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心智哲學與科學的擂台賽──「大腦與意識的擂台」講座側記

心智哲學與科學的擂台賽

文/鄭凱元(哲學新媒體共同創辦人)

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左起為清華大學哲學研究所所長陳思廷、《留心你的大腦》作者格奧爾格‧諾赫夫、中央研究院院士江安世、陽明大學人文社會科學院院長鄭凱元。

在2017台北國際書展中,台大出版中心和許多學術普及組織共同舉辦「另眼看學術講座」。在2月10日當天,舉辦了兩場「大腦與意識的擂台」哲學講座,邀請《留心你的大腦》作者格奧爾格‧諾赫夫(Georg Northoff  加拿大心靈、腦造影與神經倫理學國家研究講座教授)與腦科學家江安世(中央研究院院士、清華大學生命科學院院長)對談,由陳思廷 (清華大學哲學研究所教授兼所長)擔任主持人,並由鄭凱元 (陽明大學心智哲學研究所所長兼人文社會科學院院長)擔任諾赫夫的翻譯。

第一回合:科學與哲學將如何過招?

週五台北正逢冷鋒過境,天氣冷颼颼。然而在舉辦書展的世貿一館周邊卻處處可見人潮,場內滿是來參加書展的群眾,人聲熱氣鼎沸。下午一點半在黃沙龍展位區,講座尚未開始就坐滿了聽眾,四位講者在此展開第一回合的「擂台賽」。

應襯著國際書展各種熱鬧的活動背景音,主持人陳思廷拋出本次討論的議題:我們每天被很多外來的資訊轟炸,我們的大腦如何處理這些資訊、產生意識?有一種常見的看法是認為我們是用各種感官去獲取外在資訊,然後透過神經元與神經網絡/機制將這些資訊轉化為關於這些資訊的感覺。這種看法暗示著一種化約式的想法:我們的各種感覺一一對應著大腦中特定的神經活動;感覺與意識不外乎就是大腦神經對刺激的各種反應。然而諾赫夫教授卻不認同這樣的想法——為什麼呢?

大腦與意識

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《留心你的大腦》作者格奧爾格‧諾赫夫

諾赫夫使用投影片介紹自己的研究成果與看法,來回應這個議題。他首先提問:我們自己具有豐富的、多采多姿的主觀意識與經驗,我們也知道這些事情與大腦有關;但若打開大腦,你只會看到濕答答、灰色的一團東西,看不到這些意識與經驗,要怎麼理解這種情況呢?意識是對自我的覺察與感知以及表現,我們要怎麼把意識連結到這些灰色物質上呢?

作為一個腦神經科學家,諾赫夫從大腦本身入手,研究大腦的各種神經模型——這些模型都算作是某種哲學觀點。傳統而常見的模型是把大腦看成機器,比方說摩托車(註1)。在摩托車的類比中,當開關啟動時,車子就會動;油門開愈大,車子跑愈快;熄火時,車子就停止運作。在這種模型中,行為的產生完全取決於大腦和神經元的活動,意識則沒有扮演因果角色,在說明上變得可有可無。

諾赫夫並不接受這樣的模型。他認為大腦是一個永不停歇、會有自發性活動 (spontaneous activity)的裝置。每個人大腦的自發性活動都不太一樣,雖然我們能夠感知與表徵同一個景象/世界,但他無法以聽眾的角度來表徵自己,而聽眾的大腦也各自以不同的方式來處理關於台上諾赫夫這個人的資訊。大腦之所以能夠產生意識、表徵事物,是因為大腦有個處理資訊的獨特時空結構。聽眾把講台上走來走去、做著各種不同動作的講者感知為同一個對象,是因為大腦透過這樣的結構與記憶,將這些連續但不同的資訊整合在一起。

講到這裡,諾赫夫回應了一開始所提出的問題:大腦和意識的關係是什麼?他認為,擁有如此時空結構的大腦總是以一種動態的、自發性的方式在活動,如果沒有如此的活動,就不會出現意識。

諾赫夫研究了許多喪失意識的案例,例如重度昏迷與植物人的情況。在這些案例中,人缺乏意識表現,其大腦的自發活動程度降到最低。他指出,人的行為改變對應著大腦活動的變化,比方說,你在講話時提高音量與降低音量,大腦的活動也會對應的改變。根據他的研究,大腦中線區有個皮質中線結構(cortical midline structure / CMS),特別與自我和意識有關。在該區域的應變活動必須保持一定程度的平衡;過高或過低的活動程度都可能產生精神失序。

大腦如此的時空結構意味著我們和環境時空中的特定點有著關係。有時候我們會覺得你可以閱讀他人的心理,但諾赫夫主張,那是一種常見的時空模式。事物有著各種物理屬性,比方說,音樂客觀上來說具有著特定的頻率與震幅等屬性,而你聽音樂的時候,大腦的時空結構會與這些屬性彼此互動。當大腦和音樂的時序結構有著愈多的連結時,會產生更多的意識與感受。

