心脑科学研究的早期模式

        The Early  models of Mind-Brain Scientific Research

            ---心与灵魂的讨论

·              Discussion of Mind-Soul

                     都世民（Dushimin)

                        一. 引言

最近借阅了四本书都与小宇宙探索有关，按现代人说法叫生命科学，生命科学中以心脑科学研究最为复杂。这四本书是：

1.，[德]克劳斯，迈因策尔  著，复杂性思维----物质、精神和人类的计算动力学；

2.《北大讲座》编委会  编，北大讲座精华集（科学）；

3.曹军，冯清等编著，现代人看中医：趣谈中医药及全息；

4.南怀瑾选集（第七卷），南怀瑾  著述，复旦大学出版社有限公公司出版发行，fupnet@ fudanpress. Com ， http://www. fudanpress. Com，2012年9月第1 版第23次印刷。

这四本书特点：有西方学术界观点；有中国现代学术界观点；有中医学术界观点；有中国佛学界观点。虽然不能代表各方面观点，但是对比一下进行讨论，还是很必要的。这是笔者探索小宇宙进入比较深入的层面的起点。

首先应该将大脑看成是复杂系统，小宇宙中最复杂的器官是人的大脑。称人体是小宇宙就是体现这“复杂系统”的含义。这样说应该没有争议。为什么这样说呢？应该先探索我们人类祖先是怎样研究的。

书【1】对西方国家早期研究进行了较为详细的介绍，最早是古希腊。中医起源约是2000年前。而佛学是2500年前。这是时间跨度。为什么作此对比？是因为科学网常有专家讨论[5]中国落后100年；中国1500年没有科学；中国古代有无科学等。笔者为此也想搞明白，首先讨论得有共同语言，必须搞清楚什么是“科学”？查来查去没有统一名词标准，说法颇多，这词起源什么年代没有人说明白，是一千年还是一千五百年，无人考证。因此这种讨论不可能有结论，不如仔细作些研究，不闭门造车，看不起西方国家，也不盲目崇拜西方国家。这样会客观一些。

             二.复杂系统非线性动力学能做什么？

书【1】主要阐述用复杂系统非线性动力学为脑建模，概述以下几点：

1.在复杂系统框架内，大脑的模型是非线性动力学的复杂细胞系统。

2.精神状态（例如模式识别、感情、思维）的形成，可解释为大脑集合体中（宏观）序参量的演化，序参量是由远离热乎衡的学习策略中，神经细胞的非线性（微观）相互作用引起的。在神经生物学和认知心理学的最近研究中，科学家甚至推测：

   1）意识和自我意识的形成取决于自反映神经的“元细胞团”的产生率。

   2）弗洛伊德的无意识，被解释为某些注意状态的序参量的（部分）关闭。

   3）做梦和情绪也是受非线性动力学支配的。

3.复杂系统探索方式是不能解释精神是什么。但是，在一定条件下可以为某些精神状态的动力学建立模型。甚至原则上也不排除为意向性行为建立模型。

4.复杂系统不需要将大脑比喻成电脑中的中央处理器。用这种虚构的中央处理器来解释大脑没有必要。

5.微耳和富有嘲笑意味的观察是过时了，这种观察没有发现人体中有任何灵魂，甚至经过上百次的解剖还是没有发现人体中有任何灵魂。

6.精神气质被理解为复杂系统的一种整体状态，它是由部分的局域非线性相互作用引起，但是不可能被还原为其部分。也就是说由上向下的还原论研究方式不可取。

7.用复杂神经网络的非线性相互作用来为人的感知和思维的形成建立模型。

心身过程是如何运作的，在一定条件下是如何自然进化的。

下面回顾早期的心灵哲学和神经生理学史。从柏拉图的灵魂到拉美特利的“人是机器”。

用熟悉的已知的东西为未知的“灵魂”建模

1.早期的神话和宗教信念都试图解释人类生活的世界，人的欲望、恐惧、愤怒和想象力，如同自然界的强制力那样，支配着人的生活世界。意识，或心灵、精神、灵魂，都是生命所经历的，似乎在人死后就“离开”了躯体。

