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数理心理学历史回顾2:人的通讯底层发现

已有 3168 次阅读 2022-4-26 20:05 |个人分类:数理心理学历史回顾|系统分类:科普集锦

在“数理心理学”(The Mathematical Principle of Psychology)逐期推出“统一性”理论之时,MPOP开辟了历史回顾专栏,试图重现各个时期心理科学发展问题的脉络,以使心理学发展至当代的“科学问题”脉络显现(详见“数理心理学历史回顾:科学事件孕育与诞生”)。神经科学作为心理学研究的生物底层是重现的重要一环。新发现诱发一流学科涌现。

神经是人的精神信号通讯的底层。分别接收内、外环境中的“事件”信号,联系“心物关系”、“身心控制关系”并“感知思维”。

信息构成内容内核,并构成神经通讯的内容。神经科学在行进中,分化为五个基本方向:

1)神经元机制。神经元结构学、功能学、电码生化为标志。

2)神经元生化控制。神经元间结构、功能、生化信号触发控制。

3)神经器件机制。神经器件结构学、功能学、编码学为标志。解决神经的编码、解码、模拟问题。

4)神经器件控制电路。神经器件结构电路、功能学、逻辑运算学为标志。解决精神信号的制备、精神识别、思维等问题。

5)计算模拟。即以神经为底层,建立对神经功能性的模拟、仿真验证、应用。例如“计算视觉”。

在这五个基本方向上,神经科学向上靠近精神,开展底层构建,逼近精神功能问题,孕育成果显著。

从信息通讯的角度看,信息是人类客观世界(物质世界)与主观世界(心理世界)相连接的载体,经过一系列的认知加工操作(认知变换),被转换成:心理量,使得人能够认知整个物质世界(高闯,2021)。神经科学关于人的信号的生物材料基础、信号传递基理的研究突破,提供了对人类通讯系统的神经编码的理解。“人”的通讯结构(神经机制)与功能的探索,开始走向成熟。

神经科学的发展的每个关键成果,按照发现的知识链条,逻辑出了百年诺奖逻辑,使得诺奖清晰,而可能被预测。且在这些关键发现的始点上,又往往产生“一流学科”。

一流学科的诞生往往又具有几个特征:

1)第一发现为诞生标志。但第一发现并不总是伴随新学科诞生。

2)第一发现后的系统知识构建。

3)第一发现知识体系后的群星闪耀。

4)知识体系统一性构建。

5)新的学科系、部、院体系建立。

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Hubel是功能柱的发现者,它所领导的组,最初在哈弗大学医学院的药理学系。以这个小组的第一发现为起点,“神经生物学”诞生,神经生物学系诞生。这是第一发现导致的一流学科在传统心理学中分离的典型案例。

 

纵观百年诺贝尔奖,神经科学的重大突破主要涉及以下几个方向:

1.生物结构基础

C. GolgiR. Cajal先后利用神经元染色法进行研究,揭示了神经元结构,提出“神经元学说”, 共获1906年诺奖。

C. S. Sherrington研究膝跳反射,认为反射是神经系统基本的活动形式,首先提出突触的概念,认为传入神经纤维的末梢在脊髓中与运动神经元的树突或胞体形成突触,完成一个脊髓反射,获1932年诺奖。

D.JuliusA.Patapoutian因发现温度和触觉受体,共获2021年诺奖。

2. 生化信息基础

E. D. Adrian在单根神经纤维上记录到电活动,即神经冲动。证明这些传入神经冲动可以到达大脑,引起脑电变化,也可以通过中枢联系经传出神经支配肌肉收缩。他把谢灵顿的生理学概念用电生理方法加以证实,且用实验揭示了神经电脉冲“全或无”的传播特点,两者共获1932年诺奖。

D. LoewiH. H. Dale将神经化学与神经生理研究结合,均证明迷走神经末梢能分泌出

神经递质——乙酰胆碱, 建立了突触的化学传递学说,两者共获1936年诺奖。

除此之外,U. Von EulerJ. Axelrod发现交感神经末梢释放的神经递质——去甲肾上腺素,共获1970年诺奖。

J.ErlangerH. Gasser发展了阴极射线示波器 ,记录到神经纤维上微小的电位变化 ,动作电位,获得 1944 年诺贝尔奖。

A. L. Hodgk A. F. Huxley利用电压钳技术研究乌贼的神经纤维,提出了Hodgkin-Huxley 模型,为解释动作电位的产生和传播奠定基础。J. C. Eccles用微电子技术研究突触,确立了神经细胞的抑制和细胞膜重新极化之间的关系。三人在1963年被授予诺奖。

E. NeherB. Sakmann发现并证明了神经细胞上的离子通道,获1991年诺奖。

P. Greengard 研究了 DA 的作用机制,揭示了“慢”突触效应的生化基础。获2000年诺奖。

3. 神经通讯机制

Georg von Békésy研究哺乳动物听觉器官中的耳蜗功能,获1961年诺奖。

R.W. Sperry研究裂脑病人的心理特征,证明大脑两半球的功能具有显著差异,提出两个脑的概念,获1981年诺奖。

E. Kandel发现细胞内蛋白质的磷酸化可以加强突触传递效率,构成短期记忆的基础;而多次强烈的突触传递活动可影响神经元内的蛋白合成,改变突触结构,构成长时程记忆的基础。对研究记忆的神经基础做出重大贡献,获2000年诺奖。

R. AxelL. B.Buck发现嗅觉受体并阐明人的嗅觉系统工作原理,共获2004年诺奖。

D. Hubel T.Wiesel发现了视功能柱结构,为研究“视觉系统信息加工”奠定基础,共获1981年诺奖。

J.O'KeefeM. B. MoserE.Moser因发现构成大脑定位系统的细胞,共获2014年诺奖。

4.其他

神经科学还因在激素神经生长因子昼夜节律等方面取得重大突破,而被授予诺奖,在此不一一赘述。

神经科学历经百年积淀,知识蓄积趋于成熟,但信息的本质问题尚不明朗,人的神经通讯研究遭遇瓶颈。数理心理学诞生之初,“事件结构式”从数理上回答了“信息”的对象,弥补了“人”作为信宿的通信机制。

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神经科学领域诺贝尔奖时间轴

(改编自韩济生.(2001), 20世纪神经科学发展中10项诺贝尔奖成就简介, 生理科学进展, 32(2).)

神经科学历经百年积淀,知识蓄积趋于成熟,但信息的本质问题尚不明朗,人的神经通讯研究遭遇瓶颈。数理心理学诞生之初,“事件结构式”从数理上回答了“信息”的对象,弥补了“人”作为信宿的通信机制。


主要参考文献

高闯. (2021).数理心理学:心理空间几何学. 吉林长春:吉林大学出版社.

Anderson, N. H. (2013). Unified Psychology Based on Three Laws of Information Integration. Review of General Psychology, 17(2), 125–132.
Zeng F. G. (2020). A Unified Theory of Psychophysical Laws in Auditory Intensity Perception. Frontiers in psychology, 11, 1459.

Henriques, G. (2011). A New Unified Theory of Psychology. New YorkSpringer.

Kunkel, J. H. (1992). The units of unification: Theories or propositions? American Psychologist, 47(8), 1058–1059.

韩济生.2001, 20世纪神经科学发展中10项诺贝尔奖成就简介生理科学进展, 32(2).


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