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后记

书籍名:《决策大脑》    作者:艾克纳恩·戈德堡
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写作本书之际,我在东西方都生活了许多年,经过最务实的预测,我进入了最后的环节——整合,这的确是一项与执行有关的任务。回想过去,我自己的学术旅程是一个由来自东西方两个世界的影响熔铸在一起的合金。如果说我有自己的学术或科研风格,那么它也受到了这个融合产物的影响。也就是说,我是一个同时身着东方和西方文化外衣的人。虽然我生命的第七个10年已经开始了,但我仍然是一个流浪者。我在纽约进行临床实践,在世界范围内开展研究和教学工作。

本书以关于大脑的讨论开篇,以关于社会和历史的讨论结束。这是一个有颠覆意义的范式:在思想史上,我们更多的是用一个更成熟的科学领域作为具有启发意义的比喻来说明一个处于萌芽阶段的科学领域。几个世纪以来,作为一个处于萌芽阶段的科学,神经科学一直在从更加成熟的学科中借用比喻,其中包括力学(17世纪的液压泵)、电气工程(20世纪初期的电话交换机)和计算机科学(20世纪后半叶)。但是,如今脑科学发展到了重要阶段,可能已经可以为理解包括社会在内的其他复杂系统提供具有启发意义的比喻了。

脑科学一直处于自然科学和人文科学的边缘,多年前,正是这种融合吸引了我。虽然一提到关于大脑-心灵的研究往往会涉及笛卡儿,但是,启迪我的是笛卡儿同时代的、观点与传统观念相左的斯宾诺莎。不同于笛卡儿,斯宾诺莎不认同灵魂与物质的二元论。他将上帝当作宇宙的基础而不是宇宙的创造者,他探寻的是统一的原则。

我12岁参观我父亲的书房时,偶然看到了两卷本俄语版的斯宾诺莎的《伦理学》,这也是我首次知道斯宾诺莎。在研读书上模糊的字迹时,我看到了他的“通过演绎法证明伦理学定理”的观点。 在我个人的认知历史上,这是最震撼的时刻之一。我一直对数学、人文科学以及历史感兴趣,但对自然科学的兴趣并不浓厚,这是一种不太寻常的兴趣配置。很显然,我对精神生活感兴趣,而对当时知之甚少的心理学完全没兴趣。斯宾诺莎对我来说是一个启示,让我知道可以把这些孤立的领域结合在一起,也可以用精确的方法来研究像大脑、社会和社会中的精神生活这些看似不够精确的课题。

当然,斯宾诺莎在17世纪的成果用今天的标准来看仍然是太天真了。据我所知,斯宾诺莎的工作在使有关大脑或社会等复杂系统的研究变成后来相对精确的学科方面并没有发挥重大的作用。在这方面,有许多我当时还不了解的更直接、更具影响力的努力。但对我来说,早年间与斯宾诺莎的相遇是一种具有塑造意义的经历,它对我做出将心理学和神经科学作为一生的职业追求的选择影响最大。

另一个同等重要的学术际遇发生的时间晚得多,在莫斯科国立大学的图书馆,19岁的我偶然读到了沃伦·麦卡洛克和沃尔特·皮茨的经典论文——“对神经活动内在思想的逻辑演算”(1943)和“我们如何认识共性:听觉和视觉形式的感知”(1947),它们为大脑的形式神经网络模型打下了基础。对我来说,斯宾诺莎的“伦理定理”与麦卡洛克和皮茨的“逻辑运算”之间有着明显的学术上的连续性。它们都试图让关于思维和大脑的一贯模糊的研究采用精确的演绎方法。当时在苏联,后来被称为“计算神经科学”领域的相关成果非常少。在卢里亚困惑的默许下,我和我的朋友——杰出的数学家叶连娜·阿特姆耶娃,也是安德雷·柯尔莫哥洛夫的学生,试图将形式神经网络模型引进莫斯科国立大学的神经心理学研究中。后来在美国的生活让我离基础研究越来越远,与临床工作的距离越来越近,这超出了我早年间对职业生涯的预期。但是,我对大脑的理解以及对这种理解起到指引作用的比喻,一直受到早期接触到的神经网络概念的影响。

在这些早期影响的指引下,在我的职业生涯中,我始终对超越我自己的相对狭窄的知识领域的普遍原则感兴趣,只不过这种兴趣有时表现得非常明显,有时表现得不明显。因此,它看起来像是一个包罗万象的学术圈子,里面有我自己对大脑的古怪理解,这种理解催生出了对我个人来说非常有用的比喻,有助于理解我们所经历的重大社会现象。我希望这个比喻对其他人也有启发意义。