2精神或意识状态被假定为“灵魂”的特殊实体，或某种类似的东西，是它们形成人的意向性行为。这些理解面临的困难问题是：

1）灵魂在人的驱体内什么地方？通常的回答是：它遍布于身体中，或者集中在某些器官中，例如心脏和肺部。

2）尽管这种惊奇“事物”的效应显然是真实的，但是它像上帝或幽灵那样，是看不见、抓不住的。

3一些思想家把“灵魂”看作诸如“气”或“火”这样的物质，因为“气”和“火”被认为是最精细、最轻的物质形式。

4阿那克萨哥拉看来，精神是运动和有序的原则，也是生命的元素。

5赫拉克利特看来，灵魂如同火焰，由宇宙的规律（逻各斯）所控制。灵魂，如同火，被水浇灭！“灵魂死后变成水”。

6.毕达哥拉斯派哲学家把人的灵魂或精神解释成物质性的精质，把灵魂想象为非物质的思想（如数字和关系）。换言之，灵魂是用数学的比例关来建模的。

7.亚里土多德认为理念是人对形式的抽象，形式在自然中(in re)发挥作用。灵魂被描述为活物的形式（“实质”），不与物质分离。灵魂是人体中的一种潜能。人的机体看成为一个整体。

8.德谟克里特认为，“灵魂”仅仅由特殊的物质（不可观测的）原子来定义。

以上是五种理解。

                  三.早期的大脑分析模式

1.早期的医学思想家、毕达哥拉斯派学者克罗顿的阿尔克迈翁，他看来是第一位把感觉和思维定位在大脑的古希腊思想家.

2.亚里士多德认为心脏是意识的场所，而大脑仅仅是用空气来进行冷却的运行机制。

3.希波克拉底认为：大脑是“意识(sunesis)的信使，并告诉它发生什么”。

4.柏拉图看来，所有人在获得任何经验之前,都有某种永恒的先验知识。

5.阿维森纳建立了一个医学学派，在手术、药理、治疗和康复中都留下了令人印象深刻的活动。

6.亚里土多德和斯多亚传统中，已经发现了神经系统的解剖学。盖仑相信，神经把心灵普纽玛输送到肌肉，从而引起运动。心灵普纽玛不仅是像空气那样的物质，也是一种生命精灵，在当时有关人的意识问题的科学讨论，总是被宗教意识形态所掩盖，长期以来，解剖尸体也是相当危险的事情。这里译文普纽玛有无编码的意思不清楚。

7.笛卡儿主导了二元论的本体论，把精神和物质，灵魂和肉体严格分开。把人体(res extensa)看成是一台物料机器，是按照力学和几何定律构造的。笛卡儿的理论没有考虑心与身的相互作用。他假定，人的机体的各个器官，都是由大脑中的精神所引导。人的精神支配着身体。

笛卡儿相信：所谓“动物精灵”的细微光粒子在神经通道中快速运动，把来自大脑的输入信息传递给肌肉.与自然界中的所有机械效应相反，人的精神可以自发决定运动的方向。笛卡儿在《心灵的激情》一书中，试图把害怕和热爱等所有情绪状态,都看作被动的物理效应，都由外部事件引发。如果在笛卡儿的机械模型中，用生化物质和电生理效应，如激素和神经递质，来取代动物精灵的粒子，那么他的这种神经活动概念就接近现代的分析法。笛卡儿的分析法就是没有考虑非物质的精神所起的作甩，也就是缺少心的作用。

8.偶因论哲学家马勒布朗什看来，所有的因果关系都是不可思议的。是神-上帝赋予的因果作用。斯宾诺莎把笛卡儿的心和身的二元论归结为单一实体的一元论。上帝就是万物的唯一实体。自然、精神和身体的一切外表，都仅仅是宇宙“实体”的属性（“状态”）。

