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大脑系统构成细胞与其思维功能的对应关联

来源:王炜   发表日期:2015/3/24   点击次数:1010

 

大脑系统构成细胞与其思维功能的对应关联

---网格细胞的功能是人思维过程中能依循的空间框架意识

引言:2014106日,瑞典诺贝尔医学奖评委会揭晓了今年的诺贝尔生理学和医学奖评选结果。将诺贝尔生理学和医学奖的一半授予英国科学家约翰.奥基夫、另一半授予挪威科学家梅-布里特.莫索尔及其丈夫爱德华.莫索尔,以表彰她们对组成人脑定位系统细胞的发现。授奖理由是“她们发现了大脑中的定位系统细胞。这种人体中的GPS细胞让人们能在空间中定位,并成为更高级认知功能的基础”。

早在 1971年,约翰.奥基夫就因发现了海马体中的位置细胞从而一夜成名。他是通过系统地分析影响个体的海马神经元放电性能的环境因素而发现了位置细胞。30多年后的2005年,梅-布里特.莫索尔及其丈夫爱德华.莫索尔又发现了另一种大脑中定位系统的组成细胞——网格细胞。她们是通过记录老鼠的运动轨迹和其大脑嗅皮层内神经元发放模式的关系,第一次揭示了老鼠大脑中对外部环境空间的表征方式。“三位科学家的发现为阿尔茨海默症的机理研究打开了新窗口,对人类理解其他更加高级的认知功能如记忆、思维等提供了新思路”。由于他们的伟大发现,数百年来人类对大脑的认知功能(思维是认知的高级部分)一直孜孜不倦探索的思维科学终于有了突破性的推进。网格细胞的发现以科学实验证实了大脑功能发挥的虚拟思维空间的确是一种存在。

从思维与脑细胞及其功能的关联上说,1971年约翰.奥基夫发现的位置细胞对应的是感觉范畴的方位觉。虽然感觉只是认知的初级阶段,但是感觉对思维活动提供了需要的信息来源。方位觉为思维的空间定位起到了重要的参照。假如方位觉损伤,大脑就无法把现实中的方向、方位、角度等反映到虚拟的思维空间中去,从而使思维活动过程失去应有的依循。但是位置细胞所发挥的方位感仅仅只是相对具体问题时的思维要素之一,思维要素的组合需要一个具有物底功能的思维空间(思维背景)才能发挥正常功能。也就是说位置细胞的功能只解决了思维过程中的方位、角度等方法要素。位置细胞对思维空间的作用发挥还无能为力。

值得庆幸的是,2005年莫索尔夫妇发现了对应思维空间框架意识的网格细胞。网格细胞的功能是将外部环境的空间反映到大脑后形成的空间框架意识的对应点,这才有了思维活动的思维背景。由于现实中的空间具有复杂性、多样性、无穷性和规律性,使得大脑反映中的虚拟思维空间(思维背景)也具有复杂、多样、无穷和规律性。人的思维过程正是在这种复杂空间框架中展开的意识活动。

由于人认识空间的水平层次有差别之分,网格细胞反映的空间框架意识也就有了层次之分。从目前人对空间的掌握程度上看,思维空间的层次可以划分成:点型空间、线型空间、平面空间、立体空间、多维空间、高维空间、对称空间、互动空间、循环空间和熵态空间等。这都是网格细胞的功能提高之后,使人对熟悉空间的把握。

从思维现象上看,有人的空间能力强,而有人的空间能力弱,这种对空间认识存有差异的现象,究其原因,是人与环境的互动中,网格细胞的空间功能被多次运用重复次数的差异,使得人的空间框架意识的发挥出现了不同。也就是说,通过环境互动不断对空间形成认识,运用次数增多之后,人们驾驭思维空间的能力就会越来越自如。

总之,网格细胞关联的是人的空间意识;空间意识的养成仰仗思维实践的重复;思维实践也是训练和提升网格细胞功能的唯一途径。思维现象是有规律的,它是可以被人逐步认识的。我们热衷的科学思维研究的目之一正是探索人大脑这种思维活动所依循的思维规律。(完)

王炜2014.12.15

参考资料:乔俊武著作《思维论》、《大众科学思维》。

作者简介王炜,19714月生,陕西渭南人。渭南市科学思维学会会员、翰墨饰艺工作室成员。渭南市科学思维学会副会长兼秘书长;渭南市中小企业协会副秘书长;翰墨画廊经理。曾深造于西北大学经管院、亚洲(澳门)国际公开大学、渭南市科学思维技术全程培训班,工商管理硕士。其书法理论文章有《颜真卿多宝塔技法初探》、《中国书法艺术的多维思维方式》,《书法艺术的本质是艺术思维》,科学思维学术文章有《思维空间对纵横数图奥秘的揭示》、《思维背景对古诗词的欣赏》、《思维要素组合对触龙谏赵太后新解》等。

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