蒋柯 | 功能-结构关系与心脑问题的解决方案

心理学的底层逻辑与框架（笔会）

The Underlying Logic and Framework of Theoretical Psychology (Forum)

　特约主持人：张建新

张建新，中国科学院心理研究所研究员、博士生导师。

主持人语：

底层思维缘起于“第一性原理”的说法。所谓“第一性原理”既可以说是物理学原理，也可以说是哲学原理，但它归根结底是一种思维方式。本笔谈邀约理论心理学界几位思想活跃的年轻才俊，并特邀请到清华大学心理系刘嘉教授，请他们畅谈“理论”“原理”“纲领”和“范式”等底层逻辑和框架对心理学研究的重要作用。

总体而言，人们现在已经开始认识到，“如果没有某种概念框架，个别观察结果在很大程度上仍然是孤立的，其意义也往往是神秘的，甚至是无用的”。进行底层理论思考，是心理学必修的功课。比如，普通心理学知识告诉我们，物质决定精神，大脑结构决定大脑功能；但是，若理论的思考告诉我们，反过来的顺序，即功能先于结构的可能性也是极大的，这是否会促使研究进入一个新的方向？一头扎进认知神经科学实验中，而不去理会认知科学哲学已经经过了三代理论的更迭，甚至根本不去想未来发展的可能路径，使我们的研究多是重复和验证他人，而极度缺乏创新性。人工智能的发展也是如此，只知道使用现有的软件平台和程序做“码农”，而不去关心最底层的“0、1”二值逻辑这一智能科学的第一性原理，自然也会使我们在人工智能领域只能做个小跟班，只做改良之事，而无创新之能。当西方心理科学被引进中国之后，始终还没能很好地与中国文化和中国人血脉融合起来，因此当下的心理学知识仍然缺乏“本土”力量。我们或许可以从中国儒释道关于心性的哲学思辨中汲取本土的力量，比如建构起一套以道德为本的儒家正念体系心理学学说。当然，更值得中国心理学认真思考的是，马克思主义哲学在心理学学科理论中的当代布展，在中国几乎是内隐地缺席的。我们对西方心理学主流方向是否太过于无批判地追逐了？

希望心理学研究者沉下心来，能够时不时地跳出“庐山本地”，多加关注“理论心理学”，去熟悉和把握科学与人文背后存在着的底层逻辑和底层框架，以便识得“庐山全面目”，从而源源不断地做出创新性的心理学研究成果。

功能-结构关系

与心脑问题的解决方案

蒋柯

温州医科大学精神医学学院教授

目录

功能-结构关系与心脑问题的解决方案

一、心与脑

二、功能与结构

三、功能在逻辑上先于结构

四、功能塑造结构

五、心塑造脑

       2015年，吉他手帕特·马蒂诺（Pat Martino）在接受采访时说：“大脑能把你带到你想去的地方，但它终究不是你自己。”马蒂诺是爵士乐的传奇人物，因脑部疾病被切除了70%的左侧颞叶，但是，他依然保持着精湛的吉他技艺。研究者表示，马蒂诺的案例表明，大脑具有极大的可塑性和优化代偿的能力。脑卒中会导致偏瘫、认知功能损伤等症状。传统的治疗理念是尽可能从解剖结构上恢复病人受损的大脑区域。如果这部分区域已经坏死，则相应的运动或认知功能则无法恢复。在受损的脑组织无法恢复的情况下，病人的活动能力、认知功能有没有可能通过行为训练得到恢复呢？针对神经性肥胖的传统治疗手段是切除病人的部分胃。手术治疗对病人的健康本身就是一个损害，并且手术费用昂贵；是否可能不做手术，仅仅通过心理机能的训练就达到同样的效果呢？上述案例虽有差异，却都涉及同一个问题：“心与脑的关系是什么？”

 一、心与脑 

      在本文的语境中，“脑”对应了具有空间广延性的物理性存在，通常是指有机体的中枢神经系统，在特定的论述中也可以作为整个身体的代表。在本体论意义上，脑是一种结构。相应地，“心”与“自我”“意识”等相关概念具有等价的意义，是“非空间广延性”的存在。

