彼得 ·库兹密奇 · 阿诺辛(Peter Kuzmich Anokhin 1898~)是苏联过去数十年中最杰出的生理学家之一。在二十年代,他作为一个学生和青年讲师曾在巴甫洛夫和毕赫杰列夫的实验室工作过。他一生中的许多时间都在从事评价和发展巴甫洛夫的传统。他的第一部重要著作于三十年代早期问世。此后,他又出版了许多著作。他多次出席国外的生理学大会,在苏联国外颇负有盛名,他的传记出现在《国际名人录》这类标准参考书中。1955年后,他任莫斯科第一医学院院长,1966年以来一直是苏联科学院的正式院士。他的研究主要是中枢神经系统和胚胎神经学。
阿诺辛经常赞扬辩证唯物主义为科学的哲学。用他自己的话来说,他一生事业中主要的目的之一就是要尽力给神经活动作一个唯物主义的和决定论的详细解释。他曾试图发现构成人类行为方式基础的生理机制,这些方式过去是用意图、“选择”、“创造性”和“作决定”等含糊的名词来描述的。
阿诺辛在他1935年出版的一部最早的著作中提出了好几种想法,这些想法后来经过修正后在他对于神经活动的理解中起了重要的作用。未来的神经生理学历史学家和生理学控制论概念的历史学家在评价阿诺辛首先使用“反馈”、“许可传入”等这样一些概念时必须注意这种早期渊源。当然,阿诺辛在1935年还没有信息论数学基础的知识。而且当时生理学界关于“综合神经活动”的讨论也很普遍。查尔斯 · 谢灵顿(Charles Sherrington)的有独创精神的《神经系统的综合作用》—书,早在1906年就已问世。不过,现在当一个人读到阿诺辛1925年的著作时,便会发现其中的词汇和概念与后来的神经系统控制论文献中的词汇和概念极其相似。例如,他用“功能系统”来论述神经生理学,在该系统中,功能主要是在一系列“指导和纠正”活动过程的输入信号基础上实现的。
阿诺辛一生都认为,一个生理学家应该既忠于巴甫洛夫学派,但同时又要批判它。阿诺辛一直自诩是巴甫洛夫的学生,但是对于他的老师的某些概念却曾提出过异议。即使在他进行最激烈批判的时候,他们勇敢地捍卫了成为巴甫洛夫学说基础的唯物主义假设。在第二次世界大战刚结束的时期里,阿诺辛宣传他的一些早期著作中有些错误,他在这些著作中批评了巴甫洛夫的研究方法,或者指出了巴甫洛夫前辈的某些工作方法。尽管这无法证实,但有充分理由相信,这些更正是为了适应战后政界的变化,当时在科学和意识形态因素方面建立俄国的领先地位的努力要比早期更为显著。因此,阿诺辛在1949年解释说,他在1945年出版的从笛卡儿到巴甫洛夫的反射理论历史的研究中过多地注意了十八世纪的唯物主义者,因而贬低了巴甫洛夫的卓越成就。他在1949年还更正了1936年对巴甫洛夫的批评;他在1936年发表的文章中提出了这样一个意见,即说巴甫洛夫一直是在研究“整个有机体”是不正确的。这种综合研究方法对于早期研究血液循环和消化过程的巴甫洛夫来说,要比后来研究反射活动的巴甫洛夫更适合一些。因此,阿诺辛在1936年曾含蓄地指出,成熟了的巴甫洛夫多少有些还原论者的色彩。
阿诺辛在四十年代后期和五十年代初期,在1950年生理学大会上受到批判的影响下,变得更正统了,但是到了五十年代后期和六十年代,他又恢复了他早期的革新的,甚至是思辨的研究方法,提出了关于反射弧的新结构的观念,在神经生理学中应用控制论,并且比早先更加依赖心理学的概念(跟生理学相比)。后来,不管他多么继续受惠于他的老师,他仍明确地相信巴甫洛夫关于反射弧的概念需要修改。
