“人腦是思維活動(dòng)的惟一器官”1。探索具有生物一社會(huì)兩重性的大腦的奧秘，是現(xiàn)代科學(xué)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。20世紀(jì)中期以來，隨著神經(jīng)生物學(xué)的興起與發(fā)展，腦研究與之同步相長(zhǎng)，取得了令人矚目的長(zhǎng)足跨越。在五六十年代，以電生理、微電極技術(shù)為基石，腦研究在細(xì)胞水平著重搞清單個(gè)神經(jīng)元的規(guī)律，對(duì)神經(jīng)元膜、突觸聯(lián)系、神經(jīng)元之間的通訊以及一些簡(jiǎn)單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)進(jìn)行了研究；
近年來，由于單通道記錄及重組DNA技術(shù)、基因克隆等分子生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、生物化學(xué)技術(shù)的采用，使傳統(tǒng)研究的人為界限一一被打破。一個(gè)引人注目的重要趨勢(shì)是：腦研究迅速推向分子水平。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，美國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)有關(guān)細(xì)胞和分子水平的研究報(bào)道已超過70％2；
國(guó)際刊物《腦研究》一分為四，“分子腦研究”3自成一體�？梢�，在經(jīng)歷幾次大的發(fā)展后，腦研究的微觀化進(jìn)程明顯加速，新成果、新觀點(diǎn)層出不窮。面對(duì)這種情況，一些造詣精深、具有遠(yuǎn)見卓識(shí)的科學(xué)家在沉思：神經(jīng)科學(xué)向何處去，以及如何駕馭它的發(fā)展。日本著名神經(jīng)生理學(xué)家、國(guó)際腦研究協(xié)會(huì)主席伊藤正男于1986年發(fā)表的一篇署名文章的標(biāo)題就是《神經(jīng)生理學(xué)家向何處去?》4。同樣，為紀(jì)念美國(guó)生理學(xué)會(huì)成立一百周年，紀(jì)念會(huì)主席費(fèi)希曼發(fā)表了題為《百年啟示——生理學(xué)往何處去?》5的重要文章，并引發(fā)了一場(chǎng)很有影響的討論。我國(guó)一些著名學(xué)者如劉曾復(fù)、梅鎮(zhèn)彤等為此發(fā)表了自己的精辟見解6。這些表明，當(dāng)腦研究的微觀化進(jìn)程成為一種主要趨勢(shì)時(shí)，科學(xué)家便不得不考慮這對(duì)在系統(tǒng)水平上研究腦、對(duì)探索腦的思維、意識(shí)活動(dòng)有多大益處，以及它在整個(gè)研究中應(yīng)處于何種地位。這實(shí)質(zhì)上涉及的仍然是生命科學(xué)中還原論與反還原論之爭(zhēng)的古老問題。筆者認(rèn)為，科學(xué)家這樣提出問題和展開討論是很有意義的。它蘊(yùn)藏著還原論的研究方法與反還原論的研究方法互補(bǔ)思想的豐富內(nèi)涵，可能預(yù)示著腦研究策略與方法學(xué)上的改變。正如著名神經(jīng)科學(xué)家，1981年諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者之一的威塞爾在談到視覺腦機(jī)制研究時(shí)所指出的：“建立在分子的、細(xì)胞的、系統(tǒng)的和理論的多個(gè)水平的視覺腦機(jī)制的研究是過去十年中最富成果的領(lǐng)域，今后這一領(lǐng)域進(jìn)展的最大推動(dòng)力必然來自這些不同水平研究的會(huì)聚�！�

　　本文試圖從回顧生命科學(xué)歷史發(fā)展中還原論與反還原論之爭(zhēng)出發(fā)，依據(jù)現(xiàn)代科學(xué)成就，闡明還原論與反還原論這樣兩種對(duì)立的思維方式與研究方法的互補(bǔ)，乃是腦研究的必然發(fā)展趨勢(shì)；
并提供若干互補(bǔ)實(shí)例以供討論。

　　一、遠(yuǎn)未結(jié)束的還原論與反還原論之爭(zhēng)

　　生命科學(xué)中的還原論與反還原論的哲學(xué)爭(zhēng)端源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，最初是在本體論的意義上進(jìn)行的。早在公元前兩千多年的古希臘有關(guān)生命現(xiàn)象曾有所謂的自然生成論與神創(chuàng)論的爭(zhēng)論，隨后又演變?yōu)樵�子論和活力論的�?duì)立。爭(zhēng)論的焦點(diǎn)在于宇宙萬(wàn)物是否可以用還原為它們的構(gòu)成要素(原子)的方式來說明。亞里士多德用作為事物自身的形式和動(dòng)力的“內(nèi)在目的”也即所謂“隱得來希”來代替“神的目的”，以之解釋生命現(xiàn)象，從而成為影響巨大的活力論的最早淵源�；盍φ摰膶�(shí)質(zhì)即為反還原論。在整個(gè)歐洲中世紀(jì)，由于自然科學(xué)與哲學(xué)只是神學(xué)的科目，唯物主義的原子論必然受到排斥，活力論與神創(chuàng)論結(jié)合盛行久長(zhǎng)。

　　文藝復(fù)興后，隨著近代科學(xué)的崛起，以自然科學(xué)為基礎(chǔ)的近代機(jī)械唯物主義哲學(xué)的形成，還原論與反還原論之爭(zhēng)出現(xiàn)了以功能上的機(jī)械論與活力論相對(duì)峙的新局面。當(dāng)時(shí)，一些生理學(xué)家看到了機(jī)械論在解釋哈維發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)所起的重大作用，都熱心于把生命現(xiàn)象與機(jī)械進(jìn)行類比。法國(guó)二元論哲學(xué)家、科學(xué)家笛卡兒以及唯物主義哲學(xué)家、醫(yī)生拉美特利都是這一時(shí)期機(jī)械論的主要代表人物。近代最早的活力論者帕拉塞爾蘇斯主張生命是化學(xué)過程，提出一種所謂“生基”的“力”來控制體內(nèi)的化學(xué)變化，決定著機(jī)體的健康、疾病與死亡。由于這一觀念的神秘主義色彩使人難以接受，致使機(jī)械論在當(dāng)時(shí)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

