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知行合一與預測大腦

2024-03-22國風

來源:【中國社會科學網】

「知行合一」通常被視為儒家哲學特別是王陽明思想的核心原則。王陽明的「知行合一」強調道德實踐的重要性,認為知識不僅是對道德規範的認識,也需要透過實際行動展現。中國哲學在知行問題上有著豐富的積累,對知與行的先後、分合、輕重、難易等問題進行了深入的探討。相比之下,西方哲學在早期通常更側重於知識與行動的分離,強調理論與實踐之間的區別,如笛卡爾(R. Descartes)對知覺和行動之間關系的分析,認為行動必須被理解為對事件知覺的結果。然而,作為近代哲學史上一個重要的流派,實用主義的「行動轉向」形成了一個最為關註行動和現實生命、從生命出發強調認知與行動、理論與實踐統一的認識論和哲學進路。實用主義的代表人物皮爾士(C. S. Peirce)、占士(W. James)、杜威(J. Dewey)等均強調知覺和行動相統一的重要性。實用主義的這一基本思想在認知科學,特別是在預測大腦(predictive brain)模型與預測加工(predictive processing)範式中獲得了有力的回應。

神經科學家弗裏斯頓(K. J. Friston)在「自由能原理」(free-energy principle)的基礎上,提出預測加工理論來解釋人腦的功能、知覺的過程以及行動的作用。生命系統需要對抗熱力學第二定律所預測的熵增,這一目標的達成意味著有機體需努力降低和減少環境中的不確定性和意外事件,為此大腦必須進行計算以最小化「震驚」(surprise)並整合自由能。就此而言,基於表征(即模型)的預測是所有認知和智能形式的核心機制,大腦本質上是在生成、測試和最佳化內部模型,以預測下一個即將到來的狀態。根據預測加工理論,有意識的知覺不是一個被動將傳入的感官訊號整合起來形成一個連貫內部模型的合成器,相反,大腦的活動是具有前瞻性的,知覺是自上而下的預測和自下而上的訊號之間復雜互動的結果。一個高度簡化的解釋是,知覺涉及更新內部模型,以更好地適應感官輸入,而行動涉及改變感官輸入,以更好地適應預先存在的模型。

預測加工理論認為,對有機體而言,孤立的表征是沒有意義的,表征總是行動導向的,表征與行動始終處於認知—行動迴圈或認知—行動的辯證統一體中。可見,無論是哲學思想自上而下的考量,還是認知科學自下而上的探究,知行合一都是人類活動的必然結果。當代認知科學和認知心理學的發展為我們了解知行合一的底層機制、更好地洞察大腦如何處理資訊並引導行動創造了條件。層級結構是預測加工理論的核心,在這一多層結構中,每一層都會產生預測(先驗)。不同層級中的先驗在抽象程度和時間參考上各不相同,底層預測處理細節豐富、短期內快速變化的感知覺元素,頂層預測加工相對穩定、較為長期的元特征。神經科學對預設模式網絡(default mode network, DMN)的研究為層級結構的假設提供了佐證。

功能性磁共振成像(fMRI)透過對血氧水平依賴(BOLD)訊號的分析確定了DMN的特征與分布。DMN在靜息態時顯示出高代謝活動和血流量,但在目標導向的認知過程中耗氧量卻減少了。換言之,這是一個高級分布式系統,其活動與負責處理任務相關或刺激繫結的皮層活動相關,這種模式反映了大腦功能的預設模式和功能相關的生理基線。DMN涉及的區域包括內側前額葉皮層(medial prefrontal cortex)、後扣帶回皮層(posterior cingulate cortex)、下頂葉(inferior parietal lobule)、外側和下顳葉皮層(lateral and inferior temporal cortex)以及內側顳葉(medial temporal lobes)等。卡哈特-哈裏斯(R. L. Carhart-Harris)等人指出,一方面,DMN的主要節點在功能和結構上是相互連通的;另一方面,DMN的神經元活動與另一個大規模的內在網絡即註意系統呈反比關系。DMN包括諸如內側前額葉皮層等高級皮層節點,它與次級皮層系統和其他相關聯的多模態皮層,特別是負責情緒學習和記憶的系統,交換神經元訊號。許多證據表明,DMN的啟用會抑制較低階系統的活動。DMN的存在及其活動模式與預測加工的模型非常一致,來自較高皮質區域的反向連線可以使較低區域的自由能最小化。

