思维科学探索-第16部分
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域中有所新发现,一般需要做到:一、选择准确的实验课题
四、正确
分析实验结果。其中,周密思考和精心设计,是实验成功与
否的关键。正如英国动物病理学家贝弗里奇所指出的:“最
有成就的实验家常常是这样的人:他们事先对课题加以周密
思考,并将课题分成若干关键的问题。然后,精心设计为这
些问题提供答案的实验。”斯佩里也就是这样的科学家。
早在四十年代前夕,刚踏上神经科学研究领域的斯佩里,他
发表的第一篇关于主观意识的论文,就对当时普遍所接受的
“经验和条件可以把一种任意连接的神经原的均势的网状物
转变成一种结构的、有目的定向的神经网状的原则”表示反
对,启发他从事神经网状物功能的特异性发育和脑连接的选
择性生长问题研究的是如下思考:如何使发展着的神经细胞
的轴突和树突控制形态,并如何在神经末梢区域中保持适当
的器官末梢的始点以及在中枢范围内保存适当的突触联系
呢?”他认为,由于两栖动物的神经系统因素会激发起选
择,甚至在成熟阶段都有再生出来的能力,因而确定它为实
验对象。然后精心设计实验方案,终于通过严密控制的实
验,证明大脑和脊中枢中神经生长根本不是漫散和非选择
的,这与在漫散的非选择的突触连结之前就选择了反应的
“共振原则”截然相反,因此排除了乞求共振现象的需要。
运用反证法验证某一种假说,往往是通过两种截然相反
的对照实验进行的。这就是说,当在条件下进行实验,出
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现结果,据此提出了某一科学假说。为了验证这一假说,
或者是当取消(或没有)条件时,则不出现结果或者
是当在与条件截然相反的条件( )下进行实验,则出现
与结果截然相反结果( 。斯佩里正是采用了这种方
),神经再生后未见功能有差异,即证明功能
法。请看:威斯根据两栖动物经外科手术整理,即切断、弄乱
神经(条件
),据此提出“共振原理”。斯佩里将两栖动物的
,若威斯的假说正确,两栖动物应该调整成倒
有序( 结果
眼睛倒转
时(条件
视世界,结果却相反;他将被弄乱的神经纤维重新整理连接
),结果是恢复成“倒视世界”的连接状态(结
果。这样,斯佩里运用反证实经方法不仅证伪了威斯的
假说,而且提出了新的科学假说。
反证法实质上是一种间接的证明,只有在假说不多甚至
只有两种截然相反的可能性的条件下才是有效的。其次,由
于通过互相对立但又互相补充的观点的斗争而实现着的认识
的辩证性质,驳到相互冲突的假说中的一个,并不等于证明
了另一个。譬如,科学史上关于光的波动说和微粒说的斗争
就是一例。因此,反证法在科学史上并不多见,但其在科学
发现中的作用却不能忽视。
科学研究是一个不断探索未知的过程,科学的发现是历
史的和逻辑的发展的必然产物。具有丰富的科学知识和敏锐
的洞察力的科学家往往可以从一个突破性发现开始,寻根溯
源,步步深入下去,由此导致接二连三的新发现,甚至引起
科学上的革命。斯佩里正是这样的科学家
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并提出
正如前述,斯佩里早期对神经网状物的胚胎学研究,其
重要贡献在于两大发现:一是“神经的功能不可互换和脑的
连接不可塑”;二是“中神经的连接生长具有高度特异选
择性并精确地按照预定程序进行”。五十年代初,斯佩里把
研究的重点集中于胼体和大脑两半球上,这个转向是由早
期研究的新发现与当时流行的传统观念相矛盾所决定的。
现提出了
四十年代末五十年代初,斯佩里根据自己研究中的新发
的连接是不可塑的”观点,就遭到斯佩里的前
辈、著名神经生理学家拉什利(
少数为治疗
的反对,当时在
痫而施行过胼胝体切断手术的病人身上,并没
有发现有什么功能缺陷。这一事实符合于当时流行的观点:
“脑的特征就是极大的可塑性,不管怎样切断或搞乱脑的神
经,脑也可以工作得很好”。他认为“ 胝体只是脑的支持
物”。这显然与斯佩里的观点相矛盾。于是,斯佩里决定
研究胼胝体在统一脑两半球功能中有无作用问题。他先对动
物作分离脑实验研究。斯佩里及其同事不仅将猫的大脑而且
将它的视交叉,视神经的横过部分分割开,使左眼来的视觉
信息仅传送到左半球,而右眼来的信息则只传到右半球。当
用一只眼解决问题时,动物能正常反应,并且学会完成一个
任务。当盖住这只眼把同一问题给另一只眼里呈现时,动物
表现出对问题没有再认,而且必须用这个脑半球对问题再从
头学起。这一惊人发现表明:当割断大脑两半球之间的连结,
每个半球就象一个完整的脑一样独立地起作用。”进一步
研究证明:“每一个半球都具有知觉、学习以及认知的独立
系统。”斯佩由这一科学发现联想到人脑的两半球功能,
了一系列问题:在完整的脑中胼胝体担负两大脑半球
~ ~
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了“
年的诺贝尔生理学和医学奖是
活动的整合吗?完全切断胼胝体会使右半球不知左半球在做
什么吗?当两半球被分开时,它们实际上独立到什么程度?
