在直到近代的整个有记载的人类史中,与其说科学的记忆模型支配着关于人的观点,还不如反过来说关于人的观点支配着科学的记忆模型。人是由两个截然不同的部分即肉体和精神组成的,这一概念_的约束性限制强加在关于记忆的所有思考上。令人啼笑皆非的是,如果我将要提出的理论是正确的,那么精神这一概念就是特定型式的模型实际上在人脑存在的结果。
我猜想,我们之中没有一个人认为,我们已经充分了解我们自己以及我们的脑和我们的语言,足以完全克服肉体和精神的二元概念所呈现出的困难。脑工作的这种方法强加在我们身上。不管怎样,我们能够着手理解,在我们内部起作用的“非物质本源”是在我们的物理的脑中信息编码的表现形式。信息不是物质的。我们可以说,这是维持顺序关系的序列。虽然序列不是物质的,但是它只能够由物质系统负载和显示,而不管物质系统是能动的还是受动的。由活跃的事物维持的式样肯定不是静态的结构,而是与环境交换的连续能动的系统。我们能够有效地认为,“非物质的本源”似乎像编码信息一样充满生气,编码信息指导着那些有序的活动性,为的是生命延续下去。利用这一编码和控制原理的模型,能够帮助我们理解下述佯谬 :精神和肉体在某种意义上是截然不同的,但是却永远不能把二者分割开来。
脑包含代码形式的信息的概念是新的、科学的记忆模型,我相信它正在使我们关于人的观点发生革命。它能够代替或者至少能够补充古老的模型,古老的模型通过假定脑中有一个小人,像说明其他活动一样地说明脑的活动,而我希望证明的模型则是我们遗传的脑活动秩序的自然产物。
我们——也许我们中的大多数人——认为记忆是往事的记录,在某种意义上记忆就是这样。但是,来自其他人的活动的模式又一次不仅帮助我们,而且也搞混我们。当我们想象记忆时,我们意味着像粘土书板、或书籍、或计算机的磁化的磁带这样一些事物,但是来自活生生的记忆中的回忆实际上并不像从这些事物中的任何一个取回信息。记忆是动物和人的行为系统控制的一部分,这全部(或几乎全部)是专门用来使个体的或他的基因永存下去。被回忆的不是过去的历史沿革,而是根据个人观点对在那个时期对个人有用的那些特征的看法。正如剑桥的弗雷德里克 · 巴特利特爵士(Sir Frderick Bartlett〉通常所说的:“记忆与其说是重新展现过去,毋宁说是重新建构过去。”
我不希望意指,所有的记忆都是绝望地有偏见的和不准确的,但是我希望强调下述事实的含义,记忆概念包含着信息沿通信信道的传送,因此它仅仅与(迄今我们知道的)现存的事物有关。就这样的渠道而言,我的意思是,具有某种目的或意图的传送者把指令发送给接收者,接收者能够按照指令适当地行动,类似的不用说还包括人与人之间的交流在内,但是它也能够精确地适用于神经系统中、或借助于各代之间的DNA、或在细胞内的信息传送。这一切都包含着以生命延续为目的的通信信道。它们的记忆是具有这种目的的系统的一部分。
为了通信卓有成效,希望发出指令或情境信息的传送者首先必须用代码表示它,除非最初对包含在表象或编码中的东西有清晰的思维,否则就无法对存储在记忆中的东西久远地进行思考,表象或模型化是一个过程,一种事物的形式或顺序就是通过该过程在另一种媒质中被模仿。在本义表象中,在这二者之间只存在相对小的差异。