　　到了19世紀(jì)前半葉，科學(xué)的蓬勃發(fā)展對(duì)人是機(jī)器的機(jī)械論提出了嚴(yán)重挑戰(zhàn)，在這種形勢(shì)下，活力論與機(jī)械論之爭(zhēng)又重新爆發(fā)，并直接轉(zhuǎn)向還原論與反還原論之爭(zhēng)。在從19世紀(jì)到20世紀(jì)上半葉這一時(shí)期內(nèi)，反還原論在總體上處于有利地位。反還原論的先驅(qū)、法國(guó)生物學(xué)家、進(jìn)化論者拉馬克為反還原論者強(qiáng)調(diào)生命的整體性和不可還原性奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)初，德國(guó)實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)家杜里舒通過對(duì)海膽胚胎發(fā)育的潛心研究，給機(jī)械論以嚴(yán)重打擊，進(jìn)一步提出了他的反還原論的整體論思想。而德國(guó)化學(xué)家維勒于1824年首次在體外合成了尿素，給活力論以巨大沖擊，曾促使一大批生物學(xué)家轉(zhuǎn)向還原論。直到20世紀(jì)中期，隨著現(xiàn)代科學(xué)的飛速發(fā)展，還原論找到了新的立足點(diǎn)與生長(zhǎng)點(diǎn)，還原論與反還原論之爭(zhēng)逐漸集中到方法論上來。“就方法論而言，還原論與反還原論之爭(zhēng)是直接與許多科學(xué)方法的運(yùn)用與評(píng)價(jià)相關(guān)的”7。現(xiàn)代還原論者不僅認(rèn)為生命規(guī)律可以還原為物理化學(xué)規(guī)律，而且只有這樣才能對(duì)各種生命現(xiàn)象作出本質(zhì)的解釋：現(xiàn)代還原論從分子生物學(xué)的劃時(shí)代成就中得到支持，一些卓有成就的分子生物學(xué)家實(shí)際上成為現(xiàn)代還原論的主要代表。與此不同，反還原論強(qiáng)調(diào)生物的特殊性，認(rèn)為生物規(guī)律不能完全歸結(jié)為物理化學(xué)規(guī)律，生命的自我調(diào)節(jié)離不開生命的整體性，故反還原論也稱為“整體論”(ho1ism)。反還原論的方法主要表現(xiàn)為對(duì)生命機(jī)體從整體上進(jìn)行觀察與描述�，F(xiàn)代反還原論者以英國(guó)牛津大學(xué)波拉尼為代表，他在《生命的不能還原的結(jié)構(gòu)》8一文中，把還原論與反還原論之爭(zhēng)推到了意識(shí)領(lǐng)域，認(rèn)為意識(shí)原理不僅超越于物理化學(xué)，而且也超越于生物的機(jī)制原理。但是正如美國(guó)分子生物學(xué)家、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)者之一的克里克所說，為了理解神經(jīng)活動(dòng)較高層次，我們顯然應(yīng)該盡可能多的研究較低層次，神經(jīng)科學(xué)的勝利進(jìn)程已充分表明還原論方法具有無可替代的優(yōu)勢(shì)，用物理化學(xué)等成熟學(xué)科方法揭示大腦奧秘不僅可行，而且必需。而反還原論者不斷對(duì)現(xiàn)代還原論進(jìn)行尖銳的批評(píng)，并且從還原論不可避免的局限性方面顯示出其合理的一面�？梢姡�腦——意識(shí)堡壘，實(shí)際上已成為還原論與反還原論爭(zhēng)論的焦點(diǎn)與難點(diǎn)。

　　還原論與反還原論雙方的爭(zhēng)論如此激烈，以至到了20世紀(jì)70年代國(guó)外有的學(xué)者還預(yù)言：機(jī)械論與活力論的傳統(tǒng)矛盾具有永久的性質(zhì)。這種看法顯然只突出了還原論與反還原論相互排斥的一面。與此同時(shí)，也確有一些學(xué)者看到，為了闡明生命的本質(zhì)，揭示大腦的奧秘，客觀上需要還原論與反還原論這兩種思維方式與研究方法的相互結(jié)合與相互補(bǔ)充。而這樣一種強(qiáng)調(diào)二者互補(bǔ)的傾向的形成與發(fā)展是值得注意的。

　　二、現(xiàn)代科學(xué)對(duì)還原論與反還原論互補(bǔ)必然性的認(rèn)識(shí)

　　如何認(rèn)識(shí)還原論與反還原論的關(guān)系，在現(xiàn)代科學(xué)中，可以說首先是偉大的丹麥物理學(xué)家尼爾斯·玻爾(1885～1962)的互補(bǔ)或并協(xié)原理(complementarity principle)提供的一個(gè)嶄新的視角。

　　玻爾是一位善于進(jìn)行哲學(xué)思考的科學(xué)家，1927年9月他提出“互補(bǔ)性”(complementarity)這個(gè)概念，用來說明微觀物理學(xué)取得的各種實(shí)驗(yàn)證據(jù)不能納入單一圖景，只能是互相補(bǔ)充而構(gòu)成事物的總體現(xiàn)象�；パa(bǔ)原理所揭示的事物本身永遠(yuǎn)包含著互斥互補(bǔ)的新型邏輯關(guān)系，這不僅對(duì)量子力學(xué)具有根本的意義，而且，玻爾希望對(duì)這個(gè)問題的研究“會(huì)導(dǎo)致一個(gè)普遍適用的認(rèn)識(shí)論哲理”的產(chǎn)生，并認(rèn)為它“甚至對(duì)更深?yuàn)W的生命和精神活動(dòng)問題也有指導(dǎo)意義。”9可見，玻爾哲學(xué)主要是互補(bǔ)原理的引申和應(yīng)用。對(duì)于生物學(xué)中還原論與反還原論的爭(zhēng)論，玻爾曾直截了當(dāng)?shù)刂赋觯骸皺C(jī)械論和活力論之間的關(guān)系，就是互補(bǔ)關(guān)系的一個(gè)范例”；
并進(jìn)一步表明，“對(duì)于一個(gè)生物學(xué)的現(xiàn)象來說，生物學(xué)的描述方式和物理化學(xué)的描述方式是互補(bǔ)的�！�10鑒于生物學(xué)問題的復(fù)雜性，玻爾告誡說：“即使有了關(guān)于物理學(xué)和化學(xué)的一切規(guī)律的最完善的知識(shí)，實(shí)際上也不能預(yù)見由這樣復(fù)雜的結(jié)構(gòu)將得到什么種類的機(jī)體，我們必須意識(shí)到，為了得到關(guān)于機(jī)體的完全理解，我們需要機(jī)能這個(gè)概念。”11玻爾在晚年十分滿意地注視著分子生物學(xué)的驚人成果，認(rèn)為“從最近的進(jìn)展中可以看到用物理學(xué)術(shù)語(yǔ)來充分說明生物學(xué)過程具有無限的前景，而同樣不會(huì)損害對(duì)它們機(jī)能的闡述�！�12

　　早在1929年玻爾關(guān)于互補(bǔ)原理的廣義表述中，就特別涉及到心理學(xué)領(lǐng)域。他指出：“為了描述我們的思維活動(dòng)，……我們一般必須準(zhǔn)備接受下一事實(shí)：同一客體的一個(gè)完備的闡明可能需要根本不同的各種觀點(diǎn)，這些觀點(diǎn)抗拒一個(gè)惟一的描述�！�13他聲稱：“精神現(xiàn)象當(dāng)然提供著關(guān)于互補(bǔ)性的突出范例……”14

