4.2.3 神经-体液双闭合环路
由于人体内有众多的感受器,自然与之相应的中枢也是众多的,所以我们对体内外世界的认知是细腻的,并且它们给我们的感觉是丰富多彩、无缝对接的。如今,没见过电脑芯片的人不多,不知道其计算用途的人也很少,从它的外观上看那些一排一排的脚无非都是其输入端和输出端,还有那些较为复杂的结构,其实是用于对主要功能的调节的输入端和输出端的嵌套形式。在这里,我们欲研究大脑有关认知方面的功能时,直接研究这一功能似乎找不到合适的路径,尤为困难。可是,正如我们知道的,大脑具有多种功能,例如大脑有计算功能,因此可以假借我们能够找到的类似电脑芯片的东西模拟神经系统结构,间接地通过对它们的研究来了解人脑的部分计算功能。虽然我们将要提出探讨的东西在解释的深度和广度上与人脑的那些认知功能相去甚远。随着研究的深入,我们至少能够窥探认知功能的结构基础大概是什么样。就像在研究健康的当下,我们对健康的认识依稀就是心灵的自足和完满状态,除此之外对于健康简直是无法言说的,此时只能谈论与健康有关的结构和功能的特点,以及机体出现非健康或健康问题时的表现。我们暂时不提健康以及健康问题,讨论对健康的认知时不讨论其特点和过程,只探讨反射弧形成闭合环路时的结构和功能特点,等把当前的结构和功能研究清楚之后,再来思考如何能把讨论过的内容接近于健康的认知上,再说明我们对健康以及健康问题的看法。在计算机语言和人工智能方面的成果屡屡突破和挑战人类智能的今天,已经很难判断出在一些领域里的成果究竟是人做出的,还是机器做出的,这足以说明机器的能力不容小视,在某些时候似乎已经十分逼近人的智慧了。
我们用中文来研究语言学和计算机语言时,中文是“元语言”,而语言研究中的语义和句法以及计算机语言就是该研究中的“对象语言”,它们各有自己的特点和逻辑,随着研究的深入,当对象逻辑越来越明晰,对象语言的描述能力越来越接近元语言时,元语言和对象语言的区别就越来越小,最终它们就走到一起,不分彼此。问题的关键在于如何选择对象语言以及语言符号所指的那个事情本身,才能由点向面、用线连点朝向面发展,最终明了该领域。“命题逻辑因其简单,比较容易从元逻辑中分别出来。”[6]从生理心理学角度看,反射弧的结构和功能是认知的物质基础和功能单元,在健康研究中,对反射弧的充分讨论有助于问题的澄清,就像我们追求语义的真,要通过语法的证明才能达到一样。
在下图4-1中,左边的SS为感受器,意指所有能感受诸如色、声、香、味、触和法(意识)等的细胞,如视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉以及本体感觉和能感受自己意识的那些细胞。那些黑色方块中的N为神经元,在这里未显示神经元的其他特性,为高度简化的形式。右边的MS为效应器,在这里传出神经和效应器合二为一特称为效应器,意即其任何一种动作,包括眨眼、说话等都是效应器的活动,但这一动作并非狭义意义上的效应器完成的,所以在图的右边有向上的三角形,那是一个运算的放大器,其输出复回到感受器SS上。这一部分的生物学意义不容忽视,亦即在进化过程中,人类或者其他动物在漫长的岁月中不停地与环境保持互动,起始时那些与生存息息相关的环境的有些信息明确地被刻画在神经系统中,其意义通过放大效应复作用到感受器的感觉细胞。简而言之,我们要做一个动作时,这个动作的效果总会回到我们相应的感受器细胞上。我们总是会意识到这些动作将要发生,并懂得这些动作对我们自己的意义以及由它所导致的后果。这一过程是封闭的,信息在其中不停地流动,为动作的模式化提供条件,意义的萌动由此开始,但还需要另一个闭合环路的参与。
在图4-1下方NP为神经递质,在中枢神经系统(CNS)中,突触传递最重要的方式是神经化学传递。神经递质由突触前膜释放后立即与相应的突触后膜受体结合,产生突触去极化电位或超极化电位,导致突触后神经兴奋性升高或降低。神经递质的作用可通过两个途径终止,一是再回收抑制,即通过突触前载体的作用将突触间隙中多余的神经递质回收至突触前神经元,并贮存于囊泡。另一途径是酶解。众所周知,神经元是一类传递电脉冲的特殊细胞,处在充满液体的内环境中,尤其是其称为syn的突触部分不可避免地浸泡在体液里,而体液里有已经知道其作用的与还不知道其作用的各类化学物质。这些化学物质相互作用,自然波及突触间隙里的从突触前膜释放出来的递质及其作用,影响递质传递信号的性质和量,即有无信号以及信号量的多少,等等。
图4-1 神经系统的双封闭结构
