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心理学 | 知行合一与预测大脑

小老虎 2024-03-20 11:49:58

“知行合一”通常被视为儒家哲学特别是王阳明思想的核心原则。王阳明的“知行合一”强调道德实践的重要性,认为知识不仅是对道德规范的认识,也需要通过实际行动展现。中国哲学在知行问题上有着丰富的积累,对知与行的先后、分合、轻重、难易等问题进行了深入的探讨。相比之下,西方哲学在早期通常更侧重于知识与行动的分离,强调理论与实践之间的区别,如笛卡尔(R. Descartes)对知觉和行动之间关系的分析,认为行动必须被理解为对事件知觉的结果。然而,作为近代哲学史上一个重要的流派,实用主义的“行动转向”形成了一个最为关注行动和现实生命、从生命出发强调认知与行动、理论与实践统一的认识论和哲学进路。实用主义的代表人物皮尔士(C. S. Peirce)、詹姆斯(W. James)、杜威(J. Dewey)等均强调知觉和行动相统一的重要性。实用主义的这一基本思想在认知科学,特别是在预测大脑(predictive brain)模型与预测加工(predictive processing)范式中获得了有力的回应。

心理学 | 知行合一与预测大脑

神经科学家弗里斯顿(K. J. Friston)在“自由能原理”(free-energy principle)的基础上,提出预测加工理论来解释人脑的功能、知觉的过程以及行动的作用。生命系统需要对抗热力学第二定律所预测的熵增,这一目标的达成意味着有机体需努力降低和减少环境中的不确定性和意外事件,为此大脑必须进行计算以最小化“震惊”(surprise)并整合自由能。就此而言,基于表征(即模型)的预测是所有认知和智能形式的核心机制,大脑本质上是在生成、测试和优化内部模型,以预测下一个即将到来的状态。根据预测加工理论,有意识的知觉不是一个被动将传入的感官信号整合起来形成一个连贯内部模型的合成器,相反,大脑的活动是具有前瞻性的,知觉是自上而下的预测和自下而上的信号之间复杂互动的结果。一个高度简化的解释是,知觉涉及更新内部模型,以更好地适应感官输入,而行动涉及改变感官输入,以更好地适应预先存在的模型。

预测加工理论认为,对有机体而言,孤立的表征是没有意义的,表征总是行动导向的,表征与行动始终处于认知—行动循环或认知—行动的辩证统一体中。可见,无论是哲学思想自上而下的考量,还是认知科学自下而上的探究,知行合一都是人类活动的必然结果。当代认知科学和认知心理学的发展为我们了解知行合一的底层机制、更好地洞察大脑如何处理信息并引导行动创造了条件。层级结构是预测加工理论的核心,在这一多层结构中,每一层都会产生预测(先验)。不同层级中的先验在抽象程度和时间参考上各不相同,底层预测处理细节丰富、短期内快速变化的感知觉元素,顶层预测加工相对稳定、较为长期的元特征。神经科学对默认模式网络(default mode network, DMN)的研究为层级结构的假设提供了佐证。

功能性磁共振成像(fMRI)通过对血氧水平依赖(BOLD)信号的分析确定了DMN的特征与分布。DMN在静息态时显示出高代谢活动和血流量,但在目标导向的认知过程中耗氧量却减少了。换言之,这是一个高级分布式系统,其活动与负责处理任务相关或刺激绑定的皮层活动相关,这种模式反映了大脑功能的默认模式和功能相关的生理基线。DMN涉及的区域包括内侧前额叶皮层(medial prefrontal cortex)、后扣带回皮层(posterior cingulate cortex)、下顶叶(inferior parietal lobule)、外侧和下颞叶皮层(lateral and inferior temporal cortex)以及内侧颞叶(medial temporal lobes)等。卡哈特-哈里斯(R. L. Carhart-Harris)等人指出,一方面,DMN的主要节点在功能和结构上是相互连通的;另一方面,DMN的神经元活动与另一个大规模的内在网络即注意系统呈反比关系。DMN包括诸如内侧前额叶皮层等高级皮层节点,它与次级皮层系统和其他相关联的多模态皮层,特别是负责情绪学习和记忆的系统,交换神经元信号。许多证据表明,DMN的激活会抑制较低级系统的活动。DMN的存在及其活动模式与预测加工的模型非常一致,来自较高皮质区域的反向连接可以使较低区域的自由能最小化。