　　玻爾的互補(bǔ)原理告訴我們，客觀事物本身就是一幅極其豐富的、充滿矛盾的復(fù)雜圖景，想以一種惟我獨(dú)尊的語(yǔ)言去描述復(fù)雜事物是行不通的。對(duì)于還原論與反還原論的傳統(tǒng)爭(zhēng)論而言，問題不是要一方壓倒一方，一方排斥一方，而是要在它們之間架起互補(bǔ)的橋梁，全面地、客觀地吸收兩者的合理內(nèi)容，兼收并蓄，取長(zhǎng)補(bǔ)短，走向綜合統(tǒng)一的道路。

　　著名奧地利理論生物學(xué)家貝塔朗菲(1901～1971)于1937年首次提出了“一般系統(tǒng)論”(General System Theory)。60年代以后，系統(tǒng)論與信息論、控制論等結(jié)合起來，奠定了研究生命現(xiàn)象的新的理論基礎(chǔ)。在系統(tǒng)論中，系統(tǒng)與其組成要素是一對(duì)主要范疇，整體性是系統(tǒng)思想的核心。一方面，系統(tǒng)的整體特性不能歸結(jié)為各組成要素特性的簡(jiǎn)單疊加，但系統(tǒng)的整體特性又必然依賴于要素，而且可以從各組成要素之間的相互關(guān)系中找到根據(jù)。正如貝塔朗菲所說：“如果我們知道了一個(gè)系統(tǒng)所包含的所有組成部分以及它們之間的各種關(guān)系，那么就可能從組成部分的行為推導(dǎo)出這個(gè)系統(tǒng)的行為”15；
另一方面，要素對(duì)系統(tǒng)也有依賴性。貝塔朗菲在說明“整體大于部分之和”的著名原則時(shí)，特別強(qiáng)調(diào)“要素”復(fù)合體的“組合性(constitutive)特征”，把它作為系統(tǒng)特征的重要概念。“組合性特征不能用孤立的部分的特征來解釋”，“組合性特征就是依賴于復(fù)合體內(nèi)部特定關(guān)系的那些特征”16�？梢姡�要素的存在、活動(dòng)只有在整體目標(biāo)中考察，只有特別注重它們之間的相互關(guān)系才有意義。據(jù)此，從系統(tǒng)論思想出發(fā)，對(duì)于整體性功能的考察，要注意落實(shí)到它的組成要素及其相互協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)中去，吸收還原分析的營(yíng)養(yǎng)，才能排除對(duì)整體機(jī)能作空洞膚淺的描述；
而在將還原方法作為研究系統(tǒng)功能的一種手段時(shí)，要經(jīng)常根據(jù)整體的目的要求來調(diào)整和把握研究的方向。系統(tǒng)論就這樣對(duì)克服還原論與反還原論的局限性做出了自己的貢獻(xiàn)，并在這種新的基礎(chǔ)上有利于二者在方法論上互補(bǔ)綜合。

　　隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，達(dá)爾文進(jìn)化論已提高到了現(xiàn)代高度，對(duì)原來一些抽象的生物學(xué)概念如遺傳性和變異性，賦予了更明確的解釋。研究方法的多樣性是現(xiàn)代進(jìn)化論的一個(gè)顯著特點(diǎn)�，F(xiàn)代進(jìn)化論實(shí)際上已成為一種“互補(bǔ)”的科學(xué)。蘇聯(lián)學(xué)者H．H．岡恰連科強(qiáng)調(diào)指出，“研究進(jìn)化規(guī)律的兩種方法都有效，即一方面以關(guān)于整個(gè)有機(jī)體、物種和生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和過程的有效概念去描述進(jìn)化規(guī)律，另一方面又能以物理和化學(xué)規(guī)律去解釋進(jìn)化規(guī)律，那就不要把兩種方法對(duì)立起來，毋寧說要把它們看作是互補(bǔ)的。”17對(duì)于生物進(jìn)化的最高產(chǎn)物——人的大腦的科學(xué)探索，這種還原論與反還原論研究方法的互補(bǔ)更是至關(guān)重要。

　　比利時(shí)著名物理學(xué)家普里戈金(1917—)于1969年正式提出了一種研究復(fù)雜系統(tǒng)的理論：耗散結(jié)構(gòu)(dissipative structure)理論。他首次將演化概念引入物理學(xué)，建立了一種統(tǒng)一的系統(tǒng)的進(jìn)化學(xué)說，為消除無生命的物理世界與生命世界之間的深刻對(duì)立提供了新的前景。耗散結(jié)構(gòu)理論為理解自然界的可逆性與不可逆性、對(duì)稱性與非對(duì)稱性、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的有序性與無序性、自然界的簡(jiǎn)單性與復(fù)雜性、進(jìn)化與退化、局部和整體、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的平衡與非平衡以及穩(wěn)定與不穩(wěn)定、運(yùn)動(dòng)規(guī)律的決定論與非決定論等一系列根本問題提供了全新的理論框架�？梢哉f，耗散結(jié)構(gòu)理論本身就是將還原論方法與反還原論的整體性方法巧妙結(jié)合起來研究自組織現(xiàn)象的成功產(chǎn)物。它也必將推動(dòng)這種研究方法的發(fā)展，以對(duì)揭示人腦的奧秘做出貢獻(xiàn)。目前已經(jīng)開始出現(xiàn)用耗散結(jié)構(gòu)理論，還有協(xié)同學(xué)及超循環(huán)理論等來探索和解釋神經(jīng)系統(tǒng)信息過程的嘗試。一般認(rèn)為，大腦這個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)是一種遠(yuǎn)離平衡的開放系統(tǒng)，一種高級(jí)耗散結(jié)構(gòu)。人腦每時(shí)每刻都在不斷地同外界進(jìn)行著物質(zhì)、能量和信息的交流，不斷地從無序走向有序：在這一過程中，信息作為負(fù)熵起了決定性的作用。人腦除了同外界進(jìn)行信息交流逐步實(shí)現(xiàn)有序的自組織過程外，更突出的特征在于人腦自身通過思維活動(dòng)不斷對(duì)信息進(jìn)行分析、選擇、加工、儲(chǔ)存，(點(diǎn)擊此處閱讀下一頁(yè))

　　從而創(chuàng)造新的信息。在這里，耗散結(jié)構(gòu)理論把物理的規(guī)律和生物發(fā)展的規(guī)律初步統(tǒng)一起來，它既為從整體論與系統(tǒng)論角度，強(qiáng)調(diào)復(fù)雜系統(tǒng)與外界環(huán)境以及內(nèi)部自身進(jìn)行的信息過程，不斷促進(jìn)大腦的有序化提供了新的可能，也為從微觀還原角度采用物理學(xué)、化學(xué)的新理論與新方法研究人腦信息過程提供了新的可能。