尽管阿诺辛的观点稍有变化,但他一生都严格遵循巴甫洛夫传统的一贯研究方法,这种研究方法可以说是两个极端的研究方法之一。阿诺辛在他的1949年出版的巴甫洛夫传中,看出了那位大生理学家地追随着正面临着两种本质上对立的危险。一方面是巴甫洛夫的指导思想将会消失的危险;另一方面有把巴甫洛夫的学说变成教条的可能性。阿诺辛正确地预言说,最大的危险就在于圣典化。1949年,在阿诺辛由于背离巴甫洛夫学说而遭到批评的生理学大会之前,他曾发表了一篇概述他称之为《高级神经活动研究的主要问题》的长文。这篇论文连同他在1955年和1963年出版的类似论文一起,包含了阿诺辛及其学派工作概况。
1949年阿诺辛清楚地表明,二十年他和他的同事们一直在试图修正巴甫洛夫在研究条件反射时所采用的经典方法。他说,他们在某些例子中采用了“全新的研究方法”。他们不像巴甫洛夫那样只信赖容易观察到的内分泌腺和肌肉反射,而是对条件反应进行脑摄影术的研究,对高级神经活动进行胚胎生理的研究,以及对形态生理学上的相互关系(用平行方式同时研究条件反射和大脑皮质的结构状况)进行研究。在这些新研究的基础上,他们得出结论说,巴甫洛夫的条件反射概念过于简单化,特别是他的有三个环节的反射弧的模型。但是阿诺辛并没有像其他一些研究者走得那么远,如苏联科学院院士I. S. 贝里塔希维里(贝里托夫)认为精神和神经活动是条件反射并非为其特征的活动的独特的、唯一的形式。贝里塔希维里承认条件反射是大脑活动的基本规律,但不是一般精神机能的基本规律。阿诺辛认为贝里塔希维里不仅否认了巴甫洛夫,而且还否认了科学根据。他继续捍卫条件反射是精神活动的关键,但他希望修正巴甫洛夫那样继承下来的对条件反射的理解。
阿诺辛认为,巴甫洛夫经典方法中所运用的真正研究使研究者对条件刺激和反应之间的重要中间过程茫然无知。他问道:“分泌指示器是否只是动物的综合条件反应(它的一般形式早在刺激到达唾腺的效应机构之前就早已形成了)的外在表现的一个有机部分?”换言之,阿诺辛正在把注意力转向条件反射的内在神经结构。他暗示,这种内在神经结构远比简单地从感受器(即感官),沿着一条神经直接传递到皮质,沿着反射弧跳跃到邻近一群神经元,然后将一个运动刺激传递到一个相应腺体或肌肉要更为复杂。他批评那些生理学家们惯于谈论条件和非条件刺激通向大脑皮质的通路,尽管实际上对这些通路的生理学所知极少,事实上,在四十年代人们已经发现这些刺激在到达皮质之前要通过某些复杂的结构。因此阿诺辛说,我们必须慎重地谈论反射弧的“闭合”,因为这种闭合可能发生于皮质区以前,看来是完全可能发生的。
阿诺辛在努力根据物质生理系统来解释神经活动的过程中使用了若干个与他的名字紧密联系在一起的术语。这些术语包括“返回传入”、“许可传入”、“动作感受器”和“前发反射”等。近几年来,阿诺辛对他在1935年第一次使用的“许可传入”一词不常用了,但是仍然保留了“返回传入”和“动作感受器”。“前发反射”似乎是最近的发展。这些名词都各自描述了条件反射活动的一个部分,阿诺辛认为条件反射活动是地球上一切有机体的特性,是参与跟“周围世界”发生暂时适应联系的一种手段。
阿诺辛在研究反射活动中发生的神经信号双向流时、确信输入(或传入)流是后来发生的动作的更具决定性的决定因素。他的老师巴甫洛夫同意这种意见,虽然这一意见在巴甫洛夫的研究中并不像在阿诺辛的研究中起着那样重要的作用。
阿诺辛注意到,这种传入系统比传出系统具有更重要的意义,这就将巴甫洛夫反射系统与笛卡儿反射弧区分了开来,在反射弧中传入冲动只起引发或推动的作用。诚然笛卡儿由于首先使用“外界刺激”这一概念以及由于他对动物行为决定性地依赖于外部世界变化的观念打开了大门而应在“唯物主义认识发展”史上大受赞扬。但是,作为一个二元论者的笛卡儿,对于唯物主义者迫切需要解决的问题却毫不在意,问题是:反应为什么通常是有利的?或者,邹果反应是不利的,有机体为什么要纠正它的错误,在笛卡儿看来,这个问题可以用有机体的“高级推理”来回答,阿诺辛在1955年说,二十五年来他一直在试图不用任何这样的解释来回答这些问题。他希望搞清“使反射活动适应于整个有机体需要的复杂过程。即那种实际上堪称为值得‘创造性’描述的现象。”
