洞庭東山人

考槃在涧,硕人之宽。独寐寤言,永矢弗谖。考槃在阿,硕人之薖。独寐寤歌,永矢弗过。考槃在陸,硕人之轴。独寐寤宿,永矢弗告。
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语言、思维和意识

(2017-01-12 12:26:09) 下一个

语言、思维和意识

前几天,母校UCLA生命科学学院邀请我参加一个科学报告会,报告会主题是“意识的奥秘”。会议的主讲人马丁.蒙蒂教授(Prof. Martin M. Monti)是心理学和神经外科学的专家,听了教授一席话,真有胜读十年书之感。

“认为自己有意识的请举手。”蒙蒂教授演讲的第一句话立刻吸引了众人的注意力。这个问题本是不难回答的,意识就是人的存在感,是人对外界的色声香味触的感知,这种感觉和认知虽然对于每个人是十分确定和实在的,但却又是完全个性化的。换言之,一个人对外界的感知是独特而难以共享的,所以判断他人是否有意识就绝非易事了。中国古代哲人庄子对此有过很精彩的表述:庄周、惠施俩人同游于濠上,只见一群鲦鱼来回游动,悠然自得。庄子曰:“鲦鱼出游从容,是鱼之乐也。”惠子曰:“子非鱼,安知鱼之乐?”庄子曰:“子非我,安知我不知鱼之乐?”

P1)Prof. Martin M. Monti 在花园中作演讲

讨论他人的意识看似一个哲学问题,但却是臨床医学和社会论理学难以回避的严肃课题。对于一个植物人,一个严重脑损伤醒来的病人,如何判断他有无意识呢?一个不能动弹,没有表情,损失语言能力的人是否一定没有意识呢?要判断植物人有意识还是无意识,还真非易事。

蒙蒂教授演讲中特别提到了以色列前总理阿里埃勒·沙龙。沙龙在2006年中风后,长年昏迷成为了植物人。2013年蒙蒂教授作为美以联合专家组的成员对沙龙的大脑进行核磁共振扫描。专家们把一组照片逐一展示在沙龙面前,这是一些不同房子的照片,其中之一是沙龙的居屋,当这张照片出现时,沙龙脑部特定区域“闪亮”,表示该区域脑组织活动加剧。接着专家们又把沙龙儿子的语音录下,用电脑把语音中的单词打乱后制成几个拷贝与原始语音片段逐一放给沙龙听,当原始完整语言出现时,沙龙脑组织特定区域再次活动加剧。

这个实验说明沙龙这个植物人虽然没有肢体动作,也不能发声,但他对外界是有感知的,他的大脑具有对图像和声音的模式识别能力,他是有一定思维能力的。真不知他是否还能记得当年在中东战场上金戈铁马,气吞万里如虎的崢嵘岁月,估计目前的技术手段还回答不了这样的问题。

判断一个病人有意识还是无意识有时是很困难的,不是非黑即白这样容易,常常存在灰色地带。有时在植物人和正常健康人之间还有一个状态,称之谓有限意识人,他们对外界有局部的感知,也具有一定的思维能力,只是无法表达出来而已。

植物人、有限意识人和健康人的主要区别在于大脑的功能,而大脑的功能又反映在氧的代谢需求上。科学家使用功能性核磁共振仪(fMRI)发现:植物人大脑大约只使用健康人大脑氧能的45%,而有限意识人则使用健康人的55%甚至更多。

P2)功能性核磁共振仪(fMRI)测试示意图

P3)Prof. Martin M. Monti 在TEDx 上作演讲。图中的三张大脑扫描照片,自左至右分别为植物人、有限意识人和正常人。

今日功能性核磁共振仪已经成为了脑科学家和心理学家手中的得力工具,依靠它不仅能客观地鉴别植物人和有限意识人,而且还能用来与有限意识人交流沟通。功能性核磁共振仪可以显示有限意识人大脑在外界刺激下不同部位的活动变化,这些变化的讯号经计算机处理后成为有限意识人用以表达自己的思维和感知的初级语言。有关的研究成果会产生广泛和积极的实用价值。习主席在科技三会重要讲话中,谈及当今世界新一轮科技革命蓄势待发时指出: “物质结构、宇宙演化、生命起源、意识本质等一些重大科学问题的原创性突破正在开辟新前沿新方向,…” 期待中国科学家在意识本质的研究中作出应有的贡献。