　　值得注意的是，普里戈金對(duì)玻爾的互補(bǔ)原理極為關(guān)注，他說：“互補(bǔ)性原理可以看作是海森伯不確定關(guān)系的一個(gè)推廣”，他從“我們能測(cè)量坐標(biāo)或動(dòng)量，但不能同時(shí)測(cè)量這兩者”出發(fā)，提出“沒有一種理論語(yǔ)言能把一個(gè)系統(tǒng)的物理內(nèi)容表達(dá)無遺，各種可能的語(yǔ)言和對(duì)系統(tǒng)的各種可能的觀點(diǎn)可以是互補(bǔ)的。”18對(duì)于一般系統(tǒng)的物理內(nèi)容的表達(dá)尚需如此，對(duì)于人腦這個(gè)特別復(fù)雜的巨系統(tǒng)的表達(dá)更不待言，

　　總之，玻爾的互補(bǔ)原理以及現(xiàn)代科學(xué)對(duì)它的充實(shí)使我們看到，盡管還原論與反還原論在方法論的許多方面都存在重大差異，但它們卻實(shí)實(shí)在在正在趨向互補(bǔ)，走向綜合統(tǒng)一�？磥磉@是科學(xué)發(fā)展的必然結(jié)果，也是科學(xué)進(jìn)一步發(fā)展的要求。對(duì)于揭示大腦奧秘而言，這種互補(bǔ)綜合研究，不僅是神經(jīng)生物學(xué)的、物理化學(xué)的，也是數(shù)學(xué)模型、工程技術(shù)的，以及它們之間的，而且是它們與哲學(xué)、人文科學(xué)之間的。這是一種扎根在現(xiàn)代科學(xué)、現(xiàn)代觀念沃土中的還原論研究方法與反還原論(或整體論)研究方法之間的高度綜合與互補(bǔ)。

　　三、腦研究中還原論方法與反還原論方法互補(bǔ)

　　腦研究中的“還原論方法”，是指用先進(jìn)的、成熟的學(xué)科的比較精密而確切的語(yǔ)言去揭示腦活動(dòng)的簡(jiǎn)單的因果關(guān)系的“決定論”方面的問題；
而“反還原論”則強(qiáng)調(diào)從整體、系統(tǒng)水平以及它們與環(huán)境(社會(huì)、自然)的相互作用中去把握腦活動(dòng)的復(fù)雜的自由意志的“目的論”方面的問題。顯然，這是一種真正的互補(bǔ)關(guān)系。因?yàn)椴荒苡幸环N實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能包容這兩大方面的問題，但對(duì)于完整地理解腦的活動(dòng)這兩大方面又是缺一不可的，從而呈現(xiàn)出玻爾所說的互斥互補(bǔ)的邏輯關(guān)系。下面結(jié)合腦科學(xué)進(jìn)展中的一二實(shí)例，闡明腦研究中還原論與反還原論方法的互補(bǔ)，以探討腦研究向何處去的問題。

　　1．從學(xué)習(xí)、記憶研究的新突破看宏觀描述與微觀機(jī)制研究的互補(bǔ)

　　學(xué)習(xí)、記憶是腦的高級(jí)整合功能之一。學(xué)習(xí)、記憶的研究經(jīng)歷著從整體論意義上的宏觀描述與還原論意義上的微觀機(jī)制分析的發(fā)展過程，這種研究十分令人矚目。

　　宏觀描述是闡明學(xué)習(xí)、記憶規(guī)律的重要手段，實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家為此作出了積極的貢獻(xiàn)。20世紀(jì)初俄羅斯生理學(xué)家巴甫洛夫首創(chuàng)的條件反射研究方法，從宏觀領(lǐng)域進(jìn)一步打開了學(xué)習(xí)、記憶研究的生理學(xué)實(shí)驗(yàn)性行為分析的大門。巴甫洛夫提出的條件反射被公認(rèn)為是一種典型的學(xué)習(xí)模式，它通過對(duì)嚴(yán)格控制的外界動(dòng)因引起的行為反應(yīng)的客觀研究，來推斷腦內(nèi)的神經(jīng)活動(dòng)。他提出的條件反射機(jī)理的暫時(shí)聯(lián)系接通的概念暗示著學(xué)習(xí)、記憶的行為變更乃是神經(jīng)聯(lián)系通路發(fā)生變化的結(jié)果，它啟發(fā)人們把心理研究的注意力集中到腦本身。與巴甫洛夫同時(shí)代的和以后的一些科學(xué)家對(duì)此提出了步步深入的設(shè)想。

　　首先要提到的是，西班牙神經(jīng)形態(tài)學(xué)家、神經(jīng)元學(xué)說的倡導(dǎo)者卡哈最早強(qiáng)調(diào)在細(xì)胞水平研究精神活動(dòng)機(jī)制的重要性。他在1911年寫道：“建立在定位基礎(chǔ)上的有關(guān)腦功能的每一個(gè)生理學(xué)說，無論怎樣出色，留給我們的都是對(duì)精神活動(dòng)的無知。這些活動(dòng)必定伴隨神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)分子的變更而且必定先有神經(jīng)元間相互關(guān)系的復(fù)雜變化�！�19在這里，卡哈把研究精神活動(dòng)牢牢地建立在神經(jīng)元活動(dòng)的基礎(chǔ)上�？ü�等還首次明確提出學(xué)習(xí)是突觸迅速增長(zhǎng)的結(jié)果，智力訓(xùn)練能促進(jìn)神經(jīng)側(cè)支的發(fā)育，加強(qiáng)神經(jīng)元之間原有的聯(lián)系�？ü�的這種天才的預(yù)見為學(xué)習(xí)行為微觀機(jī)制的研究指明了方向。將近40年后，兩個(gè)國(guó)籍不同的心理學(xué)家獨(dú)立地發(fā)展了卡哈的合理設(shè)想。波蘭心理學(xué)家康諾斯基提出刺激除了導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞的一種恒定的、暫時(shí)性的興奮性變化外，還有“第二種特性，我們稱之為可塑性(Plasticity)。由于這種特性，適宜刺激或這些刺激的結(jié)合，在神經(jīng)元的特殊系統(tǒng)中產(chǎn)生某些持久的功能轉(zhuǎn)變，這種相應(yīng)的變化稱之為可塑性變化”20。他還進(jìn)一步指出，“有些非功能性的閑置的突觸，只是由于經(jīng)驗(yàn)才使它們變成功能性突觸”21。這就第一次提出了突觸可塑性及其對(duì)宏觀的經(jīng)驗(yàn)行為的依賴性的概念。這一點(diǎn)具有深遠(yuǎn)的影響。加拿大心理學(xué)家赫布以另一種形式對(duì)發(fā)展卡哈的假說作了重要貢獻(xiàn)。他于1949年首次提出了神經(jīng)“回蕩回路”(reverberating circuit)的設(shè)想。他認(rèn)為，“回蕩活動(dòng)的持續(xù)或重復(fù)有助于引起持久的細(xì)胞變化，這些變化增加其穩(wěn)定性”22。他還進(jìn)一步陳述：“當(dāng)A細(xì)胞的軸突近得足以興奮B細(xì)胞，并重復(fù)或持續(xù)地參與激活B細(xì)胞，在其中的一個(gè)或這兩個(gè)細(xì)胞內(nèi)發(fā)生了生長(zhǎng)過程或代謝的變化，于是，A作為激活B的那些細(xì)胞中的一個(gè)，其效力就增加了�！�23可見，從卡哈到康諾斯基和赫布都表明，在學(xué)習(xí)記憶過程中，神經(jīng)元與神經(jīng)元之間的連接(即突觸)發(fā)生了傳遞效能的改變。這就為闡明巴甫洛夫?qū)W說中暫時(shí)性神經(jīng)聯(lián)系的基礎(chǔ)指出了方向，從而把宏觀行為分析引向行為的微觀機(jī)制的神經(jīng)生物研究。