阿诺辛接着说,那些同意笛卡儿观点的生理学家相信反射活动从过程一开始就是适应的,或是对准目标的。因此,他们集中精力去发现已准备好的反射反应。但是随着巴甫洛夫对条件反射和“强化现象”的发现,一种创造性的调整过程是建立在反射活动基础上就变得更清楚了。作为实验的结果,经典的反射理论的不足之处就更加明显了。在实验中,反射机能起先被活体解剖所排除,然后又被补偿而恢复。通过这些实验,阿诺辛首先研究了这些问题。
阿诺辛不久发现,没有从神经末梢区域传来的表示存在缺陷的信号,有机体就不可能开始补偿的过程。但仍产生一个问题,即有机体怎么“知道”需要进行补偿?阿诺辛强调说,没有他称之为“返回传入”就不要想能回答这个问题。他用这个术语来表示“不断纠正从神经末梢区域发出的补偿过程”。
阿诺辛认为这种反射弧中的返回环节是反射活动中固有的。他说:“难以想象一个完好动物的任何反射动作,就像传统的笛卡儿学说中所提出的那样,只在反射弧的效应四环节上就终止了”。实际上,每一个反射动作都伴有一个传入的综合整体。而且在强度、定位、发生时间以及传递速度等方面发生了很大的变化。这些传入是一些看得见的细节:温度、听觉、嗅觉和运动觉。结合体的整个变化是无限的。它们在一起组成了一个过程:“一个完好动物的每一个反射动作,即一切自然行为动作就像回声一样,会在伴有不断返回传人的情况下出现、停止,或转变为其他动作,这些动作在总体上组成了一个有适应用围环境的组织链。”
在这个链中,返回传入起着“附加的或是第四个反射环节”的作用(在这一点上阿诺辛曾激烈的争辩,在巴甫洛夫学说上加上第四个环节是否必要和合理)。在最后一级上已获得了预期的结果,因此就不再有进一步的效应活动,如果这个过程是补偿先前被破坏了的功能(例如切开大脑),那么预期的补偿就发生在最后一级上。如果这个过程是较正常的话,例如单从桌子上拿起杯子,那么,那种特殊的目标也已在最后一级上达到了。
阿诺辛不让他的概念被简单地理解为“一个动作的结束是另一个动作的开始”的信念。阿诺辛所描述的这种错误理解,将会导致他所反对的完全不同的图解。
反之阿诺辛认为,一个动作的结束是传到神经中枢的返回传入的来源,在神经中枢里,它在作为一个新动作的起因之前就又被处理掉了。至于是否已获得预期结果的“决定”,就是在这个中心点里产生的。阿诺辛称这种机制为“动作感受器”,这种机制值得作专门的论述。控制整个过程是正是动作感受器。
阿诺辛论述动作感受器时,试图从生理学和决定论的立场上来研究意向和意志。他首先问:“有机体怎么知道它已经达到了自己的目标?”接着他回答道:“如果我们站在严格的决定论的立场上,那么,我们所掌握的所有神经生理学的材料基本上对这个问题都不能给我们一个答复。其实,对动物的中枢神经系统来说,所有的返回传入包括与预期目标相符的许可传入在内,都只是各种传入冲动的复合体。从正常的因果关系的观点来看,没有明显理由说明,为什么一个传入冲动刺激了中枢神经系统,会进一步动员反射的、适应的动作,反之,另一个冲动却制止了适应的动作。”
阿诺辛认为只有一条出路,那就是认为:在有机体内存在某种已准备好的,返回传入可与之相比较的神经冲动的模式。这种模式在反射动作本身发生之前就已存在。如果传入的信息与已准备好的模式相一致的话,那么预期的目标就已达到。如果不相一致,那么进一步的效应器动作就是必要的。当然,整个问题就是,包含这种模式的生理机制究竟是什么?而且这种模式原来是怎样产生的?