　　进入20世纪以后，笛卡尔的二元论遭遇了诸多批判，笛卡尔关于“心”的定义也逐渐被放弃。詹姆斯的机能主义将心定义为脑的“功能”；赖尔则从“事件”和“素质”的角度来言说心和脑的统一性；塞尔论证了“脑产生心”的还原论主张；当代认知神经科学则明确将心定义为神经活动的表达方式。在这些论述中，心不再是作为一种与物理结构平行的心理结构而存在，而是被当作脑或脑的活动所派生出来的某种功能性表达，或者“素质”。

 二、功能与结构 

      我们不得不承认，还原论在今天的心灵哲学和心理学研究中占据了主流的话语权。认知神经科学的研究取得了不少诱人的成果。我们也要看到，由于对心脑关系的错误理解，即在功能-结构逻辑关系上的倒置，不可避免地导致了还原论的先验悖论。①

① 详细的讨论参见《认知神经科学还原论预设的困境与可能的出路》，载于《苏州大学学报（教育科学版）》2017年第2期。

      功能与结构是一对本体论层面上的概念。结构描述了事物存在的时空分布特征；功能则描述了事物存在的意义或价值。用常识的语言来表达，结构是关于一个事件或一个物品的构成成分以及构成关系的分析；功能则是描述了这个事件或物品可能实现的效用。结构是可以被重复地观察和测量的，而功能必须在运动过程中才能体现出来。通过对结构的考察来言说功能是更容易被人们接受的一种思维方式。例如，人们可能比较容易接受这样的说法：因为人类拇指处于与其他手指相对的位置，所以，人类的手才适合做出精细而准确的动作。这种判断表达了：在功能和结构之间，结构在逻辑上先于功能。因此，脑在逻辑上先于心，于是有了“脑产生心”的判断。

 三、功能

       在逻辑上先于结构

      但是，“结构在逻辑上先于功能”是一个错误的判断。

      首先，在本体论的意义上，结构必然面临如何被设计和被制造的先验追问。根据物理学的熵增定律，一个系统在缺乏外力干涉的条件下，总是趋向于熵值增加。这意味着，如果没有一种超越性的外在干预，一个系统性的结构不会自发地形成；而已经形成的结构则会逐渐趋于无序。当我们在物理学的意义上讨论结构时，总是把结构的形成当作一个预设前件，无须思考结构本身是如何形成的。但是，当我们从生物学层面上来思考生命结构的形成和演变过程时，就没法不考虑结构的生成性问题。例如，达尔文的自然选择学说遭遇的一个严重的质疑是：自然选择这样的随机过程如何能塑造脑或眼睛这样复杂精密的器官？显然，哪怕是最简单的生命，从生理构造到活动形式，都充满了设计感，令我们无法相信如此复杂的生命结构完全是通过自然选择过程自发地形成的。因为结构总是“被设计、被创造的”。如果结构不是神创造的，那么，只能是功能“创造”了结构。

　　当我们将功能作为结构的逻辑先在，前面所提到的质疑都可以被消解了。

　　结构的出现是为了执行某种功能，即是结构服务于功能的目标，而不是结构决定了功能的实现。在这样的逻辑关系下，结构的出现就拥有了可理解的发生性前提。例如，人类的手之所以拥有这样的结构，是为了满足手应该执行的功能，拇指才逐渐转移到对立面；类似地，海豚不是先有了鳍才开始适应水中游泳，而是为了适应水中游泳，四肢才逐渐演化成了鳍。基于这样的逻辑，自然选择理论所面临的质疑也可以得到回答：自然选择过程的作用对象是有机体的适应性功能，而功能塑造了相应的生理结构。② 因此，我们应该追问的是：自然选择如何作用于功能，而不是去问结构是如何形成的。