于是,我们要问:什么是在记忆中记载的信息的代码呢?它的记号是从哪里来的?它们是怎样被学习和理解的?尽管对记忆研究非常之多,但是心理学家只是现在才开始理解和回答这些问题。一些心理学家若干年来一直在理解它们,但他们多半没有留意脑内部,答案当然必须来自脑生理学。没有迹象表明,神经化学家能够理解这些问题,更不用说回答它们了。他们常常被化学家就遗传记忆问题给出漂亮答案引入歧途。在DNA中编码的遗传学的记忆事实上继续与生物学的每一部分相关,它决定和规定了在神经系统中记忆记录的可能性。当我们充分地理解了遗传密码的原理如何首次确立起来时,我们实际上将有一个深刻地影响我们世界观的科学模型。于是,我们将了解到,表象和编码原理是否出自在非生命世界中产生有序的比较普遍的物理条件。至于遗传密码是如何开始的,现在只有猜测。有迹象显示,也许起初它是一个比现在较易理解的系统。其间,我们从我们关于我们自己的观点选取了我们的符号化和编码模型。尽管有这种局限性,通过认清符号化怎样深入地进入整个生活,就可向我们表明,我们特定的通信渠道只是维持一切生命的现象的一个特例。
神经系统的代码的基本特征是,每一个信息单位都沿着单独的信道传递。这一陈述需要某种扩充和限定,而且存有例外,但是重要之点在于,脑包含着数目庞大的信道。每一个信道都通过传送一套完整的或一无所有的消息、神经刺激(潜在的行动)而起作用。我们相完美地理解了这一传播是怎么发生的:它是通过容许的离子交换进行的。但是,每一个神经纤维只能携带这一个类别的消息。信号在振幅方面没有重要的变化,尽管它们在频率方面可能有重大的差别。
在人的大脑皮质中有100亿个以上的细胞,可是这并没有开始告诉我们可能的信道数目。几乎所有的人工通信器材只使用单一的信道,至多也是极少的几个,它们通过调幅和调频给信息编码。唯有这一差异使所有详细的比较变得困难或不可能,虽说我们能够有效地从通信工程师那儿借用某种语言和数学。
所有的脑都有许多信道;但是,这些信道是以十分精密地组织起来的式样排列的。脑解剖学和脑生理学知识进步中的每一个步骤,都为这种精密性提供了进一步的证据,我们现在知道,大脑皮质感觉区的每一个细胞都对特定的特征有反应。标准的例子是视觉皮质的外形检测细胞,它们是由休比尔(Hubei)和威斯尔(Wiesel)于1959年发现的。但是,蒙卡斯尔(Mountcastle)较早的时候在触觉系统中发现了类似的细胞。它们也存在于听觉皮质和其他区域。所有动物的视觉都依靠这样的专门化的特征检测器(参见库夫勒[Kuffler]和尼科尔斯[Nicholls],1976)。通过视觉皮质的各个部分,视网膜区域一再复现出所包含的对不同特征编码的细胞的每一部分,例如,在一个皮质区存在着各自对特定颜色的斑点敏感,而对它的形状却无动于衷的细胞(齐克[Zeki]1974)。我们不了解这些不同的细胞的影响是怎样全都汇集起来控制行为的;比如说,当猫发现老鼠或我们辨认面孔时,一些工作人员发现了只有当某些复杂特征呈现时才有反应的皮质细胞。
如果每一个细胞对一组输入特征具有特殊的敏感性,那么我们要问,它怎么可能把信息集拢在一起呢?脑不断地处于活动之中,形成了作为记忆的这些活动变化的电信号(参见约翰[John]1967)。只是这些活动的意义现在还未加以理解,公平地讲,在像我们自己的复杂记忆中形成表象之时,在脑中发生了什么情况,对此我们确实几乎一无所知。关于这一点,现有两种大相径庭的理论,一种强调在脑和神经原连续相互作用的其他事实中的关联的样式*按照第一种观点,特征检测器在复杂的视域或声音的各种成分上起作用,它们的输出会聚在最终的“教皇神经原”上,该神经原对那个特定的样式(祖母面孔细胞)有反应。两种观点中的另一个提出,样式辨认不是个别神经原的特性,而是它们的群体或集合的特性,单个细胞此时并不会必然地以同样的方式对每一个表象作出反应,但是在对每一个输入样式的反应中,输出的总样式应该在统计上是不变的。
一个有趣的建议是,每一个起作用的神经原激发场和抑制场都与其他神经原的场相互作用,从而产生干涉图样和衍射图样,这些图样把信息以全息图的形式存储起来。这可以解释记忆记录的分布以及因任何部分受损伤而不消失,一些工作人员肯定这一事实,而其他工作人员则加以否认。无论如何,要看到神经干涉机制精确到足以在光学全息图的完成和显示中起相干光的作用,还是相当困难的(参见普里布拉姆[Pribram]1969)。