预测加工系统将自上而下的预测和自下而上的感官输入相匹配,先验的预测和实际的输入之间的差异产生可量化的预测误差。随着时间的推移,不断最小化预测误差的结果是系统的先验准确性持续提高,从而能够对内、外部刺激作出更充分的预测。并且,根据环境和待完成的任务,大脑还会动态调整预测误差信号的权重。一方面,预测加工的层级结构将被动地“知觉世界”和主动地“创造世界”结合起来,允许大脑构建自己对来自外界的感官样本的先验期望;另一方面,行动被视为大脑预测的一种方式,通过改变世界以符合其预测来减少预测误差。例如,运动控制实验显示,人们的动作往往预先计划并优化,以达到预期目标。此外,知觉和行动在大脑中是互动的,每个过程都影响另一个过程。神经成像研究显示,感觉和运动区域在执行任务时相互激活。

综上所述,在预测加工的框架中,知觉和行动系统不是彼此分离的,相反,它们是彼此整合的。通过主动推断(active inference)这一整合机制,更新对输入信息的评估,减少并避免“震惊”,以及通过作用于环境改变输入的双重策略,共同实现最小化预测误差的目标。例如,即使是非常简单的动作,如重复抓握同一物体或将手张开放在物体上,也能调动神经机制用于区分两种普通动作。行动规划是一个普遍存在的过程,它涉及许多大脑区域,无论动作多么轻松自如。与简单的动作相比,复杂的动作、新颖的情境和动态的情况可能需要更高的解码精确度。例如,我们如何顺畅地拿起桌上的马克杯、伸手按下电梯按钮或抬起手臂遮挡雨水。尽管我们的动作是如此流畅和自动,但许多大脑区域仍能反映出完成动作所需的准备工作。预测是熟练行为和简单手部动作的基础。虽然我们毫不费力地完成了抓握动作,但运动计划是由横跨视觉、体感、运动和认知系统的无数信息支持的。因此,对即将发生动作的预测主要基于我们日常体验到的几种神经信号。尽管腹侧流区域专门从事形状的视觉识别,而背侧流区域则专门从事躯体感觉和运动加工,但根据由视觉和非视觉(运动学和运动)信息诱发的大脑信号,我们利用腹侧流和背侧流区域的活动模式对行动准备进行了可靠的解码。神经科学家摩纳哥(S. Monaco)等人的研究结果表明,视觉、记忆和躯体运动信息同样会影响背侧流和腹侧流区域的活动模式,从而影响运动计划的表征,并允许预测跨领域的行动意图,而与视觉信息的可用性无关。总之,日常生活中视觉信息与躯体运动信息之间的紧密联系使得我们可以根据背侧流和腹侧流中的视觉和非视觉输入来预测行动意图。正如哲学家克拉克(A. Clark)所总结的,根据主动推断的原则,主体会以某种“主动寻求大脑所期望的知觉后果”的方式移动身体或感受器,尽管拟合方向不同,但这种解释认为知觉和行动不存在任何计算上的差别,即知行本质上是合一的。

现代社会背景下,知行合一的哲学理念对于促进个体发展、弘扬中华优秀传统文化以及倡导实践导向的学习都具有重要的启发和指导作用。践行知行合一不仅需要对这一理念的认同,也需要对知觉—行动互动机制的深入把握。认知神经科学有关知觉和行动底层机制的研究,能够为认识论的实践转向、中国传统知行哲学的现代转化以及当代认知科学的哲学反思等奠定更坚实的科学基础。

(本文系国家社科基金重大项目“马克思主义认识论与认知科学范式的相关性研究”(22&ZD034)阶段性成果)

(作者系杭州电子科技大学心理健康研究所副教授;中国人民大学哲学与认知科学交叉平台研究员)

本文标题:心理学 | 知行合一与预测大脑

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