② 详细的论证参见《进化而来的心理是功能还是结构》，载于《华东师范大学学报（教育科学版）》2014年第2期。

 四、功能塑造结构 

      为了回答自然选择如何作用于功能的问题，我们需要先排除关于功能的含义的一个误解。

　　功能的含义常常被通俗地表达为“能派什么用途”。正是这种通俗的表达往往引发了关于“功能”的误解，即把“功能”理解为“服务于某种既定目标的执行手段”。于是，自然选择对功能的作用也会被错误地解释为是某种形式的目的论。实际上，自然选择既不是目的论也不是决定论。③

③ 参见《自然选择理论在行为研究中的核心概念辨析》，载于《自然辩证法研究》2009年第5期。

      自然选择通过“适应”作用于有机体的生存与繁衍。而“适应”本身并不是有目的的。适应意味着有机体与环境互动过程中的“平衡—去平衡—再平衡”过程。这个过程是有机体与环境之间的互动与建构，不需要另一个超越性的存在来干预与控制。例如，蜜蜂筑蜂房时，两只蜜蜂分别从两侧塑造蜡膜，而蜡膜在凝固过程中因张力的作用自然形成了六边形的结构。这个精巧的蜂房结构并不是经由先验设计而形成的，它只是蜜蜂的活动、蜡膜的张力等因素相互作用而成形的自然结果。在排除了自然选择的目的论与决定论误解以后，我们可以理解，功能作为一种适应性，是在有机体与环境的互动过程中“发生的”（genetical）。因此，功能本身是具有发生性的，不需要先验的设计者。

      功能如何塑造结构呢？

　　可能会有这样一种误解：结构是某种实在的东西，而功能则是非实体性的。用功能来约束结构似乎就陷入了反唯物主义的立场。对于这种看法，我们必须要说明，功能与结构二者都不是某种实在，而是对实在的本体论属性的描述。对于世界上任何一个实在，我们都可能用功能和结构两种属性来描述它。所以，在功能与结构之间定义不同的逻辑顺序并没有背离唯物主义的立场。

　　在生物学的层面上看，结构通常描述了有机体的某种实体性的属性。这些结构性的特征具有显著的实在性；而功能则没有对应的实体，只能在脑的活动过程中体现出来。作为实体的脑的结构性特征，如果离开了其活动性，其作为脑而存在的意义和价值也就不同了。当脑是活着的时候，其作为脑而存在的意义才能得以体现；如果脑死亡了，虽然其结构没有显著的变化，但是作为脑而存在的意义也丧失了。因此，有机体实体存在的意义是由其功能来限定，而不是其结构限定的。认知神经科学的工作希望通过神经系统的结构来解释其功能，当然是会遭遇理论上和逻辑上的障碍的。例如，爱因斯坦的大脑，在生前能产生如此伟大的理论思想；但是当他去世以后，研究者保留了他的大脑，却没有发现爱因斯坦的大脑与普通人大脑存在显著差异。这表明，要从脑的结构性特征去反推脑的功能性表达是行不通的。

　　自然选择学说通过适应性与有机体生存和繁衍的概率差异来解释了功能对结构的塑造机制。个体因为基因变异而获得了某种特定反应模式，如果这种反应模式刚好具有更好的环境适应性，那么这个个体将获得更好的生存和繁衍机会。于是，这种特定反应模式对应的基因就获得了更大一点的传播概率。经过若干代的选择，某种特定基因型就成了这个物种的典型结构而被保留下来。

　　2019年，Moore的团队通过表观遗传学的研究表明，有机体后天的经验可以重新塑造基因，并将经验记忆遗传给后代。[6]早在20世纪早期，皮亚杰就系统性地研究了生物的表型复制（phonecopy）现象。他发现生物个体因后天因素产生的表现型变异可以反过来作用于基因型，并成为稳定的遗传特质。皮亚杰用主客体之间的“平衡-建构”来解释表型复制为什么会发生。皮亚杰首先假设，有机体与环境之间的互动是一个“平衡—去平衡—再平衡”的动态过程。当平衡失去时，有机体必然要做出某种调节来恢复平衡，这种调节即是“适应”。一开始，有机体的表现型先验地受到基因型的调节。当表现型与环境发生冲突，导致去平衡，表现型就会在环境压力下做出适应性调节。例如，长壳蜗牛生长在湍急的水流中壳会变得比较短。表现型的改变同样也会引发表现型和基因型之间的去平衡。这种去平衡进一步导致基因型的适应性调节——这就是表型复制，即表现型的改变被固定到基因型中，并遗传给下一代。