功能性核磁共振仪和其它一些高科技手段正在导致一场脑科学和人类意识研究方面的革命,但是这些新技术常常又是一柄双刃剑,对它们的过度乐观和不加限制的使用有时会造成严重的社会问题。我们首先会碰到的一个伦理问题是如何正确看待有限意识人,他们具有正常公民的权利和义务吗?他们可以制定或者修改他们的遗嘱吗?他们可以参与治疗方案的讨论和选择吗?他们有权选择安乐死吗?

进一步值得关注的是:如何保证这些研究人类思维和意识的高科技不用来窥视、监管正常人的思想?这些技术手段是否可以用来补充和代替司法机关的测谎仪?这些脑神经的高科技手段将来取得大量正常人思维和认知的数据后,又该如何正确地解读和使用这些数据,以免造成对种族和姓别的新的歧视。所有这些都是人们必须严肃面对的棘手问题。

蒙蒂教授的演讲十分成功,引起了听众强烈的兴趣,会后的问答和讨论更是热烈和精彩。承蒙该此活动组织者的照顾,使得我有机会与蒙蒂教授单独相处了十五分钟,当他得知我会在中国科学网上撰文报导此次活动后,他更是对我关怀备至,有问必答。

我向教授当面请教的问题集中在思维与语言的关系上,事实上蒙蒂教授是研究这种关系的世界级的专家。一个失去了有声语言和肢体语言的人有没有思维,如何思维,这是蒙蒂教授从事了多年的课题,他在2013年发表的重要论文:语言在结构认知中的作用(The role of language in structure-dependent cognition)[1]。蒙蒂教授自己也认为这是他最重要的学术成果。

我对这个问题的关注由来已久,其背后的原因与我心中常有的自卑感有关。长期以来有一种观点认为,中华文化中科学的先天不足可能与中文语言有关,这个观点也多次出现在科学网的一些文章中,我虽然并不认同,但也反驳无力,这一直以来是我的一块心病。能够写出唐诗宋词和滕王阁序的文字难道真的不合适描述和理解相对论?!

长期以来,心理学中有一个著名的“结构分析的超模式猜想”SHP(Supramodal Hierarchical Parser hypothesis ),该猜想的核心是:人脑的语言处理中心的左侧额下回LIFG(Left Inferior Frontal Gyrus )提供了把字符串加工成分层树型结构的计算和处理能力[2],而这种能力是人的各类智能活动的共同核心(见图4);语言是思维的基础,二者是不可分割的。

P4)“结构分析的超模式猜想”--SHP

蒙蒂教授的研究成果从脑神经核磁共振图象和脑损伤病人的数据两个方面系统地反驳了SHP猜想。

1)用功能性核磁共振仪,对进行语言和逻辑推理这两个不同任务时脑的活动强度和活动区域作对比实验时发现:作逻辑推理时大脑在LIFG之外的区域有相关的活动,而语言处理中心LIFG并没有加重的活动迹象[3]。

2)大脑的内侧额叶(medial frontal cortex)和极地额叶(polar frontal cortex)皮层受损的病人会有逻辑推理障碍,尽管他们大脑的语言中心LIFG完好如常。

蒙蒂教授在论文的结论里指出:没有数据支持看来似乎完美和有效的SHP猜想。论文最后引用旷世天才爱因斯坦的原话:“单词和语言在我的思考过程中似乎不起任何作用。我思索时的物理实体是符号和图象,它们按照我的意愿可以隨时地重生和组合。”