兩種看待意識的圖像

諾赫夫在此對比兩種看待意識的圖像。傳統西方哲學家認為意識是人最為重要的屬性,是行為的原因與主宰,構成一種超越時空、最高層次的性質。他們處理心物問題的方式就是去尋找這個特殊心靈在大腦中的(空間)位置。相較於此,諾赫夫則認為意識就是大腦的時空結構。這不是說意識就是大腦而已,時空結構指的是大腦與環境整體互動的關係與模式。根據這樣的圖像,他就不會只在大腦中尋找心靈,而是在一個更大的脈絡中去定位心靈。

大腦與世界的連結讓意識可能產生出來。如果你的大腦沒有與世界有著適切的連結—如植物人—你就會失去意識。這意味著,意識是大腦與世界互動的首要介面 (interface):它讓我們可以處理經驗資訊、做出身體表現,以及經驗到自我。有別於西方,東方的思想傳統—例如佛學與道家—則處處可見如此的想法。他愈來愈相信,大腦的運作模式比較切近東方思想所描繪的樣子,而非西方的模式。

他認為哲學和科學有著密切的關係:哲學模型指引著經驗科學的走向,模型錯了可會讓腦科學研究走錯路;另一方面,如果你不仔細比對科學的經驗資料,這些哲學概念則會漫無限制。哲學與科學需要一起進行,像是跳探戈。探戈要跳得好,除了要有能夠配合彼此節奏的舞伴,更重要的是兩者要有良好的關係。意識研究尤其需要建立在這樣的合作之上。

諾赫夫表示,他希望能夠綜合東西方的哲學思想與腦科學,解開這個謎團,了解我們為何以及如何會有意識、而非沒有意識。他最後以一個幽默的期盼做結:希望讀者可以在閱讀《留心你的大腦》一書時,不會(因為讀到頭昏眼花而)失去意識,而是增加一點意識。

來自腦科學家的回應

接著諾赫夫開啟的話題,另一位主講人江安世教授提出他的回應。江安世自述,作為研究果蠅大腦的實驗神經科學家,他的作法是從分子等基礎成份去說明大腦的構成以及意識如何從大腦發展出來。對他而言,心靈(mind)是一個哲學概念,高深而難以理解。他的研究取向是從分子、基因等科學單位做起。有別於諾赫夫嘗試從東西方哲學思想來做腦科學研究,他以孔子說過的「未知生而焉知死」來回應:在基礎研究還未見明朗的情況底下,要一步到位了解意識是怎麼回事,有些不切實際。

針對諾赫夫的說法,江安世認為這些主張描繪了一些精彩的經驗現象,給出了很多對經驗資料的聰明詮釋;雖然他可以了解諾赫夫的貢獻,卻不完全同意其結論。一開始諾赫夫提到「初階神經觸發」:刺激單一神經元可以引發一系列的反應與行動。在過去,腦科學家或許會說這種說法是錯誤的,因為這不足以產生出意識。但現在實驗神經科學家的確可以做到「刺激單一神經元而導致特定反應」這件事了——這算是「半個」實驗證據。挑戰在於,這些證據怎麼和第二個重點——人的自發性活動——整合在一起。

我們都曉得如果把自己的腦袋放在fMRI機器裡頭,我們可以看到裡頭有許多自發活動。這些活動不只每個人都不一樣,甚至在你自己的腦袋瓜裡都不一樣。這並不意味著這些活動是完全隨機性的。你甚至自己可以看到科學家如何刺激你的某個腦神經元而觸發其他的神經活動。江安世指出,這就不只是哲學,而是科學了——這一切都發生在你腦袋裡。

江安世指出第三個重點:整個大腦的神經活動是互相關聯在一起的,處於一種平衡狀態。為什麼大腦會有自發性活動並且具有多種特定功能、同時你的大腦如何將這些不同的活動整合在一起而產生(對環境刺激的)特定回應(而非亂七八糟的回應)?這就是大家所好奇的終極問題:我們的大腦如何了解我們自己的存在?江安世坦承自己並不知道答案是什麼。然而這就是他為何要引用孔子之言的用意:實驗科學家想要從實質、明確的實驗研究工作做起,慢慢的累積資料,或許最終才可以回答這個問題。