 五、心塑造脑 

      基于功能在逻辑上先于结构的框架，以及心对应于功能且脑对应于结构的前提，则有了“心塑造脑”。这是对还原论心脑关系的解构，是对“脑产生心”的否定。在功能逻辑上先于结构的条件下，心脑逻辑关系得到重新建构，还原论所遭遇的困难就可能被消解。当我们明确了有机体活动的功能，则能有效地预测与控制其结构性特征；反之，要从结构特征来预测与限定功能性表达则要困难很多，甚至是无法实现的。

　　来自认知神经科学的研究结果显示，对被试进行手指动作的训练可以实现对皮层结构的重组，而这种变化在训练15~30分钟时就已经开始发生了。这一类研究结论支持了“心塑造脑”的模型，也为从“心塑造脑”的角度来开展心身疾病的临床干预提供了医学的和技术的证据支持。马蒂诺在被切除了大部分颞叶以后，还能恢复其音乐表演能力，这是一个心塑造脑的现实案例。此外，新近的神经内科康复手段采取了功能训练的策略。④ 通过对病人的运动能力和知觉能力的功能性训练来改善脑卒中病人的活动能力和认知功能，并最终实现改善病人生活质量的目的。这种策略的治疗重点不在于恢复或拯救病人已经坏死的脑组织，而是强调病人的活动功能的恢复，并且通过功能性的训练，最终促进病人脑结构的功能性代偿。针对胃切除病人的脑影像观察显示，切除胃的病人食欲减退与腹侧前扣带皮质-背外侧前额叶的特定神经联结增强有关。[7]研究者尝试对神经性肥胖病人通过fMIR进行实时反馈的神经联结训练，让病人通过想象来增强腹侧前扣带皮质-背外侧前额叶之间的特定神经联结。结果显示，经过训练形成了特定神经联结的病人与做过胃切除的病人一样实现进食量的控制，有效地减轻了体重。⑤

④ 温州医科大学附属湖州第三人民医院心身科吴丹博士的团队开展的临床治疗与康复工作。2021年，吴丹博士在浙江省心身医学学术年会上报告了他们最新的临床研究成果。

⑤ 西安交通大学生命科学学院张毅研究员在2019年西安“心灵与机器”会议上报告了他们团队最新的研究成果。

　　以上案例显示，基于“心塑造脑”的模型开展的临床治疗与干预，相对于传统的治疗手段而言，更加经济、便捷，而且取得了更明显的效果。这样的结果不但印证了“功能在逻辑上先于结构”的模型，更进一步激励了在功能-结构的框架下来开展未来工作。“心塑造脑”的模型能有效应对当前心理学、教育学、认知神经科学、心身医学领域中所遭遇的诸多难题。

　　今天的认知心理学以及认知神经科学的研究只有走出了“脑产生心”的逻辑悖论，用“心塑造脑”的逻辑来整合实验设计和数据解释，才能免于笛卡尔二元论以来的心脑关系困扰。

　　总而言之，“心塑造脑”模型将是解决心脑问题的可行性进路。

参考文献

[6]Moore R S,Kaletsky R,Murphy C T.Piwi/PRG-1 Argonaute and TGF-β Mediate transgenerational learned pathogenic avoidance[J].Cell,2019,177(6),1827-1841.

[7]Li G,Ji G,Hu Y,et al.Reduced plasma ghrelin concentrations are associated with decreased brain reactivity to food cues after laparoscopic sleeve gastrectomy[J].Psychoneuroendocrinology,2019,100,226-239.

本文刊于《苏州大学学报（教育科学版）》2022年第3期，第5~8页。如有媒体或其他机构转载，请规范引用、注明出处。

往期回顾

心理学的底层逻辑与框架

图文编辑：冯怿周

责任编辑：杨雅婕

审核人：罗雯瑶

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