为缅怀弗朗西斯 · 克里克这位生物学巨擘,本刊特刊发《纽约时报》科学版今年4月份的一篇文章,该文披露了克里克去世前的十多年在脑科学方面的探索及其取得的成就——编者
克里克和科克博士试图解开产生意识性知觉的生理机制
去年6月一个闷热的日子,弗朗西斯 · 克里克(Francis Crick)在他家院子进午餐时,应邀就人的身心问题和“本质”问题作了阐述。
他首先提出:精神与物质之间的界线在哪里?要知道,人体除了在大脑里的神经元之外,在延伸至胃肠道的肠神经系统里还含有数千万个神经元。接着他问道:“你在消化你的午餐时还是不是原来的你呢?”
“躯体”和“心理”是克里克在他像DNA结构一样螺旋式上升的研究生涯中一直在思考的两个密切相关问题,半个世纪前,他和詹姆士 · 沃森(James D. Watson)正是由于发现了DNA双螺旋结构而闻名于世。虽然他是以“生命分子”的研究而名震天下的,但是在索尔克生物学研究所的28年中,他的工作重心已转移到心理问题尤其是意识问题上了。
不久前,这个问题在自然科学界还是深受怀疑的,但是克里克领导的一项科研活动使它成为可接受的了,近来甚至成了热点。当一些哲学家声称意识是物质科学范畴之外的一种现象时,克里克以他那传奇式的自信心消除了这类争议。他在最近的一次访谈中说:“意识的生理机制才是问题的重要部分;其他的争议只不过是在玩弄辞令。”
克里克的研究生涯以其良好的合作精神而出名,在过去的10年中,他一直与加州理工学院计算科学与神经科学教授克里斯托夫 · 科克(Christof Koch)博士合作。他们一起组织开展了一项研究课题,科克在他的新著《对意识的寻求:神经生物学方法》一书中对此作了清楚的说明。
3月下旬,克里克和科克在圣地亚哥认真讨论了他们最近的工作。克里克曾对87位晚期癌症患者进行了一种全新的化学疗法。尽管这种疗法所用的鸡尾酒有毒副作用,但他似乎像以前一样思维敏捷,能够洞见症结,断然处置。
几乎是从他的职业生涯开始那时起,克里克就一直在思考两大问题:“生物与非生物之间的界限问题和意识的性质问题。”20世纪40年代后期,他在作为英国海军部的物理学家度过一段成绩显赫的经历之后,就开始通过研究蛋白质的结构来弄清楚第一个问题。
1951年,他与沃森联手测定DNA的结构。那时几乎没有人认为DNA中会带有遗传密码,可克里克(他直到1954年才获得博士学位)和沃森对此却深信不疑。他们关于DNA双螺旋结构的划时代论文在1953年发表,并且在1962年,他俩与其同事莫里斯 · 威尔金斯(Maurice Wilkins)博士共同获得了诺贝尔生理学及医学奖。
接着,克里克又与悉尼 · 布伦纳(Sydney Brenner)博士合作,着手研究遗传密码的翻译即如何指导组建生物体的蛋白质合成的问题。到了20世纪60年代末,分子生物学的基础已得到了广泛的了解,因此,克里克又急于想弄清楚他考虑的第二个大问题。1976年,他转到了索尔克研究所,开始以一个神经生物学家的身份再次投入到他的研究工作中。
从那以后,克里克就成了一名不知疲倦的脑科学卫士。他在1979年《科学美国人》月刊的一篇社论中指出,自然科学呈现以前被禁锢的意识学科的时代已经到来。1994年,他在其新出版的著作《惊人假说:对灵魂的科学研究》中又作了进一步的强调。“你,”他写道,“你的快乐和你的痛苦,你的记忆和你的雄心,你的个人身份和自由意愿的感觉,实际上不过是一大群神经细胞及其相关分子的群体行为。”他还在书中概述了一种针对视觉意识的实验方法。
他的思想给予了科克在加州理工学院的研究以很大启发:该研究的目的是想找到“意识的神经关联”,即N. C. C. s,也就是相关意识性知觉的神经元的状态与作用。科克和他的研究生们终将会获得克里克曾称之为能让我们看见的“知觉神经元”的实验证据。
克里克的思想和另一位诺贝尔奖获得者杰拉尔德 · M · 埃德尔曼(Gerald M. Edelman)博士(见左图)的思想极大地促进了神经科学研究方向的转变。在最近这段时间,关于意识的神经关联方面的论文越来越多。不过,麻省理工学院神经生物学家南茜 · 坎威歇(Nancy Kanwisher)博士注意到,“很少有神经生物学家直接参与N. C. C. s问题的讨论。”
但是,就连亚利桑那大学的哲学家与唯物主义精神研究法首席评论家大卫 · 查尔莫斯(David Chalmers)博士也承认克里克和科克的劳动价值。他说:“现在大家都赞同,大脑中会发生肯定与知觉相关的系统性作用。”