江安世提到,或許實驗證據並不符合諾赫夫所提出的許多觀察,不過他認為這可以用層次的區分來化解。比方說,神經元的基本特性都有著動態可塑性與行動潛能,就像肌肉一樣。就算聽眾靜靜地坐在講台下聽講,聽眾大腦中的某些神經元仍會發揮其行動潛能,影響其他相連神經元的活躍程度並改變其結構。唯有在同時接收到多種(刺激)輸入、並「統合」(sum up)這些資訊時,單一神經元才會激發行動潛能;單一輸入無法造成神經元的活化。就像是我們不會記得背景噪音的內容,而會記得特定的聲音內容。當聲音的多種輸入同時進入大腦,而你的大腦整合了這些時序資訊、改變了神經結構之後,你才會記得內容(註2)。

對於江安世的說法,諾赫夫也做了回應:有別於江在做的個別腦細胞基礎研究,他自己的科學研究工作是做系統性的腦科學,處理以億兆細胞為單位的大腦,而哲學家則處理概念和語詞——一個比這些具體事物還要更龐大的世界。問題就在於,你如何提供一個橋樑(理論)去銜接這三者,好了解意識到底是怎麼一回事。諾赫夫用一個類比來說明這點。發生在單一神經元之上的活動,也發生在心靈與哲學的層次上:都在整合不同的時空面向。比方說聽音樂的時候,在神經元的層次上,不同的神經元集合單元處理接收不同音頻的工作。當某一專司特定頻率的單元無法處理其他音頻時,就會交由其他單位來處理。儘管處理的工作各自不同,這些單元仍共享來自於特定時空位置的音樂。

鐘聲響起,到了中場休息時間,第一回合的精彩對談因為時間的關係而暫時結束。

第二回合:誰在對大腦發號施令?

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下半場擂台賽移師到台大出版中心的展售攤位繼續進行,現場擠滿了聽眾。

下午三點,下半場擂台賽移師到台大出版中心的展售攤位繼續進行。這場講座一開始,主持人陳思廷首先拋出另一個有關意識的大哉問:我們的意識似乎是自由的(決定我們的行動),但另一方面,大家也很清楚事件又是由前因所決定的。兩件事情加起來似乎會產生一個難題:我們的意識若是肇因於神經元活動,那我們還算有自由意志嗎?

自我是什麼?

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諾赫夫指出,他對大腦與自我的說法可能會讓一般的腦神經科學家們感到跳腳。

諾赫夫一開始以相當有哲學性的方式回答這個問題——他反問:「自我是什麼呢?」並主張將話題從意識轉到自我上。他指出自我無所不在,你做任何事情都無法避開自我。另一方面,談自我概念時會有著相對性,比方說東方世界講自我,比較講社會性的自我,而西方國家就是講獨立的、個體的自我。

自我是什麼?諾赫夫在上一場講座主張,大腦的自發性活動產生出意識與自我。要如何理解這個「產生」的關係?他以「球賽」來類比。我們怎麼理解何謂「球賽」?我們是用賽事規則和玩家的持續互動來定義「球賽」。類似地,我們可以用大腦與環境之間的持續互動及應變來定義「自我」。

若用這種方式來定義自我,一個推論結果就是每個人的自我都與其環境密切相關:在台灣長大的聽眾們的自我,有別於在德國長大的諾赫夫的自我;而諾赫夫去了加拿大生活之後,他的自我改變了。另一方面,自我本質上是主觀的與內在的,例如他無法體驗到其他人的意識與感覺。一般的神經科學家聽到這種講法都會覺得很瘋狂,因為他們預設自我和意識都是客觀的(不隨環境改變的)。

如何讓大家信服這樣的說法呢?諾赫夫提出他研究自我的實驗方法。他在螢幕上呈現台灣的漂亮風景和加拿大的寒冬風景兩張照片,聽眾看到台灣好天氣照片時的感受比較強,但對他來說,加拿大的風景則會讓他感受較強——因為他必須在加拿大的嚴酷環境下生活。這從腦中線區的反應實驗中可以看出端倪:展示圖片時,跟個人相關的區域會活化,個人腦區會比較亢奮一點。另一方面,大腦的靜息狀態和自發活動高度相關,而自我與此狀態高度相關(註3)。

我們的大腦有許多不同的反應狀態,反應頻率的非常快。諾赫夫指出江研究大腦的高頻活動,而他的研究室做的則是低頻研究,和大腦的靜息狀態有關。靜息狀態也有著時空結構:不同的刺激產生不同的時空結構,每個人反應不同,可以把反應的模式當作是參數。自我意識和這樣的時空結構有著正相關的關係:時空結構愈穩定,自我意識的感覺就愈強。他以一個心理學研究案例指出,孩童時期若經歷創傷,導致大腦自發性活動愈不穩定,那麼孩童時期有關自我的負面經驗就愈多。

諾赫夫最後對比了兩種關於自我的圖像。西方傳統哲學家將自我看成是一種高層次認知控制,往下監控底層認知。但他認為自我並非像大家以為的那樣屬於高層的認知,反而是始於相當底層的活動。在這種圖像中,所有的認知活動都嵌入了這樣的自發活動時空結構——所以自我會由下而上地影響你如何知覺、如何思考,乃至於如何行動。

大腦真的有自發活動嗎?

