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为何人类是理性的动物?

即使是小鼠,也有想象力。最近,美国加利福尼亚大学研究人员通过实验发现,小鼠能按照它们自己的预期或想象,把原因和结果联系在一起,在某件事还没发生之前,预期它将要发生。这些发现对理解人类的理性非常重要,尤其是对老年人,这种对未见事件的把握能力,会随着年龄增长而衰退。

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“人类与动物的不同之处在于,我们有强大的理性思考能力。但理性真的是人类独有的特征吗?其它动物,包括我们非人类的亲戚,是否也有理性?”加州大学洛杉矶分校的亚伦·布莱斯德尔说,“正是这一问题激发了我们的热情,使我们开始研究小鼠是否也有理性行为。”


从小鼠到不同的人,如自闭症、精神分裂患者和健康人,他们之间的理性有何差异?在最近美国旧金山召开的认知神经科学(CNS)协会大会上,研究人员在一场专题讨论会中共同探讨了最新的理性科学。


“近年来,虽然我们在理解健康人的生物行为、认知和理性的神经生物学基础方面取得了许多重要进展,但对典型和非典型人群的理性思考能力发展、理性发展过程的生物基础等还知之甚少。”会议主席、国家儿童健康与人类发展研究所(NICHD)的凯西·曼恩·科派克说。


从“条件反射”到“因果关系”


布莱斯德尔希望,他们对小鼠的研究对人类有更大意义。他们的研究来自人们对巴浦洛夫等科学家的观点的理解。当一只小鼠(或狗或鸽子)看到一件事会跟着另一件事发生,比如铃声之后会有食物,它就会把这两件事联系起来。形成了这种联系之后,任何时候小鼠只要一听到铃声,它就会期待着食物随后出现。


但更深入一步,这项实验也反映了小鼠的理性思考。布莱斯德尔解释说:“在我的实验中,小鼠不仅在两件事之间建立了这种巴浦洛夫式的联系,还能在它们之间形成一种因果关系。”实验显示,小鼠认为铃声是食物的原因,而食物是铃声的结果。


他们还在一系列环境中测试了更广泛的因果观念。比如,如果让小鼠学习一束光是铃声和食物的共同原因,当小鼠听到铃声时,它会预测光一定是已经闪过了。“如果光真的已经闪过了,那食物——作为光的另一个结果,也应该会出现。”布莱斯德尔说。


小鼠也会对自身行为作出理性的推理。在光的例子中,如果让小鼠能自己压一个杠杆开启铃声,它就不再期待食物:小鼠知道了是杠杆造成了铃声而不是光,由此就会改变对食物的预期。“这就像人们看到气压计上读数很低,就会预测可能坏天气要来了。”布莱斯德尔解释说,“如果是你弄坏了气压计并把读数降低,你就不会预测有坏天气。”


研究人员还发现,一旦小鼠看到两件事是在一起的,它不仅会在二者间建立联系,还会形成一种预期。比如,如果两束光同时出现,再看到一束光时,小鼠就会预期还有一束光。甚至更明显的,研究人员遮住其中一束光让小鼠看不到,然后打开另一束光,小鼠的表现就像被遮住的光也打开了似的。


“小鼠维持着一种想象或预期:即使它们看不见,那束光也在那里,”布莱斯德尔说,“然后它们用这种设想的事件来指导自己的行为决策,有或没有食物,取决于已有的证据。”这种思考是反事实推理的基础——利用有关信息,在事件未发生的情况下作出有根据的假设。因此,反事实推理在进化历史中有着很深的根源。


“小鼠和许多其它动物,为我们提供了认知与推理方面的宝贵财富,”布莱斯德尔说,“看着一个动物,就像看着一面镜子,里面反映着我们自身的一部分。从我们身上能看到它们,就像从它们身上能看到我们。”


反事实推理的能力会随着年龄增长而下降,尤其是在患了神经退行性疾病的情况下。理解这一过程是帮助临床治疗的关键。


布莱斯德尔和同事们发现,在小鼠和人的海马体部位,有着共同的反事实推理的神经生理机制。海马体是非常脆弱的脑结构,会随着年龄增长而衰退,导致老年痴呆症等多种疾病。海马体与人类的反事实思考有关。当布莱斯德尔小组让小鼠的海马体变得暂时不活跃时,它们就无法在心里设想事实上没有的那束光了。


个体间理性的差异


动物的理性和人类的理性还是有明显差别的,美国得克萨斯大学达拉斯分校的丹尼尔·克劳茨克说:“理性思考是我们在日常生活中运用的主要功能之一,人们对自己的理性思考有很多有意的觉察,而觉察能力上的关键差距,是生命科学中最吸引人的话题之一。”


克劳茨克的研究看到了理性思考中的差异,这也是健康人群和那些有精神问题的人(如自闭症或精神分裂症患者)之间的差异。他们的目标是开发出能修复精神紊乱的工具。“这是个体进行大部分信息处理的基础,几乎每个人都是不同的。”


他和同事用各种任务来测试不同人之间的理性差异,这与人们的类比推理能力有关。通常情况下,这些研究包括记录脑电图(EEG)或磁共振扫描(MRI),这些技术手段能帮助研究人员更好地给推理及其子过程分类。


最近发表于《神经科学前沿》上的一篇论文,介绍了克劳茨克用卡通画面对精神分裂症和自闭症患者进行的测试,看他们是怎样进行类比推理的,并与健康人做了对比。志愿者被分为3组,即精神分裂症组、自闭症组和健康组,他们要比较两个不同的画面,把其中一个画面中的某个位置和另一个画面相匹配;一些画面中是有生命物体,另一些是无生命物体,每幅画面物体数量不同。有更多干扰的类比更复杂,难度更大。


测试结果显示,精神分裂症组在这些类比中出错最多,他们倾向于只对一个或两个物体作局部比较,无法注意问题中更广的关系背景;而自闭症组会在卡通画面之间划出恰当的类比,就像健康组一样。


令人吃惊的是,那些自闭症患者在类比无生命物体时,往往更加困难——这与研究人员的假设恰恰相反,以往认为有生命的物体会给自闭症患者造成更大挑战。尽管如此,克劳茨克说:“我们发现,有轻度自闭症的年轻人在关系推理中的表现十分卓越,此时他们凭借的是关联信息和视觉空间信息。”


开发新的治疗工具


克劳茨克希望,这些对理性的研究能帮人们更好地理解理性思考的过程,还能帮助开发修复工具,特别是对中风、脑损伤、精神分裂这些情况。“无论是基于脑的检测,还是对于行为的更灵敏的检测,这些新方法的使用都会让未来前景光明,比如以游戏为基础的虚拟现实工具。治疗领域已经在尝试这种方法,比如对那些外伤性脑损伤的人。”


曼恩·科派克还强调,需要更好的工具来研究不同年龄、不同物种之间的理性。“人们能通过互联网获得大量的数据,而在如何排列优先顺序,把大量数据与日常推理相结合方面,人们感到越来越困难。比如‘哪种治疗方法对我是最好的?’所以,在理性尚未开化的地方研究理性,变得日益紧迫。”


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