为了解释阿诺辛用来解决这个问题的方法,就必须回顾一下经典的巴甫洛夫反射理论的某些方面,特别是条件反射刺激与非条件反射刺激之间的关系。人们还记得,巴甫洛夫是相信每一个条件反射都是在非条件反射的基础上形成的。因此,一个非条件的刺激(如像口里的食物),一开始或几乎一开始就会在大脑中引起强烈的活动,自动地使唾液流出。这样一种非条件刺激往往还伴有其他的刺激。这些刺激通过训练——视觉或嗅觉等等——可以变成条件刺激。“暂时”的联系就是在这些点之间形成的。在稍加训练后,人们单用条件刺激就能刺激大脑的分泌中枢或运动中枢。然而,这种暂时的联系,除非是周期性地被非条件中枢的刺激所强化,否则就不能持久。那就是说,在经典的实验里,狗单靠铃声信号并不会流出唾液,除由于狗嘴里放进食物,以及由于作为条件反射基础的非条件唾液反射的刺激唾液才会定时地流出来。
阿诺辛现在将他的返回传入体地现在这一方案里。他相信每个条件刺激都是通过感觉器官传送到大脑中枢的,而大脑在以前曾被非条件刺激刺激过许多次,在大脑被简短地刺激之后,大脑中枢又被非条件刺激再次刺激。因此,便产生一个由条件刺激所引起的非条件反应和短期里接着发生的真正条件反应本身所复现出来的“配合”或“配错”的可能性。
每个条件刺激都是通过感觉器官传送到大脑中枢的,而大脑在以前曾被非条件刺激,刺激过许多次,在大脑被简短地刺激之后,大脑中枢又被非条件刺激再次刺激。因此,便产生一个由条件刺激所引起的非条件反应和短期里接着发生的真正条件反应本身所发现出来的“配合”或“配错”的可能性。
在第一个阶段,条件刺激作用于适当的感官。在第二个阶段,这个刺激引起了以非条件反射的“复现”为基础的条件反射反应,即在过去经常发生,但在这种连续性中还未发生的一个阶梯。在第三个阶段中,非条件刺激本身(例如口里的食物)已经发生;非条件反应便与它的条件复现“配合”,于是便发生了强化。
阿诺辛没有解决在整个生物学历史上都使生物学家伤尽了脑筋的目的论问题。他根据相当思辨的基础将这个谜语的界限略微推后了一些。此外,尽管他努力识别生理机制,但他并没有力求在身体内部定出动作感受器的位置来。然而,如果暂时接受一下他的论点,我们就可以对下列问题作出一些回答:“有机体怎样才知道它在什么时候已达到了自己的目标?”他解释说,即使有许多问题尚待解决,但意向和寻求目标的问题仍经得起生理学研究的检验。他的许多同时代的神经生理学家开始也有同样的想法。他的有关强化和动作感受器的概念与一些早先的研究,如林恩· 桑代克(Lynn Thorndike)和劳埃德 · 摩根(Lloyd Morgan)的效应律颇为相似。桑代克曾证明,当他将动物放进迷宫似的围栏时,就发生了一种有些人错误地称之为倒行的奇怪的因果现象,看来当动物朝着最终逃出的方向做了一个正确的动作之后,它就学会以后在同样情况下会重复那种动作,虽然在作了那种动作以后总会成功。桑代克认为,作为动作结果的这种成功“印记”在那个作为起因的动作之中。阿诺辛承认桑代克的效应律与他自己的观点相类似,但他指出,桑代克并不像他那样对藏在现象背后的生理机制如此发生兴趣。桑代克认为成功是与高兴或愉快一致的,并且主要用心理的或主观的术语来描述效应律。而阿诺辛则试图用生理学的术语来描述强化和寻求目标:条件刺激与非条件刺激之间的关系,而过去的经验用来提供一种模式的手段包含在动作感受器之中,根据动作感受器就可以检验未来的传入信息。