對於諾赫夫前面所提的主張,江安世提出了他的不同意見:作為科學家,他並不同意有大腦有所謂的自發性活動——這些活動都可以被解釋的。我們的生命起於一個細胞,細胞之間的互動與連結產生了神經系統、大腦與意識。何者決定了自我,也就決定了你是誰。

江安世向聽眾提問:你為什麼決定今天要來現場呢?你認為是自己的決定。哲學家跟你講你可以有自己的決定;你的教育告訴你,你想的愈多,對生存愈有益。不過他認為細究下去,這些全都可以用因果關係來解釋。他舉例說,你的決策真的是由自由意志決定的嗎?自由似乎是指隨機性。但你的習慣是隨機的嗎?你白天活動晚上睡眠的習慣是隨機的嗎?科學已經發覺基因和很多身體因素會決定這樣的行為。這些是所謂的自發活動嗎?江安世認為不是。這些活動都是由基因、與種種環境原因決定的——這些東西就決定了你是誰。

人的決定是基於自由意志嗎?江安世舉例說,你打開一本阿拉伯文的書,完全看不懂,你會覺得書裡的內容是隨機亂寫的嗎?這類似科學家的研究現況:科學家目前看不懂大腦的活動結構,並不代表那樣的活動是隨機的;這些活動會是你所看到的這個樣子,是由許多基因機制與環境因素決定的。或許有人說我們可以透過自由意志來控制我們的身體條件,比方說透過上下跳躍去控制心跳速度。但江安世認為這不是你的決定控制了身體狀況:心跳的機能早已是現成條件,你的動作只是修改了(modified)心跳速度而已,而沒有控制它。他認為他這樣的觀點相當不同於諾赫夫對同樣現象的看法。

賽事講評

儘管有著語言上的隔閡,兩場講座皆有滿座的聽眾,不少人是站在走道上全程聽講。在這上下兩場講座對談中,可以看到兩位腦科學家針對意識與自我兩個議題上演了一場令人印象深刻的擂台賽。對於議題陌生的聽眾可能會感覺兩人的對談有些地方並無交集,但若有事先閱讀過諾赫夫《留心你的大腦》一書的朋友,不難發現兩人的對談正好就是書中所描繪的「化約神經科學哲學」與「非化約神經科學哲學」兩個立場的對壘(註4)。

在上半場的賽事中,兩人著重討論大腦與意識之間的關係,以及哲學在科學研究上所扮演的角色。身為科學家的江安世主張應從基礎科學研究做起,累積夠多的經驗證據後,終有一日可解開意識之謎。而身兼腦科學家與哲學家的諾赫夫則認為,來自不同傳統的哲學概念,有助於腦科學家設想出創新的圖像來理解心智與意識,是找出新穎研究進路的要件之一。兩人的對談可說是針鋒相對。

在下半場的賽事中,兩人在各述己見之後,有著更直接的攻防。諾赫夫回應說,江不同意大腦有他所謂的自發性活動,可能是誤把自發性連結到自由意志上頭,同時把自由意志設想成與經驗無關的現象。由於江預設了一個以經驗實證為準的立場,自然會認為自由意志是種幻覺,連帶否認諾赫夫所謂的大腦自發性活動。諾赫夫澄清說,一方面,他反對把自我設想成與經驗無關的事物,另一方面,他的理論也是建立在經驗證據上的。對於這些批評,江安世也試著做出一些簡短的回應,可惜最後由於時間的關係,最後的對談只能在主持人的介入下結束,留下未盡的火花和餘韻。

諾赫夫指出,他對大腦與自我的說法可能會讓一般的腦神經科學家們感到跳腳。

1. 附帶一提,摩托車是諾赫夫在台灣最喜歡的交通工具,每次來都一定會要求乘坐。
2. 特別要指出的是,由於翻譯與時間上的限制,江安世提出有關解釋層次的論證並未充份陳述,而停在此處。
3. 這方面更詳細的論證與實驗說明,可見留心你的大腦:通往哲學與神經科學的殿堂(上)(下), 諾赫夫,格奧爾格, and Northoff Georg , (2016) ,第十七章〈大腦與自我〉。(http://www.philomedium.com/biblio/79734)
4. 可見留心你的大腦:通往哲學與神經科學的殿堂(上)(下), 諾赫夫,格奧爾格, and Northoff Georg , (2016),p.3。前者在哲學與科學中的歷史沿革,可見本書第一篇(1-4 章)的介紹;後者可見第四篇,尤其是第 13 章〈反對以大腦化約意識的論證〉。

本文同時刊載於「哲學新媒體」

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