我认为,讨论不同复杂系统的自治和控制之间的关系以及通过分析大脑来加深对社会的理解很适合作为本书的结尾。没有哪个复杂系统能够在缺乏有效的执行机制——“额叶”——的情况下成功。但是,额叶要想发挥最佳效果,就必须处于一个高度分散的、互动的结构中,拥有高度的自治和高度的自由。

我在写作《决策大脑》一书时,尽职尽责地阅读了几年中发表的数百篇相关期刊文章,我忍不住反复思考认知神经科学的现状。我的感情非常复杂。认知神经科学这个领域已经取得了巨大的进展,也已经获得认可,是一个主流科学领域。每年发表在《科学》与《自然》杂志上的神经科学领域的文章数量也证明了上述进步和认可。

不过,进展还是没能达到预期。我们见证了具有让人震撼的强大功能的神经成像工具,它们给这个领域带来了真正的革命。虽然人人都希望这些工具能够带来根本性突破,但迄今为止都没能实现。功能性神经成像研究对我们通过大脑机能障碍研究得出的许多结论(或假说)进行了确认,并让上述知识变得更加精确。这是一件好事。但是,迄今为止,功能性神经成像还没有促成我们在理解大脑认知机制方面质的飞跃。计算神经科学亦是如此。所以,一方面,我们因为加入这个激动人心的旅程而欢欣鼓舞,另一方面,我们也明显感觉到我们的研究还很肤浅。

为了了解大脑的机制,我们不能指望其他学科完成我们本应完成的工作。要想让现今的功能性神经成像工具发挥最大的作用,满足我们的期待,这些工具和其他方法必须与同样具有说服力的认知范式相配合;这些范式还没有被设计出来。虽然物理学家和化学家不断地给我们提供更强大的方法论,但作为神经心理学家和认知神经科学家,我们并没有充分履行我们的责任。结果,该领域出现了一种矛盾的情境,我们通常将21世纪的神经成像工具与20世纪后半叶前后的认知理论结合起来使用。实际上,这与神经遗传学的情况类似,由于没能提出复杂的认知问题,特定的基因被错误地与狭隘的认知特点和疾病联系在一起。对基因学的准颅相学的误用导致了失败,并催生出了“表型组学”,表型组学可能会做得更好。要改变这一情况,就得看认知神经科学家的了,但是,单靠寻找更新更好的神经成像技术或基因技术是行不通的。我们要取得伟大的成功,自己就必须有真正的思考。我们现在用的了不起的神经成像方法源于物理学家和化学家创造性的基本概念。作为一个领域,我们必须想出本领域所固有的同样具有创造性的概念。但近来,这样的创新显然不够。如果我们建立起这样的信念,即其他学科越来越强大的方法论会自动给我们提供探究我们领域奥秘的钥匙,我们就离放弃我们自己学术责任的冒险不远了。因此,虽然认知神经科学已经取得了巨大的进步,但自我批评的审视往往要比自我满足的审视更有益,因为前者更容易得出具有建设性的建议。因此,我提出了一些建议,是关于功能性神经成像技术与我们自己领域的实质问题的结合。

我们面临的挑战在于能否设计出满足下述条件的认知激活范式:

1.反映最先进的认知结构;

2.解决认知的核心问题和容易患临床疾病方面的问题;

3.具有战略性而不是临时性,因为它要适用于广泛的临床和正常人群;

4.使各个项目和人群研究主题具有长期的连贯性。

认知神经科学的现状还不能够满足上述目标。从广义上讲,今天的功能性神经成像主要分为两类,两者之间存在巨大的差异。

第一类主要是在医疗环境中针对临床人群的功能性神经成像。该类研究成果主要发表在临床期刊上,使用的大都是趁手的、充满活力但过时了的范式(如“古怪的”“去/不去”),这些范式从地球还是平的时候就存在了。第二类主要是在心理学和认知神经科学项目中针对正常受试者(仅在少数情况下针对临床人群)的功能性神经成像。此类研究成果主要发表在神经科学期刊上,也会在《科学》《自然》《自然神经科学》等杂志上发表。它们的特点是拥有众多富有想象力的、精心设计的范式(本书对不少此类范式做了简要介绍),但它们也有自身的问题:

1.这些范式往往是专门的,每一种范式都试图反映认知的一个有意思但很狭窄的方面,对各种项目和人群来说不具有主题上的巧妙的一致性。因此,虽然研究人员在某种范式的设计上花费了大量精力,但是,该范式只能被用于一种研究,之后就不能再用了。主导该领域的是只言片语,而不是一致的主体。

2.这些范式往往过于晦涩,显得脆弱(缺乏活力),我称其为“维也纳的蛋糕”。它们的初衷是好的(一五一十地模拟现实认知的复杂性质),但结果往往弄巧成拙(这些任务不够巧妙,因为它们无法适用于各种项目,而且由于本身过于复杂而无法用于临床人群)。许多范式过于复杂,甚至无法对其研究发现进行清晰的解读。因此,我们往往弄不清楚上述发现究竟能否反映任务的特点(抑或只是对任意的“表面”情境的偶然反映),以及能在多大程度上反映任务的特点。因此,这些任务是脆弱的,偶然的、轻微的变化就会给研究结果带来巨大的改变。此外,我怀疑能够经得起重复验证的研究并不多(当然,重复验证的情况很少见,因为这些研究的代价高昂,重复做也不会带来荣誉)。