这是一个迷人的、激动人心的假设;但是,我更喜欢试图察看一下,当单个的脑神经原改变它人的反应样式时,必须包含进来的原理。我相信,我们已经能够看出某些必然发生的变化的类型。在任何能够学习的动物中,每一个特征检测器必然能够产生一个以上的反应。让我们仅考虑两组这样的检测器,适合于垂直轮廓和水平轮廓的检测器。我们用章鱼作这个实验;我们这样训练章鱼:当它们攻击水平的矩形时便给予食物奖励,当它们攻击垂直的矩形时便施以电击。在每一个都尝试两次之后,章鱼开始显示出学会这种辨别的证据,并且很快就达到高度的精确性。它们也能够学会相反的辨别,因而它们的特征检测器必然潜在地具有双关联。该训练所作的是,利用关于行为结果的信息,以便改变将来反应的概率。这也能够通过增加“恰当的”信道,或减少不需要的信道,或改变二者的信道来完成。
我感到不快的是,当把mnemns*概念应用到高等动物的记忆时,mnemosn概念就不能使人满意了,因为单个的特征检测器肯定大量地相互作用,以至于单个的特征检测器不可能是恰当的单元。至少在引起对下述理想的注意方面,这个概念也许是有价值的 :发现记忆单元,并考虑在记忆中出现存储的每一场合,在神经系统中必然发生的变化。的确必须有某种单元变化。
我们需要注意特征检测器达到确立和相互关联的过程,以便容许它们把环境的特征符号化。很有可能,在早期进化阶段,检测器实际上是它们符号化的特征的类质同形体。在1959年,即在听到休比尔和威斯尔的工作之前,我就首次亲自详细阐述了特征检测器的概念,当时我发现,章鱼的视叶细胞实际取向在空间的垂直面和水平面最为突出(杨[Young]1960)。符号论的历史充满了这样的例子:表面上完全抽象的东西是从原先实在的竞争系统中发展而来的。
现在,不用说还没有证据表明,成熟的较高等的动物的记忆过程包括着单个特征检测器转换,但是,有证据显示,在生命的早期阶段,它们已被顺利地接通了。小猫出生时就具有识别外形的皮质细胞,可是如果把它在(比如说)只有垂直线的环境中饲养,那么小猫就丧失了水平检测器(参见库夫勒和尼科尔斯[Kuffler and Nicholls]1976)。这当然是视觉教学中相当极端的形式,但是它表明了在所有动物中发生的过程的本质,这一点可以称为在脑中建立模型。脑包含着世界模型的概念是肯尼思 · 克雷克(Kennth Craik)在1943年以其现代形式引入的,它详细说明了由亨利 · 黑德(Henry Head)以及后来由弗雷德里克,巴特利特发展的“先验图式”观念。此后,它逐渐变得更加有用了,尽管要描述它的物理实现依然存在着严重的困难。建立合适的模型的能力显然必须由遗传给予,它将因种族不同而异。人们的记忆不像数字计算机那样具有多种用途的装置的记忆,而数字计算机能够含有许多不同的能够抹去的程序。存储信息的记忆才能局限于某些特征类型,它们常常只是在有限的关键性时期习得的。而且,许多信息永远也不能被抹去和代替。人的记忆肯定有早期的关键性时期;例如,就语言学习来说就是这样,但是人的记忆能把它的才能保留很长的时间——虽然绝不是无限期的。基本的特征检测器在所有种族中都是由遗传提供的,它们对于动物的一生都是恰如其分的特征检测器。例如,老鼠出生时就具有触须运动检测器的专门皮质组织。如果拔除这些触须,那么这检测器许多功能就消失了。因此,每一个动物生来就有在它的脑中建立模型的能力,该模型指明动物在它的祖先和它本身所遇到的环境中什么行为很可能是成功的、因此,它的脑细胞的反应特性的这种样式是环境的编码表象。由遗传建构的模型的粗制略图是最适宜于种族的略图。