科克的大多数实验旨在对意识性知觉电波探测器下大脑所做的记录进行梳理。用于此项研究的一种工具叫痕迹调节仪,利用这一工具,短时间内先后分别给受试者两次连续的刺激,比如说,一幅图像和一次适度的电击。经过一段时间的训练之后,受试者在看这幅图像时,一开始就会对电击产生预感(可以通过其手掌上皮肤传导率的增加测量到)。
科克的研究组已利用磁共振成像(M. R. I.)证实,在痕迹调节下,大脑中一个名叫前扣带回的皮质区域被激活了。他们发现,当把鼠脑的这个区域去除之后,动物将不能受到痕迹调节,科克由此推测,大脑的这个区域对于意识至关重要。
科克还指出:M. R. I. 的运用还使我们有可能看到,大脑中是哪些部位在“感觉”期间(比如说在某人看见一张脸孔的时候)出现活动。坎威歇已证实,大脑中存在着对脸部或物体认知进行记录的特定部位。
日前,有一小组癫痫病患者使科学家们得以对大脑进行更深入的检查。科克的研究生在洛杉矶加州大学神经外科医生伊扎克 · 弗莱德(Itzhak Fried)博士的协作下,将那些病人置于图像监视下,并在由植入其脑部的电极进行记录的同时检测个别神经元的活动。
科克的研究组正在寻找这些病人“变换盲点”的神经元证据。以4张照片为一组在屏幕上闪烁,约一秒钟后换另一组,其中有一张照片变换了。科克说,尽管有证据表明神经元可能在对其进行记录,但是“要有意识地查看到这样的变换可能还是相当困难的。”
大家认为,弄清楚了神经关联问题也不一定就能解释知觉现象。“神经关联与知觉现象解释之间还是有区别的,”查尔莫斯说,“问题是,我们一旦获得了这些神经关联,我们又能对它们做什么呢?看来,N.C.C.s并非是一个终极理论。”
在意识处理方面,克里克和科克已经重新构思了这一核心问题。传统上,这个难题是从主观方面抛出来的。例如,当某人看到红色时(用物理学术语说是具有一种特殊频率的电磁波)也有一种主观性的红色感觉,那又怎么样呢?
红色的“红”和痛苦的“痛”,都是被哲学家们称之为可感受性的东西。物质科学(电磁波)的客观性与人体体验(可感受性)的主观性之间的差距使某些哲学家断定,唯物论者的任何解释都无法把这个鸿沟联合起来。
克里克和科克没有回答这个问题,并不是因为陷入了可感受性的泥坑中。他们不是想问意识是什么这样的哲学问题,而是想集中精力来弄清楚当意识出现时在神经学水平上所发生的情况。
许多科学家都以为意识是大脑的一种综合特性即“完形现象”,而科克和克里克则认为,只有少数神经元在特定的时刻与此相关。克里克说,在大脑约500亿个神经元中,可能只有几万甚至几千个神经元会产生意识性认知的感觉。他说:“我们认为这基本上是一种局部现象。”
当然,具体部位肯定还有争议。坎威歇特别指出:“认为存在传递知觉的特定神经元群的看法只是少数人的意见。”
克里克说,他确信,意识的起源虽然复杂但并非是一个无法解答的问题。
他举了一个与曾归因于卓越能力的另一种现象很相似的例子:“人们认为大脑并不像天气那么神秘。这是为什么呢?”他提示道,一般说来,大脑可能没有天气那么高深莫测,因为“我们对雨滴是怎样形成的并没有完全了解,而我们却知道单个神经元和突触是如何工作的。”
DNA双螺旋结构的阐明迎来了分子遗传学时代,如今已使遗传工程得到了广泛的应用。科克认为,意识问题的阐明可能同样会带来令人难以置信的结果。他说,一种可能的应用是研制出用来测量意识强度的仪器,也许就叫做“意识计量仪(consciousometer)”。麻醉师可以在病人药物麻醉后失去知觉时用它来进行确定。不过,在他的著作中,科克也列举了一些在测定重症弱智儿童或老年痴呆患者的知觉程度等应用方面可能出现的麻烦。
还有,科克提出“我们怎么知道一个新生的婴儿是不是有意识?”他说,或许意识并非是一出生就开始的,而是后来逐渐出现的。
科克在最近接受采访时承认:“这项研究将会引发很大的法律问题和伦理问题。”他说:“我不能肯定人们是不是想知道意识如何运作,但是有人总是觉得自己被富有意义的世界所抛弃。”
地球生命奥秘之一得以解开后,克里克似乎很高兴地把一些有关来生的观点串在一起。他认为,有关意识应用性理解的最深含义就是“它将导致灵魂的死亡。”他说:“人类本身作为`人'的观念就像太阳围绕地球转的观念一样错误。”他预言:“这种言词将在几百年之后消失。”
他还说:“到适当的时候,只要是受过教育的人都会相信,独立于身体之外的灵魂是不存在的,因此死后便没有了生命。”