3.某些风靡一时的陈旧观点曾是宝贵的概念,但现在它们仍然主导着该领域,其影响力已经超过了实际作用。“工作记忆”这个定义模糊的概念就是一个例子。人们花费了大量精力想要弄清楚有机体是如何让信息保持“在线”的,但往往忽视了“让信息保持在线”是一个次要问题。首要问题是决策问题:有机体最初是如何产生并选择让哪些信息保持“在线”的?这个更让人苦恼的神经科学谜题基本上被实验人员和计算模型的设计者忽视了。但是,但凡将真实的临床人群作为研究对象,而非在狭隘的人为情境中进行研究的人都知道,发起、形成、决策和选择是良好的执行功能的关键,对它们进行干扰会扰乱认知,其严重程度远远超过额叶疾病等病症(如外伤性脑损伤、精神分裂症和某些形式的老年痴呆症)导致的工作记忆缺失对认知的干扰作用。即便如此,我们的研究仍然未加批判地坚持少数自我延续的概念,这表明了一种集体的想象力缺乏。

为了解决上述问题,重要的是设计一套广泛适用的创新认知激活范式,既能满足上述标准,又没有我们提到的这些缺陷。这些范式应当对广泛的临床人群的核心认知障碍具有高敏感度,同时有针对正常的神经认知机制提出相当于《科学》和《自然》水准的重要见解的潜力。对此类范式的设计应当被当作一项重大工程。要完成设计工作可能有很多路径可以选择,可能会从许多神经科学家和神经心理学家那里获得有用的信息,而且应当以团队协作和包容的方式进行。我之前的研究和偏好让我对实现该目标的两种途径更加偏爱,这两种途径在此前的讨论中都有提及。

学习的动态方面。掌握(或者没能掌握)一项认知任务的过程伴随着相关功能性神经解剖学的改变。如本书之前所说,负责处理某项生疏任务的大脑区域与负责处理某项熟悉任务的大脑区域不同。通过简单的实验就可以观察到这些变化。此外,大量证据(本书在之前的章节中介绍了其中的一些)表明,这些在一段时间内发生的功能性神经解剖学改变在不同的任务中具有强烈的不变性。这些不变性比在具体任务中表现出来的性质更重要,似乎与从新奇性到熟悉性的转变(也就是学习)直接相关。上述高度不变的特征中的一些涉及皮质控制从右半脑到左半脑,以及从前额叶皮质到后皮质的明显的方向转换。其他动态特征与任务的相关性可能更强,需要进一步研究。

从大脑结构网络的角度对认知任务的特征进行描绘,并通过fMRI或其他神经成像方法了解上述大脑结构网络,这是很常见的。上述考虑意味着这些网络会随时间的推移发生变化。因此,无法仅仅通过单一、静态的网络来描绘某项任务的特征,有必要将其描绘为不断变化的网络在时间和空间上的向量。但是,当前的fMRI研究基本上忽视了上述考虑。常见的做法是假设以任务为基础的神经网络是静态的,然后对全部实验序列的数据求平均值。这是一个重大的错误,因为该网络通常不是静态的,求全部序列的平均值的做法就好比将代表不同人群的数据点混杂在一起。因此,最好将实验序列分割为若干部分,然后单独计算各个部分的平均值,用向量的方式而不是单一状态来表示实验结果。可以通过设计一系列认知激活任务来说明作为学习函数的此种空间网络的时间动态。这些任务应当能够适用于一系列的临床人群(外伤性脑损伤、痴呆症、多动症和精神分裂症等患者),目的是从时空动态的角度对其背后的病理学特征进行描述。该途径在描述正常认知的特征方面可能更有效,在描述病理学特征方面可能更灵敏(病理学是学习曲线所代表的功能神经解剖学上的各种类型的失常),因为向量所包含的信息明显多于单个变量。

以行为者为中心的决策。对我们现实生活中的大多数认知起指引作用的是“我应当怎样做,怎样做对我来说最好”之类的问题,而不是“正确答案是什么,真相是什么”这样的问题。这些问题反映了以行为者为中心的决策和真实决策之间的差异,本书之前也探讨过。额叶及其相关的纹状体和扣带回前区结构对于以行为者为中心的决策尤为关键。但是,临床神经科学所使用的大多数认知激活范式是真实的,而不是以行为者为中心的,因而没有抓住要领。这是非常遗憾的,如同本书之前探讨过的,额叶和以行为者为中心的认知在一系列非常广泛的疾病(外伤性脑损伤、多动症、精神分裂症和某些形式的痴呆症等)中特别脆弱(详见第8章至第10章)。轻微外伤性脑损伤患者不会因为记忆力或知觉能力弱而在生活中遇到麻烦,让他们陷入麻烦的是在模棱两可的环境中做出的不明智决策和个人选择。人们往往将其称为“人格变化”,这种表述是不恰当的,因为它反映的其实是额叶及其连接的功能障碍,最终导致的结果就是以行为者为中心的认知功能障碍。