模型的详细形式还受到环境和个体对环境的反作用的制约。边部分地是通过选择惯常的发展方向和消除其他发展方向而完成的。因此,记忆表象起初与其说是通过教育、还不如说是通过选择造成的,对于遗传学的和免疫学的记忆而言,情况也是如此(杨[Young]1974)。稍后,那些惯常的发展方向进一步得到发展。如果细胞以随机的相关概率开始,那么很可能被环境同时激活的那些细胞最终联系起来,而其他关联则消失了。利用加德纳-梅德温(Gardner-Medwin,1976)最近提出的术语来说,这样的群会变成“事件的经验”的记录。后来,一个或几个输入的出现会有助于回忆起该事件。
关于在人和动物中形成记忆的条件,人们已进行了大量的研究。记录起初可能是由活跃的短期记忆负载的,也许是由自我再激发回路负载的。当且仅当所谓的增强信号或奖励信号——它们提供了铭刻到长期记忆中的教育——伴随事件时,比较永久的记录通常才能建立起来。我们能够证明,章鱼的记忆系统包括着专门的部分,其功能是把这样的奖励指示分配给记忆系统。
我们最后思索一下人脑模型的一些可能的特点。在我们的学习过程中,肯定存在着遗传的偏爱。约翰 · 鲍尔比(John Bowlby)的工作(1969)强调指出,儿童在他1岁时通过一组印记而具有依恋的能力。有证据表明,一些最早得到发展的检测器对人的姿式和声音有反应。婴儿最早的一些反应是针对人的面部特征:例如微笑尤其是面带笑容引出的一种反应。因此,人脑模型最容易围绕与人的所作所为进行比较和与人的特征发生联系而建立起来。我们也许与生俱来就有人的特征的检测器;我们肯定十分容易发展它们。很可能,它们依然对于我们的记忆存储系统有重要影响。我们主要是通过与人及其特性的联系以及特定地点与人的联系等等来记住事物的。
在我们更多地了解记忆系统的组织之前,我们不可能说我们能够多么远地超越和增补这些基本而原始的编码和讲话系统。显而易见,注意人和地点对成熟的记忆系统来说不再是唯一有决定性的了,在没有有意识地参照人的模型的情况下,我们也能够理解语言或数学的抽象的符号表示。可是,要完全摆脱这些模型是极其艰难的。例如,我们正在联想起,我们能够有效地认为生命是持续的活动性,以代替截然不同的肉体和精神的说法,因为生命是受符号的非物质的有序信息引导的,这首先体现在DNA中,然后体现在脑中。但是,这个模型本身是从与编码操作的比较中推导出来的,我们在人的通信中使用编码操作!我们继续斗争着,但是我们还坚持把我们自己与我们的人工制品比较。我相信这是生物学探索的基本过程,我没有肯定我们甚至能够在多大的程度上完全超越它。我们所要作的事情是弄清楚容许在记忆中记录的那些脑特征的众多细节。我们知道,脑是由100多亿个细胞构成的,这些细胞确实具有数万亿个突触。尽管这相当复杂,我们还是能够证明,每一个细胞对特定类型的信息进行编码。记忆是通过与这个系统联系的变化存储有用的信息。这些变化之所以能够发生,是因为酶的作用,而酶的组成是由DNA密码的有序的核苷酸保证的。我想你将会同意,这一编码概念在我们关于人的观点方面产生了巨大的变化,至少在隐喻地说心灵的作用像留在蜂蜡上的印痕方面,它是一个进展。
(节译自Scientific Model and Man,Edited by Henry Harris,Oxford University Press,1979)
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* 这个术语是A · 彻金(Cherkin)在不同意义上使用的,他在谈话中首次向我提出它(参见杨(Young)1965)。(menony和mnemon均为“记忆”之意,以下当出现前者时,则译为'记忆当出现后者时,则直接写原文,一译者)