认知神经科学——当代心理学研究的热点

[吴天准]

认知神经科学兴起于20世纪90年代，是认知科学和神经科学相结合的新生儿。认知神经科学的研究任务在于阐明认知活动的脑机制。人类大脑如何调用各个层
次上的组件，包括分子、细胞、脑组织区和全脑去实现自己的认知活动，是认知神经科学拟回答的根本问题。认知科学理论发展对该命题的迫切要求和神经科学的
巨大成果，使科学家着手认知神经科学命题成为可能。
认知科学的核心学科分支——认知心理学、心理语言学、人工智能和人工神经网络的研究都取得了重要进展，但又都发现在自己的研究领域内出现许
多难点，必须在人脑认知活动机制中需求答案。例如，认知心理学和心理语言学研究中，信息加工的并行和串行方式，外显机制和内隐机制，基于经验和知识的认
知活动和靠灵感、顿悟的认知活动，其脑机制有何异同？在人工智能和人工神经网络的研究中，物理符号的离散表征和运算原理，与亚符号连续运算原理之间存在
何种关系？人工神经网络的学习机制为何需要千万次训练，而人类的观察模仿学习则一看就会？这些问题都尖锐提到认知科学各个分支学科发展面前。人类社会发
展对智能信息系统越来越高的要求和技术难题之间的矛盾，使认知科学迫切希望有一个新生儿来继承自己未竟的事业。
神经科学在过去的几十年取得了令人瞩目的进展。生物医学构像技术特别是近年功能性磁共振成像可以用于对于人类认知活动的研究；脑事件相关电
位、脑磁图和高分辨脑成像等生理学方法，可以为人脑认知功能研究提供许多新的数据；分子神经生物学和细胞神经科学，为人脑认知障碍和动物认知行为提供脑
内机制的许多科学数据，包括动物的学习障碍和某些基因序列的关系。这些都使神经科学有资格孕育一个径直研究认知活动脑机制的新学科。传统神经科学的某些
分支，吸收了认知科学的理论和神经科学的新技术，就可以成为新学科分支的组成部分。神经心理学、心理生理学、生理心理学、神经生物学、行为药理学等都是
这些传统神经科学的分支。一经吸收了认知科学和神经科学新理论和新技术，这些传统学科得到新生，于是，认知神经心理学、认知生理心理学、认知心理生理
学、认知神经生物学、计算神经科学等逐渐形成。
目前，在认知神经科学的基本理论和方法学上，都取得了不少进展，同时也存在不少问题。在理论方面，智能的本质和意识的起源是认知神经科学的
基本重大理论问题。认知科学理论发展的历程，经历了三个不同的阶段，出现了四种大的理论体系：物理符号论、联结理论、模块理论和生态现实理论。这四个理
论分别与认知神经科学中的检测器与功能柱理论、群编码理论、多功能系统理论和基于环境的脑认知功能理论相对应。认知神经科学的这些理论，有些可以分别用
于分析不同层次机制中，它们之间并无根本对立或排他性；但有些理论观点则很难相容，例如，神经元理论中特化细胞与群编码观点就各自有自己的实验事实依
据。在方法学上，认知神经科学包括两大类互补的研究方法：一类是无创性脑功能（认知）成像技术，另一类清醒动物认知生理心理学研究方法。前一类方法中又
分为脑代谢功能成像和生理功能成像两种；后一类方法中包括单细胞记录、多细胞记录、多维（阵列）电极记录法和其他生理心理学方法（手术法、冷却法、药物
法等）。尽管这些方法为人类科学增添了许多光彩，但远未满足认知神经科学研究的要求。例如，脑认知成像技术可以为我们对认知过程的脑功能形成直观的图
像，然而这种图像仅可提供结构或区域性功能关系，对于细胞水平的机制显得过分粗糙。由上述可见，作为当代心理学研究热点的认知神经科学，是否能够继续闪
现光辉，有待于进一步的历史验证。