9.按照复杂系统研究方式，莱布尼茨提出最瞩目的精神哲学。与其自然哲学相联系，莱布尼茨的宇宙与笛卡儿和斯宾诺莎的宇宙相反，是由无数的实体（“单子”）构成的，这些“单子”相当于空间中不同点的观察，或多或少地透视了整体。因此，单子被看作一种类似灵魂的实体，被赋予了感知和记忆，但是其意识的清晰程度有差别。从现代的观点看，莱布尼茨的类似灵魂的实体显得有些奇怪，它们具有感知和记忆，具有或多或少的生机。

在具有或多或少复杂性的自动机框架中，用单子论来建立模型却不困难。莱布尼茨提出，每一实体都可以用一种单子的自动机来建立模型，自动机的不同状态相应于单子的不同感知。实体的意识程度是用其复杂性程度来度量的，标志着单子状态空间和信息处理能力的大小。这一模式与宁波大学钟振余老师的模块化运行方式有些类似。[9]

10.休谟的联想心理学理论。他主张自然界没有因果关系，精神也没有因果关系，只存在感觉—印象的无意识的联想反映，感觉—印象如闪电和雷鸣那样，以关联的方式呈现。大脑无意识地形成感觉—印象。

11.康德认为感知不是大脑对外部世界的被动反应。而是主动处理信息的过程，受到先验预期的调节。康德的认识论中，把因果模式的原因限定由物理经验确定和检验。康德的认识论可以解释为现代认知科学的重要先驱。

12.现代认知科学假定，由认知模式整理大量经验材料。但是，与康德相反,认知模式可以在历史发展中发生变化，正如相对论中从欧几里得空间转变到非欧几里得空间所表明的。

13.斯宾诺莎主张精神的一元论，跳出笛卡儿的二元论，而拉美特利却支持唯物主义一元论。笛卡儿有关灵魂的实体(rescoggitans)的假设被认为是多余的.

14.弥勒坚持一种特殊的神经能定律，该定律要求每一神经都具有其自身特定的能量或品质。他发现，感觉可以由机械或化学、热、电等因素所激发的。弥勒坚持了非物质的动物精灵的概念。动物精灵是不可能测量的，因为速度太快。

15.亥姆霍兹偏向于能量守恒定律，他认为能量可以转化，但不能创造或消灭，而生命的非物质的能量超出了守恒定律，这是没有意义的。人的驱体可以看作能量从一种形式变换为另一种形式的机械装置，而无需特殊的力或精气。化学反应可以产生机体所有物理活动和热。肌肉的活动是由化学和物理变化所实现的。亥姆霍兹测量了神经传导速度，这个速度甚至比声速还要慢，

16.埃米尔·杜布瓦—雷蒙(1818-1896)证明了神经效应，实际上是一种电的活动波，（此处译文是电流还是电波，差异很大？）当时可借助显微镜发现独立的细胞体和纤维。把神经活动和大脑看成是神经细胞（“神经元”）的复杂系统，具有复杂联结网络。20世纪初，开始描述神经元之间的信息传递。从一个神经元传送到另一个神经元。这个时期没有突触概念引入。

17.威廉，詹姆斯坚持达尔文主义的进化论，认为大脑并非是进行抽象思维形成的，而是在进化中形成的。他认为大脑在进行算术演算和形式逻辑推导时,似乎能力很差。但是，形成概念和联想的能力，提出好的猜想和假说，具有显著特征。詹姆斯提出联想的机械模型，是大脑皮层的功能。对后来的联想神经网络有启发。詹姆斯不熟悉计算机辅助建模，但是他抓住了复杂系统探究方式的基本理念，即复杂的事件是由大量子联想构成的，这些子联想是通过诸如突触这样的基本机制联结起来的。

以上是西方国家对脑建模的早期模式。下面讨论有关问题。

                         四.有关问题讨论

1.心与灵魂的讨论

早先笔者以为灵魂之说是中国独有的，在反伪科学思潮中将灵魂的说法看成迷信，很少有人涉及。尽管辞海中有此说法，也少有讨论。在佛学《金刚经》、《心经》、《楞严经》中都是说“心”，不提灵魂这个词，也没有“脑”这个词。