　　顯然，在細(xì)胞與分子水平研究學(xué)習(xí)與記憶是一件異常困難的事。直到20世紀(jì)60年代末期，美國(guó)哥倫比亞神經(jīng)生物學(xué)家坎德爾借助于低等的海洋軟體動(dòng)物海兔(aplysia)為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，才開始了解決復(fù)雜神經(jīng)生物學(xué)(neurobiology)問題的研究23，打開了突觸可塑性(synaptic plasticity)實(shí)驗(yàn)研究的突破口，使學(xué)習(xí)記憶的行為變化與神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的細(xì)胞、分子水平的變化溝通起來。坎德爾用系統(tǒng)論思想進(jìn)行低層次的還原分析研究，并使這種研究成為在整體水平上理解學(xué)習(xí)與記憶的重要方面。用如此低等的動(dòng)物來研究學(xué)習(xí)與記憶似乎是不可思議的，但卻提供了重要的啟示。海兔以它神經(jīng)系統(tǒng)的極其簡(jiǎn)單、神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量少而胞體巨大、又具有極好的可鑒別性而引起研究者的極大興趣。海兔的特殊行為反應(yīng)——縮腮反射可作為學(xué)習(xí)記憶研究的行為變更的明確指標(biāo)。利用新發(fā)展起來的細(xì)胞電生理學(xué)、細(xì)胞生物化學(xué)、細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)、膜生物物理學(xué)等一系列先進(jìn)技術(shù)，充分發(fā)揮還原分析的特點(diǎn)，坎德爾對(duì)海兔進(jìn)行了嚴(yán)密、系統(tǒng)、深入的學(xué)習(xí)、記憶突觸機(jī)制的研究，不僅準(zhǔn)確地繪出了行為反應(yīng)的神經(jīng)線路圖．還闡明了分子水平的事件。研究發(fā)現(xiàn)，像海兔這樣簡(jiǎn)單的動(dòng)物也具有兩種學(xué)習(xí)形式：習(xí)慣化(habituation)與敏感化(sensitization)學(xué)習(xí)。(1)習(xí)慣化，當(dāng)重復(fù)施予一種刺激時(shí)，海兔的自然反應(yīng)——縮腮反射逐漸減弱乃至消失，這意味著機(jī)體放棄無意義的反應(yīng)，這是通過學(xué)習(xí)得來的；
(2)敏感化，是指?jìng)�害性刺激的存在使海兔的縮腮反射持續(xù)增強(qiáng)。這是——種比習(xí)慣化較為復(fù)雜的學(xué)習(xí)形式。海兔的習(xí)慣化與敏感化的分子水平事件是不同的。深入分析便發(fā)現(xiàn)，習(xí)慣化是由于神經(jīng)膜上的鈣離子通道關(guān)閉，鈣離子內(nèi)流減少，突觸前末梢釋放的神經(jīng)遞質(zhì)減少，使突觸后膜的興奮性突觸后電位(EPSP)下降甚至阻抑，導(dǎo)致突觸傳遞功能暫時(shí)失活。而在敏感化情況下，出現(xiàn)突觸前易化現(xiàn)象，由于神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺的釋放，激活腺苷酸環(huán)化酶，促使第二信使環(huán)一磷腺苷的產(chǎn)生，繼而使蛋白激酶磷酸化，從而對(duì)突觸活動(dòng)產(chǎn)生多方面的影響，使感覺通路再受到刺激時(shí)，導(dǎo)致更多的鈣離子內(nèi)流，引起更多的神經(jīng)遞質(zhì)釋放，突觸后電位(EPSP)隨之增大，致使突觸效能增強(qiáng)。從海兔腹神經(jīng)節(jié)觀察到的這種典型的突觸可塑性變化是研究方法上的一個(gè)極大的進(jìn)步�？驳聽柕墓ぷ鲗⒑暧^的行為變化與細(xì)胞分子水平的事件巧妙地結(jié)合起來，在細(xì)胞分子水平上又將電變化與化學(xué)變化結(jié)合起來，將細(xì)胞間的信息傳遞與細(xì)胞內(nèi)的生化過程聯(lián)系起來，導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶的神經(jīng)生物學(xué)研究的重大突破。

　　總之，坎德爾利用海兔作為研究學(xué)習(xí)記憶突觸機(jī)制的天然模型，揭示了簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)記憶突觸機(jī)制的一些基本規(guī)律，為高等動(dòng)物和人的學(xué)習(xí)記憶的研究帶來了新的啟迪。正如坎德爾自己所說：“雖然某些較高級(jí)的精神活動(dòng)是更高級(jí)的動(dòng)物的復(fù)雜腦所特有的，但是現(xiàn)在清楚的是，被看作是精神過程的事物的基本特征，僅可在很少數(shù)的神經(jīng)元的活動(dòng)中觀察到�！� “這在哲學(xué)上和技術(shù)上都將是有趣的”。25