当然有关思维与语言关系的爭论不会就此结束,但至少我再也不用因为使用母语思考而纠结。记得有这样一个故事:1965年深秋,于敏的研究小组在上海嘉定郊区的华东计算所上机算题,中国自己的氢彈模型呼之欲出。在关键时刻,邓稼先从北京赶赴嘉定督促和鼓气。邓稼先和于敏两人住同一间宿舍,每天算题分析到深夜,到了床上兴奋得久久难以入睡。于是两人背诵唐诗,一人一首轮替着来消磨长夜。“青海长云暗雪山,孤城遥望玉门关。黄沙百战穿金甲,不破楼兰终不还。”诗歌声中窗外渐渐有了晨光,氢彈的于敏构造也更清晰地呈现了出来。从这个故事中,哪里看得出中华文字语言会阻碍科技进步呢?

值得一提的是,本次报告会并不在UCLA校园里,而是在洛杉矶西南山上的私人庄园中,讲台设在面向太平洋的后花园中。正确的说,这也不是一个报告会,而是心理学沙龙的一次活动,蒙蒂教授由UCLA生命科学学院付院长陪同出席该沙龙组织的活动并为大家介绍他的学术内容和进展。该沙龙的主要成员是UCLA的校友和赞助者。

P5)沙龙活动地点在LA海边 Palos Verdes Estates 的小山上,

P6)海风带来了浓雾,在夏天的傍晚仍有阵阵凉意,故后花园中点燃了取?的火焰,另添一番风情。

整个活动期间蒙蒂教授及陪同的院方领导平易近人,认真地介绍学院的教学和科研近况,围绕演讲的主题耐心地回答了各种疑难问题,并一再邀请沙龙成员在适当时侯去UCLA参观蒙蒂教授的实验室。总的感觉这是一次非常成功的科普活动,对凝聚校友、扩大学校影响力也起到了积极的作用,感觉比国内一些同学聚餐和校庆活动有意义得多。

当然不能否认,在美酒、鲜花和笑语的背后,在温情礼仪的掩盖下,总有一个影子在晃动,这就是说不出道不明的两个字-金钱。沙龙中的多数人都是有钱人,而心理学和医学研究经费有不少部份都直接來自民间的捐款。我特地查了一下蒙蒂实验室的经费来源,来自私人基金会的资助竟然达90%以上,另外是学校的一些小额经费赞助,与政府一毛钱的关系也没有!而可能是这个原因决定了科研人员的科学态度和科普的积极性。

对于研究经费主要来自民间社团和基金会的科学家来说,科普的能力可以说是他们生存和发展的基本功。事实上,在漫长的中世纪里,西方的科学研究就是在努力爭取贵族、商人和宗教组织的赞助中发展起来的,西方科学家是有这个优良传统的。

当中国的科研人员天天念叨着“教授治校”和“学术自由”时,我的美国同事告诉我:他们最关心的是充足稳定的政府资助。今日也不只是中国一些公知们天天哭着喊着要与美国接轨,最奇怪的是美国也有不少公知们惊羡着中国式科研体制。这不就是另一种“围城”奇观吗?对钱钟书先生真是不服不行啊。

[1]蒙蒂教授的论文:语言在结构性智能中的作用
[2]句法的结构分析(parsing)的目的是把非结构的语言结构化。面对千变万化的语言表达,只有结构化了,patterns 才容易抓住,信息才好抽取,语义才好求解。这个道理早在乔姆斯基1957年语言学革命后提出表层结构到深层结构转换的时候,就开始成为(计算)语言学的共识了。【泥沙龙笔记:没有结构树,万古如长夜】,李维博主这一句真可谓千古绝句。
[3]由于进行逻辑推理过程中语言处理过程是不可避免和难以完整切割开来,所以有关实验都是精心设计的。对测试者的提问都是两句一组,每一组中的二个句子十分相近,但一句基本上是陈述句,另一句是逻辑判断句。实验的关键不是只看大脑氧合代谢(BOLD)的绝对值分布,而是观测对照组中两句的BOLD的差值。

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洞庭東山人 回复 悄悄话 回复 '为写而写' 的评论 : 谢谢关注留言。
为写而写 回复 悄悄话 谢谢科普。学习了很多!
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