認知神經科學的難題
許紹安
1950年代中期開始，隨著計算機科學的蓬勃發展，認知科學成為了心智科學的新典範。認知科學家將心智類比成電腦—一個處理訊息的裝置。1974年，哲學家Thomas Nagle一篇《當蝙蝠是什麼滋味》(What is it like to be a bat)，重新喚起心智哲學家，尤其是英美學界，對於主觀意識經驗的關注。1990年代以來，隨著腦造影技術的大幅進步，認知神經科學家得以間接觀察大腦在不同條件下的狀態。如今，結合心理學、哲學、生物學、計算科學、語言學等眾多領域的貢獻，認知神經科學突飛猛進，科學家開始冀望認知神經科學能夠解釋「意識」—這個我們既熟悉又難以捉摸的心智現象。
著名的心智哲學家David J. Chalmers認為，心智在概念界定上應區分為二：其一為心智的現象概念(phenomenal concept of mind) ，另一為心智的心理概念(psychological concept of mind)。
簡單來說，現象概念是心智的第一人稱面向(first-person aspect)，而心理概念則是心智的第三人稱面向(third-person aspect)。具體而言，現象概念指的是當事者意識到的主觀經驗，例如我們對顏色、氣味和痛的經驗；另一方面，心理概念指的是造成個體行為的內在因果歷程。
行為主義避而不談這兩個心智概念，但即使從行為主義演變至認知科學，認知科學也只是重拾心智的心理概念，而對現象概念依然沒有多少碰觸。認知科學的首要考量仍然在於解釋行為，而心理概念可以彌補刺激⁄反應模式在解釋方面的不足。對於心理學的心智而言，無論有意識與否，只要它能代表行為與反應之間的中介歷程，便可獲得「心智」頭銜。不過，Chalmers指出，一個心智狀態實際上可以同時具有這兩個面向。雖然心理和現象兩者在概念上獨立，但它們並不互相排斥。
既然意識屬於心智範疇，那麼上述的區分也適用於意識。然而，有不少的認知神經科學研究沒有嚴謹指出所討論的「意識」指的是現象概念還是心理概念。我們可以看到一些科學文章一開始大談意識的主觀經驗部分，接著整個研究的焦點卻悄悄地轉移到心理概念，結果實際上研究本身沒有觸及前者。Chalmers分析到，在當代認知神經科學的脈絡裡，意識的心理概念是功能性的(functional)，可以完全由一系列的因果關係來定義，而不包含主觀經驗。舉其中一種意識活動—內省(introspection)為例，內省的心理概念指的是心智系統獲悉(access)自身內在狀態資訊的功能。可是，不管意識再怎麼被功能化，意識仍然保有主觀經驗面向。有鑑於此，在討論意識的時候，比較理想的作法是明確指出所談的「意識」指的是哪一種概念，以免混淆而導致誤解。
意識的心理概念已經受到廣泛的研究，其中兩個最著名的例子是Crick與Koch共同提出的意識之神經生物理論(neurobiological theory of consciousness)，以及Bernard Baars的廣域工作空間理論(global workspace theory，GWT)。如前所述，這些研究都將焦點放在意識的心理模式上，找尋其相關的腦神經基礎；或者反過來，透過研究腦神經機制來回推意識的功能。誠然，這些研究並不容易，需要投入大量的研究心血；然而，若和接下來所討論的問題相比，則這些都屬於簡單的問題(easy problem)。那麼，難題(hard problem)究竟是什麼？
難題是心物之間的鴻溝(explanatory gap)如何跨越。前面對意識的概念區分將有助於我們理解心物鴻溝的核心概念。
心物鴻溝指的是科學理論在解釋大腦和意識的關係上有鴻溝，從神經生物理論出發不足以完全解釋意識現象。那是因為，意識的概念除了心理學部分，還包括現象部分—意識經驗中的質性(qualitative)成分。相信大部分的人都有過痛的意識經驗，痛的現象概念對我們來說並不陌生，但認知神經科學處理痛的概念卻是採用心理學式的。痛的心理概念可以被定義成個體與環境刺激互動的一連串因果關係，由神經機制支配：當身體組織受到銳利物的刺激時，受刺激的末梢發出訊號，經由C纖維(C fiber)傳到脊椎。脊椎一方面透過運動神經產生閃避刺激的行為，另一方面將訊息接著上傳，經過腦幹、視丘，最後到達大腦皮質，使得痛成為意識狀態。痛促使個體遠離危險物以避免損傷，進而增加個體適應環境的成功率。這些研究之所以相對「容易」，原因在於它們都有明確的方針，隨著技術的進步，對於這些機制的了解也會越來越詳盡。然而，就算這些機制被研究得如何透徹，似乎都無法解釋為什麼當C纖維放電的時候我們會經驗到痛，也無法解釋為什麼我們經驗到的是痛而不是其他感受。
所以，可以看出，難題在於：為什麼大腦能產生意識經驗？為什麼毫無意識經驗的物質可以產生意識經驗？就算大腦的確是主觀意識經驗的來源，主觀意識經驗又是如何從大腦這團物質產生出來的呢？
難題近年來引起熱烈的討論，Chalmers居功厥偉，但其實早在一百多年前，美國心理學之父William James於1890出版的《心理學原理》(Principle of Psychology)裡面就提到：