南怀瑾先生对“心”的讨论颇多，例如，“心即是佛，佛即是心。”星云大师说：“佛在我心中”。西方国家实际上是把灵魂看作心，找不到心。上面提到心在哪里？

南怀瑾先生在【4】中指出：

《楞严经》开始“七处征心，八还辨见”，佛与阿难的对话，问：“心”在哪里？往返讨论了七点，心不在内，不在外，也不在中间，然后佛告诉阿难，心在哪里。《楞严经》卷一：云何两种？阿难，一者无始生死根本。则汝今者，与诸众生，用攀缘心，为自性者。二者无始菩提涅槃，元清净体，则汝今者，识精元明，能生诸缘，缘所遗者。由诸众生，遗此本明，虽终日行，而不自觉，枉入诸趣。”

我们为什么自己不能明心见性，因为无始以来，我们生命中有一个东西在作用，就是攀缘心，一个念头接一个念头。一般人错把这个攀缘心认为是“心”，等于西洋哲学家笛卡儿所说的：“我思故我在”。我思故我在，只是普通人的思想观念，但却错了，不是本“心”。要怎么样才对呢？“无始菩提涅槃，元清净体”，佛说这个心是现象，是本体所起的作用。生命的本心、本能叫菩握，又叫本体。佛说一切众生都找不到这个心，为什么？因为“色杂妄想”，生理反应跟着心理的妄想，起交互作用，然后在里头“想相为身”。其实我们这个身体之中还有一个躯体，就是自己思想所聚成的自己。那个思想聚合一些外缘，变成你身体里的一个躯体。

《楞严经》里，佛讲这内外七处都不是心，佛说以你自己为本心，向外面扩展，扩大到整个虚空，都是你心里头的东西。换句话说，内外七处也都是心。内外七处都是什么心？是心的用，不是心的本体。心的本体被攀缘心杂念盖住了，所以找不到本体真心。人死以后真心还在，攀缘心随驱体回归自然界。真心到那里，这涉及轮回之说。

有一位荷兰籍的大师在德国很轰动，皈依他的科学家、大学教授等都有。这位大师的父母是开悟了的，有神通。这位大师三岁就晓得前生，也开悟了，二十几岁就当大师，现在还不到三十五岁，长得如佛相。这些大师都有相当的修养功夫，反而我们中国人，无论在佛教方面，或做功夫上，儒释道三教的修养，都不如人，所以决不要闭户称王。【4】p171

如今灵魂出窍的讨论多了起来，百度网上有相当多照片，想否定它不容易，想肯定它又无法重复，通过解剖更不可能找到。从文[1]共50万字，584页的长篇论述中，仍然不能解决精神问题，实际上就是佛学中论述的心仍然解决不了。

在我国出版的各类词典中，不少词典将“心”解释为心脏器官。这与佛学说法不同。另外，人体器官对应的汉字是以“月”为偏旁。“心”不是器官。所以文字上不宜将“心”解释为心脏器官。

西方国家思想家把“灵魂”看作诸如“气”或“火”这样的物质，这与中医经络说的“气”和“上火”的说法有些类似。这“气”和“火”是看不见的。

2.关于心-脑科学建模的基本思路

1)是自上而下还是自下而上

这个问题是浙江大学教授童勤业提出的，“研究脑是自上而下还是自下而上进行合适?”一开始笔者认为是从宏观向微纳层面还是从微纳层面向宏观层面研究脑。这是建模必须确定的基本原则之一。[6]