　　坎德爾對(duì)低等無脊椎動(dòng)物所作的研究是誘人的，但是科學(xué)家最為關(guān)心的是，在較高等動(dòng)物的復(fù)雜神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)是否也能進(jìn)行這類研究。1973年英國(guó)神經(jīng)生物學(xué)家布利斯特終于發(fā)現(xiàn)并研究了哺乳動(dòng)物的長(zhǎng)時(shí)程突觸增強(qiáng)效應(yīng)，提供了較高等動(dòng)物腦內(nèi)突觸可塑性的一個(gè)模式。布利斯特首先在麻醉兔腦的一個(gè)部位(海馬)上發(fā)現(xiàn)26，當(dāng)以一個(gè)或幾個(gè)頻率為10次—12次／秒、串長(zhǎng)10秒—15秒及頻率為100次／秒、串長(zhǎng)3秒—4秒的電刺激為條件刺激作用于海馬的傳人纖維，繼后用單個(gè)刺激測(cè)試，發(fā)現(xiàn)海馬細(xì)胞的電活動(dòng)明顯改變：群體鋒電位(population spike)及群體興奮性突觸后電位(population EPSP)的振幅均增大，前者潛伏期縮短，呈現(xiàn)突觸傳遞效能的明顯增強(qiáng)現(xiàn)象。由于其增強(qiáng)的持續(xù)時(shí)間不是幾分鐘，而是長(zhǎng)達(dá)10個(gè)小時(shí)以上，布利斯特稱之為長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(Long Term Potentiation)，簡(jiǎn)稱LTP。后來布利斯特又在非麻醉兔的慢性實(shí)驗(yàn)中觀察到LTP可持續(xù)3天27。這一結(jié)果引起高度重視。隨著研究方法的改進(jìn)，已觀察到持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的LTP，有的長(zhǎng)達(dá)10天，甚至2個(gè)月。由于這一突觸傳遞效能增強(qiáng)現(xiàn)象如此顯著，又是在與記憶密切相關(guān)的海馬中獲得的，不少科學(xué)家考慮LTP效應(yīng)可能是一種記憶機(jī)制，反映突觸水平上的信息貯存過程。

　　接踵而來的問題是，LTP作為學(xué)習(xí)、記憶的神經(jīng)機(jī)制的可能性如何?科學(xué)家為此進(jìn)行了精心的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，開始了有益的探索。(1)將整體行為實(shí)驗(yàn)與微觀LTP變化結(jié)合起來。有的研究者將32只幼鼠與32只衰老老鼠分別編組，訓(xùn)練它們完成特定的學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)現(xiàn)衰老鼠與幼鼠記憶能力的差異可顯著地反映在其LTP反應(yīng)的強(qiáng)度上，表明記憶能力與LTP的相關(guān)性28。這類實(shí)驗(yàn)從一個(gè)側(cè)面提示LTP與習(xí)得行為密切相關(guān)。(2)直接研究條件反射過程中的LTP變化。發(fā)現(xiàn)條件反射的建立過程與以LTP為指標(biāo)的突觸效率提高的程度呈平行關(guān)系。這類研究為條件反射的宏觀研究提供了微觀物質(zhì)基礎(chǔ)的某些根據(jù)。(3)進(jìn)一步探討LTP與記憶痕跡的聯(lián)系。發(fā)現(xiàn)兔在建立以聲音為條件刺激的經(jīng)典瞬膜條件反射時(shí)，海馬的電活動(dòng)與LTP十分類似，揭示LTP或LTP樣現(xiàn)象也許是聯(lián)想性學(xué)習(xí)(associative learning)時(shí)海馬突觸可塑性的基礎(chǔ)29。目前LTP研究正逐漸向腦的更高部位發(fā)展，已有報(bào)道在幼貓大腦皮層視區(qū)首次成功地記錄到LTP，并進(jìn)一步研究了誘發(fā)LTP產(chǎn)生的最佳聯(lián)合刺激參數(shù)30。除了突觸傳遞的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)以外，1982年，日本著名神經(jīng)科學(xué)家伊藤正男又在小腦浦氏細(xì)胞突觸上發(fā)現(xiàn)突觸傳遞的長(zhǎng)時(shí)程抑制(Long Term Depression)現(xiàn)象31，簡(jiǎn)稱LTD。這是另一種腦內(nèi)突觸可塑性的表現(xiàn)。小腦的LTD效應(yīng)對(duì)于理解小腦在學(xué)習(xí)中、特別是運(yùn)動(dòng)技巧性學(xué)習(xí)中的重要作用很有意義。鑒于LTP的微觀研究可能成為一種記憶鞏固的機(jī)制，它正在成為神經(jīng)科學(xué)的熱點(diǎn)，目前正向分子水平、網(wǎng)絡(luò)水平、系統(tǒng)水平三個(gè)層次迅速發(fā)展。這三個(gè)層次及其相互關(guān)系的研究進(jìn)展，可望為闡明學(xué)習(xí)、記憶的神經(jīng)機(jī)制帶來新的突破。

　　總之，學(xué)習(xí)、記憶的宏觀行為分析與微觀的神經(jīng)元、突觸可塑性研究正在走向結(jié)合，這是學(xué)習(xí)、記憶研究的新特點(diǎn)，具有重要的方法論意義。沒有巴甫洛夫在宏觀領(lǐng)域的條件反射開拓性研究以及他提出的暫時(shí)神經(jīng)聯(lián)系等概念，學(xué)習(xí)記憶的神經(jīng)生物學(xué)研究是難以起步的。沒有從卡哈到康諾斯基、赫布的科學(xué)假說，學(xué)習(xí)、記憶時(shí)腦內(nèi)發(fā)生了什么變化就不會(huì)那么集中到神經(jīng)元、突觸方面來。沒有坎德爾、布利斯特等人的可貴實(shí)踐，學(xué)習(xí)、記憶研究就不會(huì)找到可靠的、深入到微觀領(lǐng)域的突破口。從無脊椎動(dòng)物到哺乳動(dòng)物的突觸傳遞效能變化的研究證實(shí)了“神經(jīng)元的某些性質(zhì)有可能為經(jīng)驗(yàn)所改變”32的預(yù)言，也為巴甫洛夫宏觀條件反射學(xué)說增添了細(xì)胞、分子水平的新證據(jù)，從而把學(xué)習(xí)、記憶研究推向新水平，為學(xué)習(xí)、記憶的研究提供了一個(gè)令人信服的微觀還原與宏觀描述研究方法的互補(bǔ)例證。宏觀描述與微觀還原各具特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，在研究方法上是彼此排斥的，但對(duì)于完整地闡明學(xué)習(xí)、記憶的規(guī)律與機(jī)理又是彼此補(bǔ)充、互相聯(lián)系．缺一不可的。

　　2．從“思維”在硬件中流動(dòng)看不同學(xué)科研究方法的互補(bǔ)

　　如前所述，(點(diǎn)擊此處閱讀下一頁(yè))

　　當(dāng)腦研究對(duì)突觸和神經(jīng)元的膜的知識(shí)呈爆炸性更新的時(shí)候，科學(xué)家不約而同地提出了神經(jīng)科學(xué)向何處去的問題，強(qiáng)調(diào)要不失時(shí)機(jī)地研究“局部的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是如何聚合組成大規(guī)模的神經(jīng)元系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)諸如感知、運(yùn)動(dòng)控制、情緒以及記憶等高級(jí)功能的”，而這些問題“不能用單個(gè)細(xì)胞結(jié)構(gòu)或物質(zhì)分子的發(fā)現(xiàn)來加以解決”33，即不能由還原論者的觀點(diǎn)來加以解決。從而提出了腦研究呼喚新理論、新技術(shù)的問題，強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)水平上克服還原分析的局限性，求得腦研究的新發(fā)展。這實(shí)際上涉及到不同學(xué)科研究方法上的互補(bǔ)的問題，從某種意義上講，也包含著還原論方法與整體論方法的互補(bǔ)問題。