根據這本書的預設，思想伴隨著大腦的運作，並且能夠認知到實在。整個（心物）關係我們只能以經驗研究的方式寫下，並且承認沒有一丁點的解釋被發現。無論何種意識和知識，「大腦竟然產生出認識世界的意識」這個謎依舊再次出現。感覺作為對於性質的覺察，牽涉到的謎就和覺察複雜系統的思想一樣多。(p.647, 1981)
同樣的問題並沒有隨著認知神經科學的進步而帶來本質上的突破，如今這個憂慮又浮上檯面。心物鴻溝問題對認知神經科學家來說不失為一記當頭棒喝。對此，有些人持浮現論(emergentism)的立場，認為主觀意識經驗就這樣出現了，解決難題超出人類的能力範圍，我們除了抱持感激的心情接受它以外，別無他途。
如果對這種論調不滿意，那麼就得試著迎接挑戰；況且，浮現論也還沒有充足的理由去論斷難題不能被解決。難題目前仍然是開放的，啟發了各種不同學說，有些學者甚至認為這個問題的解答和量子力學有密切關係。不過，這些新興學說還處在發展階段，尚未在認知神經科學中取得主導地位，直至目前認知神經科學的主流立場仍為以下兩者：一是等同論(psychoneural identity theory)，另一是功能論(functionalism)。
首先讓我們來了解一下等同論。
等同論的說法是：如果心智狀態就等同於大腦狀態，那麼問「大腦狀態如何產生心智狀態」即問錯了問題。因為這個問題已先預設大腦與心智是兩個不同的事物，才導致我們不得不去解釋兩者之間的關聯性。但是，關連性要成立首先必須有兩件事物，如果從頭到尾只有一件事物，那麼談關連性便沒有意義。如果心就是腦，那麼難題便自行瓦解。事實上，理論間的化約(reduction)在科學界屢見不鮮，舉一個著名的例子：在氣體動力論提出以前，科學家不知道「熱」就等同於「氣體分子的運動」。由於科學家不曉得熱其實就是氣體分子的運動，百思不得其解「為什麼熱和氣體分子運動有相關？」。一旦知道熱現象其實就是氣體分子運動，那麼原先的問題便是個虛假問題。再回到認知神經科學，以痛覺為例，如果痛這件事其實就是C纖維放電，那麼「小明覺得痛」指的就只有一件事，即「小明的C纖維在放電」。神經心理學家藉由觀察腦部組織受損患者的行為來研究正常人的「心智」功能，若等同論成功，則能堅實神經心理學的理論基礎。
接著，讓我們再來聽聽功能論怎麼說。
功能論的解決策略是：何以大腦會產生心智—因為心智即是大腦的功能。再以痛覺為例，根據功能論的看法，說「處在痛覺狀態」的意思等於在說「身體組織的損傷造成這個內在狀態N，並經由這個狀態N產生迴避刺激的行為」。從認知神經科學的研究中發現，C纖維放電的狀態正是在執行這樣的功能，於是我們說C纖維放電是N的神經基礎。因此，當小明處於痛的狀態時，認知科學家可以提供功能性解釋。反過來說，當小明的大腦接收到來自C纖維的訊號時，認知科學家便能預測小明處在痛的狀態。
然而，現在慶祝恐怕仍嫌太早。等同論的回應若要成立，「心智狀態等同於大腦狀態」這件事必須先成立。從心智的兩種概念區分看來，等同論至多只能化約心智的心理部分；至於心智的現象部分，如果並非事物的影子，而是有其獨特的真實性，那麼「意識經驗等同於大腦狀態」不免會受到質疑。痛之所以為痛正是因為我們確實經驗到它，而這似乎才是痛的本身。要是心腦等同關係不成立，等同論的回應便不成功。另一方面，功能論的回應若要成立，心智狀態必須先能夠被功能化。與等同論相似的批評是，儘管功能論在解釋心智的心理概念方面相當成功，但是在現象概念方面則遭遇相當大的困難。不過，並非所有的心智哲學家都認為意識經驗無法被功能化。有關心智的現象部分是否可以被功能化的議題，目前尚在爭議當中。
致謝
感謝台大動物學研究所嚴震東教授於痛覺反射機制方面給予建議。
參考文獻
David J. Chalmers. (1995). Facing Up to the Problem of Consciousness, Journal of consciousness studies.
David J. Chalmers. (1996). The Conscious Mind, New York: Oxford University Press.
Jaegwon, Kim. (2010). Philosophy of Mind, Westview Press, Third Edition.
James, William. The Principle of Psychology (1890; Cambridge, MA: Harvard University Press, 1981).
Levine, J. (1983). Materialism and qualia: The explanatory gap. Pacific Philosophical Quarterly.
S. Marc Breedlove, Neil V. Watson, Mark R. Rosenzweig. Biological Psychology: an introduction to behavioral, cognitive, and clinical neuroscience, Sinauer Associates, Inc, Sixth Edition.
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