以吸烟为例,尼古丁进入体内,会经由血液传送,并可通过血脑屏障,吸入后平均只需要7秒就可到达脑部,尼古丁在人体内的半衰期约为2小时。尼古丁作用于烟碱乙酰胆碱接受体,特别是植物神经上的受体[(α1)和(β4)]和中枢神经的受体[(α4)和(β2)],前者位于肾上腺髓质和其他位置,后者位于中枢神经系统。低浓度时,尼古丁增加这些受体的活性,尼古丁对于其他神经递质也有少量的直接作用,高浓度时抑制。尼古丁可与尼古丁乙酰胆碱受体结合,增加神经递质的量,使脑中的多巴胺增加,实际上制造了大脑空虚感,通过吸烟等方式提高浓度后,缓解了其快速代谢所带来的空虚感,给人造成吸烟可以给人自信、让人放松等虚假幻觉,也会使人因吸食而有成瘾的现象。尼古丁会刺激交感神经,借由刺激内脏神经影响肾上腺髓质,使其释放肾上腺素。副交感神经节前纤维释放乙酰胆碱,作用在烟碱酸乙酰胆碱受体上,使之释放肾上腺素和去甲肾上腺素至血液中。尼古丁与肾上腺髓质的烟碱受体结合后,会增加血液中肾上腺素的含量。透过与受体的结合,尼古丁使细胞去极化,钙离子由钙离子通道流入,钙离子促使神经细胞以胞泌作用的方式,释放出肾上腺素和去甲肾上腺素至血液中,血液中肾上腺素增加,造成心跳加快、血压升高、呼吸加快,就像高血糖的情形一样。除此之外,体液中的各种物质,主要是激素控制着神经系统之间的那些化学物质的体液,这些体液又控制着那些神经元之间的、突触之间物质的成分或突触前、后模的行为,如此往返又形成一个封闭环路(见图4-2)。
体内外世界的刺激信息从SS到MS,从MS复回到SS依次传递,几经反复后反射弧及其结构和功能还保有起初的普遍意义。但细究起来,随着反射弧结构和功能的网络化,其发挥出来的功能具有递归运算特点,即由于此时的神经系统是双封闭结构,当下其上所扩布的信息受到前次循环中神经纤维上电位的扩布和突触间隙化学物质浓度的影响,而下次扩布的信息又要受本次循环中神经纤维上电位的扩布的各种特性以及突触间隙化学物质浓度变化的影响。这里举一个简单例子说明递归。若取任意一个数字,不管它有多大或多小,对它进行连续的平方根计算,一直计算下去,这是递归,只要递归到足够多的次数时我们就会发现其结果一定会是1;又如,任意取一个数字,不管它有多大或多小,对它进行以任何数字为底的对数,对计算结果又取以同样底的对数,最后结果总是无法计算。
图4-2 神经系统的双封闭环状结构
由此,我们不难得出如图4-2所示的神经系统双封闭环状结构。在机体各种功能活动的调节过程中,神经调节方式以快速准确著称,但充满在突触间隙的化学物质对神经系统结构和功能的调节作用也不容忽视,同时神经细胞也通过下丘脑、垂体以及各内分泌腺的调节影响体液调节,如此循环往复,神经系统的结构和功能得以实现封闭性。这类的双封闭环状结构在我们的神经系统中简直数不胜数,环状结构有可能随时产生,也可能随时解构,但每产生一个双封闭环状结构,就意味着使意识、感觉、知觉、学习、记忆、思维、情绪情感等心理过程变得更加丰富多彩,而这种丰富多彩理应基于巴甫洛夫的经典条件反射,而斯金纳的操作性条件反射等均在巴甫洛夫经典条件反射基础上得以发展。至此,我们不得不承认,一个多层次的双封闭环状结构与一个由输入决定输出的单维度系统的行为模式是不一样的。宇宙物质演化的过程依次为,从起始“奇点”,为一个问不得又说不得的太极自然极限;经过“基本”粒子,为似无止境的“不基本”;接着经过亚原子粒子及核子,例如从夸克、电子、光子到质子、中子的可谓是“粒子进化”;又接着经过原子,从氢原子开逐步衍生出92种天然元素,可谓是“原子进化”,元素周期表还有空缺位置;又如此经过分子,为从无机物到有机物、从低分子化合物到高分子化合物,其活性渐次增大,可谓是“分子进化”;以及到生物,为只不过是有机大分子的通过某种编码系统而建立起来的复杂而脆弱的结构而已,例如DNA、RNA、氨基酸以及从单细胞生物一直进化到人类,谓之“生物进化”。严格地说,一切衍生并存在者,诸如原子、分子、生物乃至人类都不过是本原性始基存在如某种基本粒子或量子的寄居形式。
笼统地说,如果那些物质的结构越简单,则对刺激信息的反应越直接且迅速,像在无机化学反应体系中加入无机反应物时。但如果其结构越复杂,则对刺激信息的反应越复杂且滞后,像我们数日食不果腹或顿顿美味佳肴时却看不出变庾或变胖。在无机物反应体系中,反应再复杂,最多是有水生成、有沉淀生成、放出气体的复分解反应。可是在一个有机体的整体系统中,身体的一种变化的发生、发展需要很长的时间,并且会给机体带来不可想象的后果,其好坏固然无法断定,对于前者,我们可以用简单的输入决定输出来理解。而对后者,我们不得不把希望寄托在一个多层次双封闭的环状结构模型上,才能有所作为。