Jianjun 孫
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神經科學研究的困惑
建斌
神經科學是研究腦的結構和功能的科學，通過記錄神經電信號的變化來解釋行為和心理的生物學基礎，是神經科學研究的主要方法和思路之一，其背後的哲學依據是進化論和無神論的，即任何複雜過程包括思維和情感的基礎不但是物質的，而且是可還原的。在神經科學領域，則表現為任何腦的功能活動都可以還原為神經元的電活動，而電活動的本質是離子流的跨膜流動， 所以可以說行為和心理的生物學基礎實質上是離子流的不同運動模式。
用這種思路進行動物的神經科學研究顯示了其合理性和科學性。動物的各種行為，例如感覺信息處理，覓食，擇偶，行為決定，位置導航等都可以在腦皮層的不同區域找到與其相關的碼，即神經元的電活動模式的變化。實際上，應用電生理記錄的方法，已經在很大程度上擴展了我們對腦功能的認識。甚至有的科學家認為，如果某種行為或心理不能用電生理來解釋和觀察的話，那它就不是一個真實的現象，也不是一個科學問題。
動物的研究結果，可以在一定程度上來推演人類大腦的功能。比如鼠類的海馬和人的海馬有著類似的功能，它們都和記憶形成和位置導航密切相關。盡管人類大腦和動物腦有結構和功能上的相似性，但人類大腦結構更為複雜，神經元數量巨大，而在功能上則出現了質的飛躍，例如語言，高級情感，邏輯思維等功能的出現。而這些人類所獨有的功能，即便是最高等的靈長類動物也不具備。那麽，這些人類所獨具的功能是否也可以用傳統的神經科學的思路和方法進行研究呢？
這個問題實際上還沒有答案。盡管功能磁共振可以對人腦的功能進行觀察，但由於人的情感、思維和意識等心理活動是一個流動著的快速變化的過程，對其很難進行量化，而目前又很難對人類大腦進行直接的電生理記錄。如果按照進化論和無神論的思想，人的心理過程盡管複雜，但其本質也可以歸結為神經元的電活動，那麽從事神經科學研究的人員和進行寫作的筆者的思維過程，都可以還原為神經元電活動，用神經元電活動去研究和解釋它本身，想要把它說清楚，是不是有點揪著自己頭發想要上天的感覺呢？
那麽，是否有一種超越於物質和時空的精神之類的存在呢？探討這個問題可能已經超出了科學的範疇，但仍可能在科學研究中找到一些提示。比如在大腦皮層功能定位研究中，人們發現不同的感覺模式相對著一個特定的皮層區，在某個特定的皮層區，又有著非常精確的功能定位。比如，人類感覺皮層定位於中央後回，而在中央後回內，感覺反應區又呈現為一個倒立的人形分布，即頭部在下而腳部在下。神奇的是，在人的頭部，又呈一個正立分布，即眼睛在上而嘴部在下。為什麽感覺區在這裏而不在其他區域？為什麽要以倒置的人形分布？當然可以說這是一種隨機的演變和選擇，並不承載任何信息；但另一方麵也可以想象這種精妙的設計體現了某種高級智慧的存在。再以網格細胞的研究為例，網格細胞是存在於內嗅皮層的一種與位置導航密切相關的細胞，每一個網格細胞會在空間的固定位置點放電，當把這些放電的位點連接起來後，會形成一個規則的三角形網格結構。不同的網格細胞有不同的網格模式，當記錄電極從背側向腹側移動時，不同網格細胞所產生網格間距由小變大，即放電點之間的距離變大，而且是以固定倍數的增加。網格細胞的這種放電模式對於動物計算自己在空間的位置起著關鍵作用。問題是，網格細胞這麽一種精確的放電模式從何而來？這種已經精確到數字的高度規律的放電模式很難是通過後天的學習而來，它很可能是一種預設的機製。通過這麽一種大腦內預先存在的機製來賦予動物空間學習和導航的能力。而這種預先的設計有沒有背後的推動力量呢？