可以设计一系列用来测量以行为者为中心的决策的认知激活任务。这些任务可以从头开始设计,也可以(或者仅仅是)对改编自认知神经科学(神经经济学、社会神经科学等,参见本书第5章)的一些精选任务进行修改或简化,本书在前面对其中的一些任务进行了介绍。

这些任务应当能够适用于广泛的临床人群(外伤性脑损伤、痴呆症、多动症和精神分裂症患者),目的在于描述在不确定的环境(如现实生活)中与决策有关的病理学。此类任务的重点应当是生成性。上述两个主题反映了我自己的科学偏好和兴趣。由此得出的认知激活学习任务组应当是多样化的,既包括调节额叶与相关纹状体结构之间互动(如在概率和奖赏结构不断变动的动态环境中的选择过程)的以行为者为中心的范式,也包括调节后皮质与相关丘脑结构之间互动(如多感觉整合)的更传统的真实范式。两类任务关注的重点都应当是一段时间内作为成功掌握任务(或没能掌握任务)的函数的神经网络重组的动态变化。

对学习背后的神经网络的时间动态的系统性强调代表着一种用于描述正常和异常认知特征的前景良好的创新性途径。它将为逐步积累一套用于各种研究和人群的标准化、高精细度、高透明度的fMRI认知激活软件包奠定基础,这样一来,就可以开始形成一个数据库。当然,还有其他同样引人入胜的主题需要我们重视。

之前提到过的认知神经科学的某些不足引起了现代社会更广泛的科学问题。首先是科学的商品化。许多正在进行的研究是由“宏大的问题”和连贯的主题驱动的。这些研究有时候也被称为“原则性”科学。但是,也有许多研究,甚至是更多的研究是以博眼球和在媒体上引起轰动为目的的零散研究。人们几乎是被强行灌输了这样一种观念:如今要想在一些最知名的科学期刊上发布成果,该成果就必须具有足够的媒体价值,同时质量又不能降低。

类似的研究往往被称为“性感”科学,与“原则性”科学形成了鲜明的对比。我和同事在讨论的过程中听过太多的“性感”科学,“原则性”科学反而远远不够。不管科学社会学的现实状况是怎样的,“性感”仍然属于有关“性”的讨论,而不属于科学讨论的范畴。我们需要更多的由连贯的主题驱动的有计划的研究。关于这一点,埃里克·坎德尔在其著作《寻找记忆》一书中对其研究成果进行了总结,这是对其科学研究生涯的生动记述,因其所具有的学术连贯性和逻辑性而具有独特的魅力。我的导师亚历山大·卢里亚的著作(最起码其研究生涯后期的著作)也是如此。作为认知神经科学家,我们如果想要在我们的集体事业上获得成功,就需要更多这样的连贯性。

另一个备受关注的问题是认知神经科学的经济问题。高科技神经成像法让神经科学变得更强大,但是同时,也让它变得更昂贵。对学术的追求日渐被对资金的追求所替代,金钱日渐代替观点成为衡量科学家成就的标准。如今,一个典型的借助fMRI或PET实施的研究项目的成本高出50年前借助纸笔完成的功能障碍研究的成本好几个数量级。对硬件和基础设施的资本投资占了成本的一大部分,设备安装所需要的长期技术人员的费用也占了一大部分。上述费用往往会造成一种具有讽刺意味的情况:一项技术被使用仅仅是因为它在那里,人们没有充分考虑提出的问题的质量或该问题的性质与所使用的技术工具之间是否真正匹配。我见过一个有资历的中年演员在一个备受瞩目的颁奖仪式上表演单手俯卧撑。当被问及他为什么要这么做时,他回答说:“因为我会这个。”但是,这并不能为开展高科技研究提供充分的理由。正是因为当今的认知神经科学研究如此昂贵,耗费如此多的资源,所提出的问题的质量与能够获得的答案的质量同样重要,或许前者更重要。但是,我们的领域,无论是基础认知神经科学还是临床神经科学,都充斥着无足轻重的研究,精巧的技术被用于研究那些没有经过精心思考的问题、蹩脚的问题和无关紧要的问题。我们有必要确保对我们的研究工作起指导作用的思想达到一定的水准和严谨程度,并且拥有连贯的、宏大的主题。
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