　　要對(duì)腦的各組成神經(jīng)單元在時(shí)間—空間的復(fù)雜關(guān)系上構(gòu)成的系統(tǒng)或整體進(jìn)行研究，便不能僅限于對(duì)個(gè)別真實(shí)的天然模型的研究。這需要不同學(xué)科研究方法的互補(bǔ)，吸收計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能科學(xué)的新技術(shù)，建立以系統(tǒng)科學(xué)為基礎(chǔ)的相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并通過計(jì)算機(jī)模擬以求得具有普遍意義的理論層次的新突破。

　　從麻省理工學(xué)院腦科學(xué)系的新設(shè)置可以充分反映出不同學(xué)科研究方法互補(bǔ)的新趨勢(shì)。麻省理工學(xué)院繼成立生物信息處理中心后，1986年又率先成立了腦和認(rèn)知科學(xué)系34。其中腦科學(xué)則由分子神經(jīng)生物學(xué)、系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)、計(jì)算神經(jīng)科學(xué)及神經(jīng)和內(nèi)分泌調(diào)節(jié)四部分組成。系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)強(qiáng)調(diào)的是，運(yùn)用一般系統(tǒng)科學(xué)的方法從宏觀的、各部分的相互關(guān)系的角度來研究腦和神經(jīng)系統(tǒng)。該院的這種學(xué)科配置是一種跨學(xué)科的不同研究方法的互補(bǔ)，其中計(jì)算機(jī)模擬是一種極有利的工具。

　　此外，從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的新進(jìn)展也可看出不同學(xué)科研究方法與成果的互相補(bǔ)充、互相促進(jìn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究經(jīng)歷了曲折的道路。早在1943年心理學(xué)家麥克卡洛奇和數(shù)學(xué)家匹茨合作提出了形式神經(jīng)元的數(shù)學(xué)模型(M-P模型)，開創(chuàng)了神經(jīng)科學(xué)理論研究的先例，促使世界上眾多實(shí)驗(yàn)室為模擬動(dòng)物和人腦的感知與學(xué)習(xí)能力作出努力。但由于多種原因，這種努力收效甚微，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究從60年代中后期開始進(jìn)入長(zhǎng)達(dá)20年的“冰河期”35，直至20世紀(jì)80年代中期，才重新出現(xiàn)新的高潮。以往的數(shù)字計(jì)算機(jī)離腦的真實(shí)工作情況相距極遠(yuǎn)，一條信息存貯到一個(gè)特定的地方，每個(gè)貯存單元有一定編址，各單元之間在信息的內(nèi)容上毫不相關(guān)，一切按串行處理，確定無誤。但近年來神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的研究較多地考慮了腦的特點(diǎn)，因而易于為神經(jīng)科學(xué)家所理解和接受；
但又不同于腦的真實(shí)神經(jīng)元之間的關(guān)系，也就便于在計(jì)算機(jī)上模擬。這樣，它與以往的計(jì)算機(jī)工作原理是不同的。這一轉(zhuǎn)變的科學(xué)背景正是由于多學(xué)科理論、方法互相滲透的結(jié)果。一是隨著非平衡系統(tǒng)的自組織理論、大量元件聯(lián)合行動(dòng)產(chǎn)生有序宏觀表現(xiàn)的協(xié)同學(xué)等等的提出，人們對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)加深了認(rèn)識(shí)；
二是神經(jīng)科學(xué)日益受到重視，特別是在視覺系統(tǒng)中揭示出來的信息加工的普遍原理(側(cè)抑制、視覺感受野概念、信息處理的平行加工及層次觀點(diǎn)等)也給人工網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)帶來新的思路。

　　令人矚目的事件是，1982年美國(guó)物理學(xué)家霍普菲爾德發(fā)表論文，提出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一種數(shù)學(xué)模型，并研究它的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)36。霍普菲爾德用一組非線性微分方程來描述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信息處理過程。他還提出聯(lián)想式記憶的動(dòng)態(tài)過程，并指出這種記憶方式取決于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各元件之間的聯(lián)系強(qiáng)度，而不是在一個(gè)神經(jīng)元上存貯—個(gè)信息單元。這是很有意義的，它與從卡哈到赫布關(guān)于學(xué)習(xí)、記億是由于神經(jīng)元之間的突觸聯(lián)系強(qiáng)度的改變的設(shè)想是一脈相承的，并使之具體化了。霍普菲爾德的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型從系統(tǒng)功能角度強(qiáng)調(diào)組成單元的集體功能表現(xiàn)，已經(jīng)初步顯示出按內(nèi)容尋址的某種聯(lián)想記憶性質(zhì)，這顯然不同于現(xiàn)有數(shù)字計(jì)算機(jī)的工作方式。在研究網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特征時(shí)，霍普菲爾德證明了在對(duì)稱型聯(lián)系矩陣的情況下，網(wǎng)絡(luò)在平衡點(diǎn)附近的穩(wěn)定性。他把網(wǎng)絡(luò)的各平衡點(diǎn)設(shè)想為存貯于該網(wǎng)絡(luò)中的信息，那么網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性保證了這一系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)隨著時(shí)間的推移而趨向于這些穩(wěn)定點(diǎn)之一。這種情況類似于人的記憶和回想過程中總是把性質(zhì)類似的事物聯(lián)系在一起。于是，這種網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)類似聯(lián)想記憶，即從穩(wěn)定點(diǎn)附近的狀態(tài)包含的部分信息最終可找到記憶的全部信息。這種方式把信息存貯于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之中，是一種分散的貯存方式，這種方式對(duì)個(gè)別元件的失效并不敏感，因而有較好的容錯(cuò)能力。這種新型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上把神經(jīng)科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合起來了，人們從霍普菲爾德模擬神經(jīng)元相互作用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中似乎看到了“思維”在這些“硬件”中流動(dòng)37。用人工網(wǎng)絡(luò)首次顯示了集體運(yùn)算性質(zhì)(collective computational properties)，其中包括聯(lián)想記憶性質(zhì)，即按內(nèi)容尋址性質(zhì)(content-addressable)。這一顯示不同學(xué)科研究方法互補(bǔ)的新成果，使神經(jīng)計(jì)算機(jī)更注重向人腦功能靠近，為最終揭示學(xué)習(xí)與記憶的機(jī)理、闡明思維的本質(zhì)提供了新的思路和手段。

　　不同學(xué)科研究方法的互補(bǔ)，使計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能科學(xué)與神經(jīng)科學(xué)日益靠近，互相滲透�！霸谛陆�有關(guān)小腦的研究中，已經(jīng)產(chǎn)生了既具有局部的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，又具有全面的控制系統(tǒng)特征的模式”，從而成功地“描述了小腦系統(tǒng)的某些基本特征”38。這種模式是實(shí)驗(yàn)家與理論家相互影響、密切合作的產(chǎn)物，雖然還是初步的，還需要改進(jìn)與發(fā)展，但它已開始觸及各種局部網(wǎng)絡(luò)與神經(jīng)元系統(tǒng)在較高級(jí)功能中的作用問題，這是一個(gè)真正的進(jìn)步。