臨床經驗告訴我們，當物質大腦損壞或死亡後，相關的功能就會受損或消失。比如，運動區受損，則發生癱瘓，前額葉受損則產生精神障礙， 多巴胺神經元死亡就會導致生帕金森等等。但這是否可以得出物質大腦主導了所有腦功能的結論呢？其實這是一個簡單的邏輯問題，沒有A就沒有B並不能導出B就是由A所產生的結論。還有另外一種可能，比如說有一種超物質的精神存在，它和物質大腦是一個相互獨立而又相互依存的關係，舉例來說，人的大腦就像一部設備精良的高端汽車，而要使這部車完美地開動起來，還需要一個技術精湛的司機，它們既相互獨立，又融為一體，並相互影響。神經元的電活動不僅僅是物質的離子流，它同時承載並體現了超物質的智慧信息；就像車的移動一定有司機的意圖在裏麵；另一方麵，超物質的精神存在要通過物質的電活動來表現自己，就是說，如果這部車出了問題，那駕車司機的意圖也就不能得以呈現，就像人的大腦壞了，人的意識活動就不能表現出來，但這並不是說人的意識就要依賴於大腦這個物質才能存在，它們是相對獨立的。另外，人的精神或意誌可以在某種情況下改變物質大腦的運動， 比如對某些成疾病的心理治療，這就好像一個好的司機可以使自己的車更加完美，而壞的司機則可能造成車本身損壞是一個道理。
如果真如以上所說，那麽神經科學傳統的以神經元電活動來解釋一切腦功能活動的研究模式就會受到挑戰。就像對車子本身的結構和行駛特點了解的再多，也隻能在有限程度上了解駕駛司機的某係特點或習慣，而不可能認識司機的本體一樣。人類對大腦的結構和功能可以有越來越深入的了解，但對它所承載的某些信息的奧秘，則不可能通過現有的研究方法獲悉。比如，人類特有的理性，情感，思辨、認知和決定能力，道德感等，它們均在某種程度上表現在神經活動中，但又不能完全由神經元電活動來解釋，它們具有超越的性質。
行文至此，也許就要引出宗教的問題。那麽科學能否擺脫宗教的存在呢？ 愛因斯坦說過，“沒有宗教的科學是跛子，沒有科學的宗教是瞎子”。這似乎是在說，探索真理需要科學和宗教的結合，因為真理不僅存在於具有規律的物質世界中，也可能存在於這種規律性背後的某種智慧當中，它是難以用科學手段來解釋的某種神秘力量。愛因斯坦這句話可能尤其適合於探索人類大腦奧秘的神經科學研究，因為神經科學的研究對象涉及了外在的物質大腦和由與它密切相關的內在的精神和意識。引用康德的一句話作為本文的結尾：“有兩種東西，我們對它的思考越是深沉和持久，它們在我們心靈中喚起的讚歎和敬畏就會越來越曆久彌新，一是我們頭頂浩瀚燦爛的星空，一是我們心中崇高的道德法則。它們向我印證，上帝在我頭頂，亦在我心中”。
謝謝回複，科學和宗教在方法上確實有差別，但從動機上來說都是對真理的訴求。如果說，除科學之外別無真理，那麽一切的宗教都可以被扔進曆史的垃圾了。可事實也許並非如此?
宗教之存身正是對於不可見之事的堅信，如果可見可證則為科學
理性，思辨。
另外一條就是身體結構。動物的身體就是為地球的大自然量身定做的。如果沒有人類的存在，各種動物、植物，各層食物鏈都會有條不紊的運作。可人類的身體完全不適應野生的大自然。但靠著人造物頑強而舒適的活下來，美其名曰人類文明。人類數量急劇膨脹，破壞了原有的自然麵貌。倒不如說是外族入侵而喧賓奪主。
請你進一步說明我們頭頂上的天文學又是什麽樣的宗教？伊斯蘭教？佛教？基督教？