預測加工系統將自上而下的預測和自下而上的感官輸入相匹配,先驗的預測和實際的輸入之間的差異產生可量化的預測誤差。隨著時間的推移,不斷最小化預測誤差的結果是系統的先驗準確性持續提高,從而能夠對內、外部刺激作出更充分的預測。並且,根據環境和待完成的任務,大腦還會動態調整預測誤差訊號的權重。一方面,預測加工的層級結構將被動地「知覺世界」和主動地「創造世界」結合起來,允許大腦構建自己對來自外界的感官樣本的先驗期望;另一方面,行動被視為大腦預測的一種方式,透過改變世界以符合其預測來減少預測誤差。例如,運動控制實驗顯示,人們的動作往往預先計劃並最佳化,以達到預期目標。此外,知覺和行動在大腦中是互動的,每個過程都影響另一個過程。神經成像研究顯示,感覺和運動區域在執行任務時相互啟用。

綜上所述,在預測加工的框架中,知覺和行動系統不是彼此分離的,相反,它們是彼此整合的。透過主動推斷(active inference)這一整合機制,更新對輸入資訊的評估,減少並避免「震驚」,以及透過作用於環境改變輸入的雙重策略,共同實作最小化預測誤差的目標。例如,即使是非常簡單的動作,如重復抓握同一物體或將手張開放在物體上,也能調動神經機制用於區分兩種普通動作。行動規劃是一個普遍存在的過程,它涉及許多大腦區域,無論動作多麽輕松自如。與簡單的動作相比,復雜的動作、新穎的情境和動態的情況可能需要更高的解碼精確度。例如,我們如何順暢地拿起桌上的馬克杯、伸手按下電梯按鈕或擡起手臂遮擋雨水。盡管我們的動作是如此流暢和自動,但許多大腦區域仍能反映出完成動作所需的準備工作。預測是熟練行為和簡單手部動作的基礎。雖然我們毫不費力地完成了抓握動作,但運動計劃是由橫跨視覺、體感、運動和認知系統的無數資訊支持的。因此,對即將發生動作的預測主要基於我們日常體驗到的幾種神經訊號。盡管腹側流區域專門從事形狀的視覺辨識,而背側流區域則專門從事軀體感覺和運動加工,但根據由視覺和非視覺(運動學和運動)資訊誘發的大腦訊號,我們利用腹側流和背側流區域的活動模式對行動準備進行了可靠的解碼。神經科學家摩納哥(S. Monaco)等人的研究結果表明,視覺、記憶和軀體運動資訊同樣會影響背側流和腹側流區域的活動模式,從而影響運動計劃的表征,並允許預測跨領域的行動意圖,而與視覺資訊的可用性無關。總之,日常生活中視覺資訊與軀體運動資訊之間的緊密聯系使得我們可以根據背側流和腹側流中的視覺和非視覺輸入來預測行動意圖。正如哲學家克拉克(A. Clark)所總結的,根據主動推斷的原則,主體會以某種「主動尋求大腦所期望的知覺後果」的方式移動身體或感受器,盡管擬合方向不同,但這種解釋認為知覺和行動不存在任何計算上的差別,即知行本質上是合一的。

在現代社會背景下,知行合一的哲學理念對於促進個體發展、弘揚中華優秀傳統文化以及倡導實踐導向的學習都具有重要的啟發和指導作用。踐行知行合一不僅需要對這一理念的認同,也需要對知覺—行動互動機制的深入把握。認知神經科學有關知覺和行動底層機制的研究,能夠為認識論的實踐轉向、中國傳統知行哲學的現代轉化以及當代認知科學的哲學反思等奠定更堅實的科學基礎。

(本文系國家社科基金重大專案「馬克思主義認識論與認知科學範式的相關性研究」(22&ZD034)階段性成果)

(作者系杭州電子科技大學心理健康研究所副教授;中國人民大學哲學與認知科學交叉平台研究員)

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