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阿德里安和马修斯描记的图,展示了水甲虫(上)和人(下,来自阿德里安本人)的脑活动
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对于脑和心智之间有怎样的联系这个问题,生理学家和哲学家一样困惑不解。或许,对我们知识体系的一些重大修正将能解释神经冲动的某种模式是如何引发思维的,或者证明两者实际上是一回事,只不过是从不同的角度来审视罢了。如果真的出现了这样的修正,我只希望我能理解它。[49]
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尽管有这些困难,阿德里安关于神经功能的研究还是提供了证据,证明神经元活动和感知之间存在明确的联系。使用他收集到的有关持续按压对感觉神经活动的影响的数据,阿德里安总结出了一幅图示,向普通读者解释了这个问题:
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感受器中的兴奋过程会逐渐减弱,随着兴奋过程的减弱,感觉纤维中的神经冲动之间的时间间隔会变得越来越长。这些冲动会被某些中枢过程整合起来,感觉的增强和减弱与感受器兴奋过程的增强和减弱非常相似。
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阿德里安深知,要想证明神经活动和有意识的感知是一回事非常困难,因此对于他的图示,他总结道:“它无法在刺激和感觉之间的鸿沟上架起一座桥梁,但它至少表明,这一鸿沟比以前稍窄了一点。”
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虽然阿德里安认为,“毫无疑问,通过感觉神经纤维传递的讯息所做的最有趣的事情……是为我们的心智官能带来了一些改变”,但他无法证明神经冲动的频率和感觉实际上是一回事。
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阿德里安总结的刺激、神经活动以及感觉之间的联系
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和大多数科学发现一样,如果阿德里安没有开展这项研究,也会有其他人在差不多同一时间开展这项研究,科学的本质就是如此:除了极少数例外之外,如果研究者甲没能完成某项研究,通过研究者乙的工作,事件也会在相同的道路上继续发展。但对于我们理解脑是如何工作的,阿德里安还有一个关键的贡献,这个贡献并不依赖于他的实验研究工作,更多是来自他本人的特质。在阿德里安的早期职业生涯中,他对他工作的介绍很受大众欢迎,这使他以一种新的方式来思考神经的功能,这种方式与他在科学论文中的表达方式完全不同。正是在这些向大众解释他的发现的作品中,阿德里安以新颖的方式使用了一些已经存在的术语,包括讯息、编码、信息等。这些概念都产生了持久的影响,并成为我们现在有关脑的工作机制的基本科学观念的基础。
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在阿德里安之前,就有人把神经冲动描述为被传输的讯息,这是19世纪流行的脑的电报隐喻的一部分,但此前并没有人想过这种讯息是由什么组成的。在阿德里安开创性的实验中,他解构了神经冲动,证明它是由一个个非常短的脉冲组成的。每一个脉冲都有相同的形状,尽管彼此之间没有差别,但神经活动仍然能够传递讯息。为了解释这一点,阿德里安做了一个类比,这个类比现在看来理所应当,但在当时却非常新颖:
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组成讯息的只是一系列的短脉冲,或者一波紧接一波的多少紧密相连的活动。在任何一根神经纤维中,这些波都有相同的波形,不同的讯息之所以不同,是因为神经纤维的放电频率和放电的持续时间不同。事实上,感觉信息并不比莫尔斯电码中一连串的点更复杂。[50]
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今天,认为基因或者神经元等有机结构中含有某种编码的想法已经相当老套了。学龄儿童就会学习遗传密码,神经科学专业的学生们则会探索不同形式的神经编码。但当阿德里安在20世纪30年代初写下这些文字时,这还是一种思考神经元可能功能和脑运作机制的全新方式。此外,它还为一个全新的研究领域指明了方向:如果神经讯息存在编码,那么这种编码就有可能被破解,从而揭示出神经元向脑传达的讯息是什么。由于没有任何详细的研究解释编码究竟意味着什么,阿德里安借用了一个抽象的概念,虽然这个概念并非他的原创,但当它与编码和讯息结合到一起使用时,就表现出了非同寻常的意味:在阿德里安看来,神经讯息(message)中包含了信息(information)。
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其他人以前也用过“信息”这个词。在一本出版于19世纪中期的医学词典中,词典的编撰者斯宾塞·汤姆森医生告诉读者:“脑可以被比作一个巨大的中央电报局,神经就像电线,负责把身体各个部位提供的信息传递出去。”[51] 1925年,在描述他的发条甲虫的工作原理时,洛特卡也指出这种装置能够读取信息。但阿德里安对“信息”一词的使用与神经系统的运作直接相关。例如,阿德里安认为,对于感受器传来的讯息,“中枢神经系统能够从这些讯息中提取出所有的信息”。事实上,他认为感受器的功能使生物体能够“提取关于外部世界的信息”,而科学家面对的一个主要挑战是“评估什么样的信息到达了中枢神经系统”。[52] 在阿德里安看来,神经系统的全部意义在于通过神经元来传递有关世界的编码信息。
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20世纪20年代中期,数学家们,比如伟大的统计学家和遗传学家罗纳德·费希尔(Ronald Fisher)[53] ,也开始用“信息”这个词来描述一些统计学概念,不过他们还没有一个针对信息的统一定义。至于阿德里安是否知晓这些将信息数学化的尝试,目前还不清楚,但他认识到,对神经讯息本质的研究将不可避免地朝着这个方向发展。在1929年4月给朋友福布斯的一封信中,阿德里安写道:
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现在,神经电反应真的开始显现出一些关于它本身的东西,这几乎让我希望自己没有离开神经末梢和类似结构的研究领域。但神经电反应的研究很快就会进入物理、化学和数学的范畴,我知道我的不足,至少知道其中一些![54]
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这些正是接下来的几十年中将会发生的事情。阿德里安意识到存在一种神经编码,意识到神经讯息中包含着某种信息,这些思想都意义非凡。在我们对神经系统和脑的工作机制的理解发生的一项重大转变中,它们都是其中的一部分。这项转变没有发生在满是电极和被解剖针固定的青蛙的实验室里,也不是发生在满是电线和机器人的世界里,而是发生在满是灰尘的黑板前,因为有数学头脑的科学家们使用了最抽象的方法来模拟脑的活动。
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[1] 因此这部戏剧的中文版名称是《罗素姆万能机器人》。——译者注
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[2] 弗里茨·朗(1890—1976),德国表现主义电影大师,代表作包括《大都会》《M就是凶手》等,常常与希区柯克、卓别林等并列出现在媒体评选的“电影史最伟大电影人”名单中。——译者注
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[3] Riskin (2016), pp. 296–304.
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[4] 例证见:Cohen, J. (1966), Human Robots in Myth and Science (London: Allen&Unwin); Mayor, A. (2018), Gods and Robots: Myths, Machines, and Ancient Dreams of Technology (Princeton: Princeton University Press)。
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[5] 阿奇博尔德·希尔(1886—1977),英国生理学家,因阐明肌肉做功和生热过程获1922年的诺贝尔生理学或医学奖。——译者注
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[6] Hill, A. (1927), Living Machinery (London: Bell); Herrick, C. (1929), The Thinking Machine (Chicago: University of Chicago Press).令人失望的是,赫里克并没有写什么关于会思考的机器的内容。
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