　　結(jié) 束 語(yǔ)

　　玻爾的互補(bǔ)原理為解決生命科學(xué)領(lǐng)域的古老哲學(xué)爭(zhēng)端——還原論與反還原論之爭(zhēng)找到了一條綜合統(tǒng)一的途徑。還原論與反還原論，特別是其研究方法的互補(bǔ)，不僅得到現(xiàn)代科學(xué)的支撐與充實(shí)，也為腦研究的理論與實(shí)踐不斷予以證明。由著名科學(xué)家倡議，由美國(guó)國(guó)會(huì)命名“1990年1月1日開始的十年為腦的十年”39，預(yù)示了90年代神經(jīng)科學(xué)可能取得一系列的突破。腦研究向何處去?向著綜合互補(bǔ)的研究方向繼續(xù)前進(jìn)，它需要多個(gè)學(xué)科在各個(gè)水平和層次協(xié)同攻關(guān)的共同奉獻(xiàn)，它需要與計(jì)算機(jī)科學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)、人工智能科學(xué)相互作用，它需要與哲學(xué)、人文科學(xué)互相滲透。面對(duì)近年來腦研究中在細(xì)胞分子水平的微觀還原研究呈爆炸性增長(zhǎng)的新趨勢(shì)，美國(guó)生理學(xué)家莫爾根說得好，“不管用什么技術(shù)或在哪一層次進(jìn)行研究，生理學(xué)家都應(yīng)持整合的，而不是還原論者(reductionist)的觀點(diǎn)”40。這絲毫也不意味著他排斥還原方法，而是把它放在一個(gè)恰當(dāng)?shù)奈恢�，并告誡“在系統(tǒng)水平工作的生理學(xué)家必須充分了解細(xì)胞和分子水平的進(jìn)展；
而研究分子機(jī)制的生理學(xué)家也應(yīng)能把自己的資料綜合到系統(tǒng)功能的原型中去理解。”41莫爾根在這里以極概括的形式深刻地表明了腦研究中所應(yīng)遵循的還原論方法與整體論方法互補(bǔ)的原則。他的思想與玻爾的主張不謀而合。本文可以說是對(duì)他的這一見解的正確性和及時(shí)性的論證。在這個(gè)意義上，筆者認(rèn)為，莫爾根的觀點(diǎn)代表了許多杰出科學(xué)家的共識(shí)與愿望，為腦研究的大步向前指明了方向。

　　參考文獻(xiàn)與注釋

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　　8 M．波拉尼：《生命的不能還原的結(jié)構(gòu)》，《外國(guó)自然科學(xué)哲學(xué)摘譯》1975年第2期。

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　　10 戈革：《尼爾斯·玻爾和他的互補(bǔ)原理》，《自然辯證法通訊》1987年第5期。

　　11 L．羅森菲爾德：《量子理論的基礎(chǔ)與互補(bǔ)性》，《科學(xué)與哲學(xué)》1985年第3期。

　　13 盧鶴發(fā)：《哥本哈根學(xué)派量子論考釋》，上海：復(fù)旦大學(xué)出版社1984年版，第118～119頁(yè)。

　　14 戈革：《尼爾斯·玻爾——他的生平、學(xué)術(shù)和思想》，上海：上海人民出版社1985年版，第319頁(yè)。

　　15、16 馮·貝塔朗菲：《一般系統(tǒng)論基礎(chǔ)、發(fā)展和應(yīng)用》，北京：清華大學(xué)出版社1987年版第5l、52頁(yè)

　　17 H．H．岡恰連科：《現(xiàn)代進(jìn)比論的整體功能與辯證法》，《自然科學(xué)哲學(xué)問題叢刊》1985年第4期。

　　18 尹·普里戈金等：《從混沌到育序：人與自然的新對(duì)話》，上海：上海譯文出版社1987年皈，第274～275頁(yè)。

　　19、20、21、22、23、32 R．E.Broke等著：《中樞神經(jīng)系統(tǒng)電生理學(xué)》(神經(jīng)生理學(xué)手冊(cè)4)，譚德培等譯，上海：上�？茖W(xué)技術(shù)出板社1986年版，第245～246、248頁(yè)。

　　24 E．R．Kandal：Molecular Biplogy 0f Learning Modulation 0f Transmitter Release，Science，218：433-443，1982．

　　25 E．R．Kandal：《小系統(tǒng)的神經(jīng)元》，《科學(xué)》中譯本，1980年第1輯(神經(jīng)生物學(xué)專輯)；

　　26 T．V．P．Bliss el al：Long-lasting Potentiation of Synaptie Transmition in the Dentate Area of the Anaesthetized Rabbit Following Stimulation of the Perforant Path，J．Physio1．232：331，1973．

　　27 T．V．P．Bliss et al：Long-lasting Potentiation of Synaptic Transmifion in the Den-tate Area ofthe Unaesthetized Rabbit Following Stimulation of the Pefforant Path，J．Physi01．232：357，1973．

　　28 黃彥猷：《腦內(nèi)突觸可塑性的一個(gè)模式》，《生理科學(xué)進(jìn)展》1985年第4期。

　　29 金觀源：《突觸可塑性與學(xué)習(xí)、記憶機(jī)制》，《生理科學(xué)進(jìn)展》1989年第2期。

　　30 韓太真：《長(zhǎng)時(shí)程突觸增強(qiáng)效應(yīng)的研究》，《生理科學(xué)進(jìn)展》1990年第1期。

　　31 梅鎮(zhèn)彤：《學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)機(jī)制》，《生理科學(xué)進(jìn)展》1987年第1期。

　　34 姚國(guó)正等：《麻省理工學(xué)院成立腦和認(rèn)知科學(xué)系》，《生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展》1987年第3期。

　　35、36 汪云九等：《神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究和神經(jīng)計(jì)算機(jī)研制》，《世界科學(xué)》1989年第7期。

　　37 郭愛克：《對(duì)大腦與思維關(guān)系的新認(rèn)識(shí)》，《生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展》1987年第3期。

　　39 王書榮：《九十年代是腦的十年》，《生理通訊》1990年第3期。

　　40、41 H．E．Morgan：《美國(guó)生理學(xué)會(huì)一百年》，《生理通訊》1988年第2期。

　　(原載孫小禮主編：《現(xiàn)代科學(xué)的哲學(xué)爭(zhēng)論》

　　北京：北京大學(xué)出版社2003年第2版)

　　附注：對(duì)受篇幅限制所作的刪節(jié)進(jìn)行了恢復(fù)。

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