布式活动与来自外界、身体和大脑本身的各种信号之间进行选择匹配的结果。如此产生的突触改变会影响大脑对未来相似或不同信号的反应方式。这些变化使得大脑在未来一段时间内具有重复某种精神或体力活动的能力，如“回忆”某个图像，尽管情境可能有所不同。必须指出，这里“活动”一词的含义，指的是大脑的某种有序的感知、运动或言语域内的活动序列，在一段时间内，会导致某种特定的神经输出。我们在此定义中强调“一段时间”后会重复，因为记忆是一种原始信号经过一个时段后还能够被重建的能力，这就是记忆的特征。这里之所以要强调变化的情境，是因为我们要强调大脑记忆的一个关键属性：从某种意义上讲，记忆是我们不停的经验生活中的一种建构性的“再范畴”（recategorization）形式，而非对以往事件序列的精确复制。 单靠大脑皮层还不足以让我们建立范畴和控制动作。根据神经元组选择（TNGS）理论，这个任务是通过所谓全域映射（Global Mapping）结构来完成的（见图8.1）。全域映射指的是将动物的动作以及不断变化着的感觉输入信息与当海马体、基底神经节和小脑连接到大脑皮层时的活动关联起来。它把我们在第四章中讨论过的前两个解剖拓扑结构，即丘脑皮层系统和皮层下附器联系在一起。因此，全域映射是一种动态结构，其中包含多个与非映射区域，如脑干，基底节，海马和小脑的部分的相互作用的折返局部映射（包括运动和感觉）。全域映射活动反映了这样一个事实，即感知既依赖于动作也导致动作。当我们移动头部跟踪移动目标时，大脑的全域映射活动和感觉活动都在不断重新调整。换言之，范畴的形成并非仅仅产生于皮层感觉区域，然后通过执行某个程序来激活并输出动作。相反，持续的运动神经活动所产生的结果是形成感知范畴的一个重要组成部分。这意味着形成范畴的全域映射必须同时包括感觉和动作两者。全域映射中的神经元组选择是在一个动态循环中进行的，该循环将我们的肢态(gesture)和体态(posture)不断映射到数种感觉信号上。换言之，全域映射的动态结构可以通过运动神经的活动和重复得以维护、刷新和改变。
图8.1全域映射图。该结构由多个脑映射区组成。这些区域与皮质下附器，例如海马体、基底神经节和小脑相连接。请注意，外界信号进入此映射区后，其输出会产生运动，而该运动反过来也会改变感官信号的拾取方式。因此，全域映射是一种动态结构，随时间和主体行为而变化。其局部折返映射区 –-- 它们将信号特征和动作相关联）使得感觉范畴的形成成为可能。 全域映射是记忆与范畴关联的必要基础。通常无法通过任何一个小神经区域的活动来解释这种关系，本来，所谓全域映射就必须涉及广泛的神经系统。在全域映射中，从长期来看，突触强度的变化方向会有利于那些在以往的行为中发生相互的折返活动的各个相关映射区。例如，当我们准备拿起杯子喝水时，以往突触变化所修饰的各种回路就会被调用。这种由全域映射在各个脑区中造成的突触变化就是记忆的基础，但是这种基于全域映射的记忆并不像计算机那样将属性进行固定编码，然后按重复的方式进行组装和调用。相反，记忆是个不断再范畴化的连续过程，其本质是程序性的，并且涉及持续的运动神经活动，从而形成了重复以往行为的能力，如上面提到的抓取玻璃杯。全域映射通过重复行为造成的突触的不停变化易于形成一组简并路径，它们均产生类似输出。全域映射对记忆的贡献还表现在它负担了大脑中大部分的无意识行为。在第14章中，我们将讨论这些无意识活动与产生意识的过程间的关系。 是大脑的什么特性让其不用编码表征而具有动态记忆能力？我们认为答案是选择系统（selectional system）所具有的那些特征。这些特性就是一组简并神经回路，是它们构成了各式各样的神经应对选择方案库（repertoire）。无论使用哪个简并回路，这个方案库让大脑根据不同的输入信号以及在一组能够增加适应性和回报性输出可能性的价值约束下改变大脑的突触分布。在这些约束条件下，在来自外界或大脑其他部位的信号的作用下，大脑会从巨大的各种可选神经组合中选择某些回路。在突触水平上的选择是根据改变突触的效能和强度进行的。至于哪些突触会被改变则取决于先前的经验，以及我们之前提到过的升值系统（ascending value systems）（如蓝斑核、中缝核和胆碱能核等）的共同活动。 因此，触发任一组回路，只要所产生的一组输出相应与之前的适应性输出足够相似，就可以成为大脑或身体重复行为的基础。如此看来，记忆是大脑回路中某些选定的子集动态地产生的。这些回路子集具有简并性：通过比较研究可见，不同的子集包含的回路虽不尽相同，但是激活其中任何一个都可能产生某种重复性的特定输出。在这些条件下，某个特定记忆并不能唯一对应某组特定的突触变化，因为与给定输出相关联的、以及最终与整个行为方式相关的特定突触变化在行为过程中还会发生进一步变化。因此，当某个动作被重复时，必定有一个或若干个与该行为相适应的神经反应模式与其对应，而非存在唯一的序列或特定细节。 注释： 第八章（上） 1. G. M. Edelman，《神经达尔文主义：神经元组选择理论》（纽约：Basic Books出版社，1987年）。 （待续） 译者其他文章： 4、语言如何塑造大脑 6、破解大脑的密码 7、讲座 | Frazer： 复杂系统（上）——一种全新的思维方式 8、讲座 | Frazer： 复杂系统（下）——自组织和演化 12、人类起源和全球迁徙（下） |
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