杨雄里院士在答记者问中，阐述了意识问题是脑科学研究难点。“大脑的产物——我们的思维，能不能理解大脑本身，这个问题在科学界是有争议的”,“我们现在开始对原来是精神的东西,从细胞和分子水平上有所了解，但这种了解是有局限的。当分子组成神经细胞以后，就不同于这些分子单纯的组合；不同的神经细胞，组成了一个神经网络后，就不单纯是这些神经细胞的性质的总和。当这些不同的神经网络最后组成我们的大脑后，更不是这些单个神经网络的单纯组合。在这里用哲学上还原论的分析方法，有局限性”。[7]

还原论是自上而下的研究方式，扬院士认为有局限性，文[1]是持否定意见，认为还原论是还原不了的。可是有的院士认为自上而下和自下而上两种研究方式能接轨，实际上是不可能的。笔者跟踪电磁辐射对人体危害的研究几十年，最终无有定论，这就是还原论的研究方式。想得出结论难！

昌增益先生在文[2]中指出：“过去一百多年，尤其在分子水平研究生命现象时，一直用的都是还原论。那么有的人就问，还原论就这样一直传承下去还是要回到整体水平？这是我们要思考的下一个问题！那么我们最好回到体内。怎么回到体内？”，“如果人工化学合成一个细胞中的所有分子,不知要用多长时间。所以，将体外观察获得的知识应用到解释体内现象需要特别小心，体外观察到的是不是在体内就一定也是那样呢？所以如何开展生物体内现象的研究，是目前生命科学研究所面临的一大挑战。”“生命现象是一个整体，一个复杂系统，如果把它分开，就不再是一个整体。像一个细胞，如果弄碎，它就不能像以前那样进行很有规律的分裂增殖,而产生新的细胞了。所以分开以后与它们存在于整体内的状态是会有差异的，这是我们时常需要意识到的一个问题。”

2)最复杂的大脑结构

许智宏院士在文[2]中指出：人类对自身的研究是最不透彻的，而对自身的研究中，对大脑的研究又是最最不透彻的。大脑是由几百亿个神经元组成的一个庞大的信息处理系统，它通过复杂的网络结构，为人类提供语言、记忆、认识、情感等高级神经功能。它是生物体中最复杂的结构。关于大脑神经元数量说法较多，有千亿、百亿、数十亿等说法，显然这个数字有不确定性。

文[1]中指出：19世纪，生理学家发现，依赖于个体细胞的神经系统显示出诸如感觉、视觉和肌肉运动等宏观效应。这些细胞通过引发电流或对电流作出反应，从而能够接收和传送信号。显然，神经系统和大脑是自然界进化中的最为复杂的系统之一。人的大脑中至少有100亿个神经细胞（神经元）。每个神经元都接收其他细胞的输人，并把输入整合起来；产生某种输出，并将它发送给其他的神经元。输入由特定的突触所接收，输出由特定的输出线所发送，这种输出线叫作轴突。神经系统中的组织发展水平。组织的解剖学层级跨越不同的大小尺度：

从分子尺度到整个中枢神经系统(以下缩写为(CNS)。这种尺度考虑了分子(1埃)、膜、突触(1微米)、神经元(100微米)、核、环路、网络(1mm)、皮层、映射(25px)、系统(250px)和整个神经系统CNS(1m)。大脑可储存的信息相当于藏书1000万册的美国国会图书50倍，大脑神经功能细胞之间每秒可完成的连接可达l000万亿次.

3)定性与定量

昌增益先生在文[2]中指出：最初的生物科学研究都是定性的。譬如，不同的细胞中有哪些蛋白质、核酸等等。然而我们知道物质的量的多少也决定着物质所起的作用，所以我们要思考用定量的方法去研究。这就要用数学的方法来描述这样的过程，像细胞的分裂、个体的发育、语言思维形成以及记忆的过程等等。我们正在思考能不能用数学的语言描述，编一个程序，写一个方程式，或者看到一个基因组就能根据其细胞中DNA的排列,组成推测是什么生物，预测它怎么发育，等等。可是文[1]己给出相关的定量分析模式。看来国内外有一定差距。

4)复杂性和稳定性

童勤业教授提出的:脑是稳定系统还是不稳定系统?脑是确定系统还是不确定系统?[5]