阿诺辛于1962年在高级神经活动哲学问题大会上所作的发言中澄清了自己的观点。他在这篇后来以长文形式发表的发言中,把他的关于神经系统发展的观点与辩证唯物主义的一般原理紧密地联系在一起,例如空间和时间是物质存在的形式,而反射是一切物质的特性。
阿诺辛长期以来一直热衷于“时间”和“信号化”相互联系的概念,他认为这些概念植根于神经系统起源的知识问题之上,归根结蒂根植于反射活动之上。在他看来,神经系统是预测未来的机制。预测的重要性在巴甫洛夫的典型实验中是非常明显的,在实验中狗根据信号就预测到食物的出现,但以更一般的理论意义上来讲,我们可以说,在阿诺辛看来,预测未来是大多数(即使不是全部)神经活动的基础。大脑本身有时被看作是一种生理机制,这种生理机制运用从距离感受器(眼、耳、鼻)传来的信息,从而为动物作出预备反应的步骤留下时间间隙。这确实是“大脑”的标准定义之一。但是如果我们从进化论的观点来看待大脑,并将它的发展历史一直追溯到生命本身的起源的话,那么显然就要找出一些能说明这种预测特性的方法,而且这些方法对一种原始无生命的无机的经历来说也是可以理解的,这里阿诺辛又在为目的论的问题伤脑筋,但他当时并不希望从进化论的最终产物开始,而是从它的起源开始。
阿诺辛在他的一篇题为《条件反射是世界时空结构的反映》发言里,有一节一开始就谈对辩证唯物主义与他的研究之间关系的认识。辩证唯物主义不仅把空间和时间作为物质的存在与运动形式来引证,而且还表示一切物质都具有反映的特性。因此,条件反射必须用空间和时间来描述,它必然是生物体以外的物质条件在生物体内部的一种反映。
既然生物体是在非生物体早就存在的世界中发展起来的,那么,阿诺辛说,生物体就可以说是被“插入”一个空间和时间关系已经确定好的世界之中。无机物质与时间参数的关系纯粹是被动的;对事件不会发生预测。从物质的整个进化来说,质的新关系,更加积极的关系,只是随着生物体的出现而形成。当前的问题是这些关系及其基本特征形成的途径。
在六十年代,阿诺辛对控制论感到了强烈的兴趣,他把控制论看作是“思维中的一切革命是我们对自然现象的真正研究方法和分析方法的一场革命”。然而,他对控制论的态度并没带有他在1935年对神经系统使用“功能系统”这一术语时,由于他对研究方法和预见而备受赞赏的那种感情色彩。而他的“返回传入”一词显然是控制论的反馈的别名。他在1966年和1968年的论文中,试图在控制论的结构内为上述的解释辩护。
正对阿诺辛对神经系统所作的进化解释所提示的那样,值得注意的是这种解释就像奥巴林的“前生物学系统中的自然选择”的观点那样,从定义和逻辑方面来说都有同样的弊病。显然,反对莫拉对奥巴林批评的最好方法(见原文第292页)就是说,(正如伯纳尔所说的),生命或神经系统的起源有“它自己的逻辑”。这种逻辑是“突生进化”或“质的飞跃”之一,各种不同规律性的自主领域就是在其中逐渐获得的。然而人们必须承认,这种辩证逻辑的概念可能只是一种回避或共处的方式,即生物学中的目的论和还原论的老问题;这些问题现在似乎依然存在,它们特别明显地表现在关于生物学中的起源(不论是生命的起源,还是神经系统的起源)问题的讨论之中。阿诺辛已经指出了生命与神经系统之间的密切联系,他认为系统分析或者控制论,现在已对辩证唯物主义传说范围之内的这些问题提供了最富有成效的研究方法。
[Science & Philosophy in the Soviet Union]