现代复杂系统具有多功能、多任务、多阶段、多状态、高可靠、长寿命、小子样以及复杂相关性和高度不确定性等特点，对这些系统的可靠性进行描述和定性定量分析越来越困难。传统的系统可靠性技术通过对复杂系统的结构和功能进行简化，根据所获得的近似的简单系统解决复杂系统的可靠性问题，有时会导致难以接受的误差,甚至荒谬的结论。

人体是稳定的平衡系统，在建模中必须考虑这一因素，一旦人体失去平衡而不稳定时，就会产生疾病，如果建模考虑了这一因素，这种模式得到验证就会有更好地实用价值。目前笔者尚未见到国内外专家讨论这一问题。

5)中医是哲学不是科学的论点对吗？

文[3]是多位国医推荐的这本“现代人看中医：趣谈中医药及全息”新书，书中指出：中医是哲学不是科学。如果说中医起源于哲学，中医起于2000年前，而中国哲学才1000来年。中医名家 孙思邈生于隋开皇元年（公元581年），卒于唐永淳元年（公元682年），享年102岁。他是继张仲景之后，中国第一个全面系统研究中医药的先驱者，一生著书八十多种，其中以《千金要方》、《千金翼方》影响最大，两部巨著60卷，药方论6500首。我想这本书推荐者不可能不知道这些，怎么会产生如此论点，令人费解。 孙思邈通老、庄及百家之说，兼好佛典。不难看出中医与佛学有缘。

南怀瑾先生在文[4]中指出：佛在说《法华经》时有一个譬喻，佛是大医王，能医众生之病，能救众生之苦。佛开的是什么药方呢？中药？西药？佛在《药草喻品》中说：大地一切都是药。这个世界没有哪一样不是药，只要认得了病，吃对了药，任何东西都可以治病。

说中医是哲学是不科学，从何说起？灶心土能治病，外国人会信吗？不可能信。事实证明它能治病，因为它是经过实践证实的。现代人有些迷信现代科技，迷信微纳层面发现，看不起自己祖先留下的宝贵遗产，其实中药有不少是医生自已用身体试出的结论。屠吆吆先生和她的团队就是这么做的。所以我们现代人既要学习别国先进的东西，千万不要忘记传承和发扬传统文化。希望作者和推荐者能关注这方面意见。

应当指出：心脑建模应考虑中医的整体观，及经络学说提出的思路。

由于篇幅限制暂讨论到此。

参考资料

[1].复杂性思维---物质、精神和人类的计算动力学，[德]克劳斯，迈因策尔  著

曾国屏 苏俊斌译，上海辞书出版社，2013.12。

[2].北大讲座精华集（科学），著作责任者：《北大讲座》编委会  编

责任编辑：胡利国，出版发行：北京大学出版社《北大讲座》编委会，2015.1.址： http://www．Pup．cn  新浪官方微博：@北京大学出版社。

[3].曹军，冯清等编著，现代人看中医：趣谈中医药及全息，中国医药科技出版社，学术顾问：朱良春，专业指导：郑志坚  罗大伦  李  智，2014.

[4].南怀瑾选集（第七卷），南怀瑾  著述复旦大学出版社有限公公司出版发行，蓉:fupnet@ fudanpress. Com ，  http://www. fudanpress. Com，2012年9月第1 版第23次。印刷

[5]说中国古代有无科学 , 2015-5-11 22:35,发表于《科学》2015年第5期,

本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-2534476-889440.html  此文来自科学网吴国盛博客

[6]童勤业,神经信息学研究中碰到的几个问题,本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-261566-908774.html  此文来自科学网童勤业博客

[7]访中国科学院上海生理研究所杨雄里院士,2000年第5期（新版第15期）Newton -科学世界.

[8]58度爱恋,药王孙思邈 ,光明网论坛.

[9]管窥人类大脑的自检功能,来自科学网,2015-11-3 11:01,本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-1724380-933031.html  此文来自科学网钟振余博客.