它们能分开思想甚至有分开的情绪吗?这样,斯佩里及其同
事由动物分离脑研究转向人的分离研究。这项研究工作,斯佩
里持续进行了十年,他以广泛而深入,严密而精细的心理学
实验方法,终于揭示了“大脑两球在功能方面具有高度专门
化,而且许多较高级的功能集中在右半球。”“胼胝体对意
识的整合具有极大的重要性。”斯佩里研究成果不仅有力地
推翻了“左半球占优势、右半球占劣势”的传统观念,驳斥
因此,斯佩里荣获
胝体只是脑的支持物”等错误观点。并“使得我们能
够深入地了解大脑的内部世界,他的大脑两半球功能专门
化的发现为我们了解大脑的更高级功能提供了一个全新的轮
廓。
当之无傀的。
斯佩里从神经原网状物胚胎学研究到动物分离脑研究,
再到人的分离脑研究,既是一个连续探索过程,又是一个不
断发现过程。斯佩里之所以能够在连续探索过程中不断获得
新发现,这是由于他自觉或不自觉地遵循了下列原则:一是
客观性原则。世界上的一切事物和现象,它们的存在、变
化、发展以及彼此之间的联系和内在规律,都是客观存在
的。坚持实验的客观性就是从实际出发,对实验对象、内
容、结果作客观性分析研究,只有当主观辩证法如实反映客
观辩证法时,才能在科学研究中有所发现、有所前进。例
如,对于认识分离脑病人术后并没发现功能缺陷这一事实来
说,由于拉什利没有深入研究以此来揭示客观存在着的两半
球在功能上的微少差异,以致他提出“胼胝体只是脑的支持
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从受试者的行
体在统一两半球之间
物”的错点观点。而斯佩里通过深入细致的心理学实验,客
观地分析研究两半球的功能差异,不但揭示出两半球在功能
上的差异性,特别是证明了右半球在某些方面具有优于左
半球的高级认识功能,同时确证了胼
功能中的重要作用。同一个实验事实,前者限于表面,主观
结论不符合客观存在的事实,也不可能作出科学发现;后者
善于深入,主观结论符合客观存在的事实,获得了科学发
现。二是普遍联系原则。世界上任何事物和现象都处于互相
联系、彼此制约之中。孤立存在的事物和现象是不存在的。即
使是限于目前人类科学技术水平和知识水平而至今尚未探明
的事物和现象,它们彼此之间以及与已知事物之间都自始至
终存在着联系。具有洞察力的科学家善于抓住事物和现象的
“蛛丝马迹”,用普遍联系的观点看待一切,从而赢得科学
学发现的“优先权”。例如,斯佩里从动物分离脑研究中的新
发现联系到人脑两半球在功能上有无独立性和互补性;从左
半球的优势功能联系到右半球有无优势功能
为、表情联系到两半球的功能差异等等。三是辩证思考原
则。对于观察和实验所获得的结果,只有通过辩证思考,才
能洞察幽径,有所发现。例如,斯佩里通过对大量的左、右
半球单侧化测试结果的分析研究,由此断定两半球各有较高
的认识功能并紧密地结合在一起工作等等。
更为重要的是,斯佩里能够在科学的前沿阵地脑科
学上,荣获桂冠,同他科学地运用实验方法密切相关。
所谓实验方法,就是人们根据研究的目的,运用科学仪
器、设备,人为地控制或模拟自然现象发生发展过程,在特定
的观察条件下,探索客观事物及其规律的一种研究方法。
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使左、有脑半球各自处理输
科学实验是科学研究的一种重要研究方法,它是变革世
界的一种实践形式。科学实验是自然科学知识发展的重要
源动力,又是检验自然科学知识真理性的重要标准。科学实
验具有纯化或强化研究对象的特点,它们都是科学发现的重
要途径。
实验方法是研究心理学,探索心理奥秘不可缺少的方
法。心理实验方法有许多优点:第一,可以较好地控制实
验条件,把心理现象在自然情况下存在的多方面特性逐一加
以分离,进行单因素的分析。第二,可以借助于专门的仪器
设备作精细地观察、记录和测定。第三,可以根据需要,多
次重复所要研究的现象和过程,进行反复检验。第四、可
以验证旧假说、旧理论,创立新假说、新论理。斯佩里主要
运用了以下心理实验方法:
功能的实验方法。传统的脑功能研
一、隔离实验。这是一种在特定条件下通过隔离信息
处理、加工过程来研究
二是“刺激法”,即研究用电刺
究方法主要有两种:一是“损伤法”,即研究部分损伤或部
切除大脑半球对动物或人的心理、行为的影响,以此确定损
伤或切除部分的大脑功能
激作过脑外科手术的清醒病人的大脑各部所引起的反应,以
此确定大脑各部的功能所在。这两种方法对研究脑功能定位
起了重要的作用。然而,大脑是一个高度复杂的神经系统,
某一部位的切除或刺激都可能引起整个系统功能的变化,因
而这两种传统的研究方法或多或少具有某些局限性。斯佩
里采用了与传统的研究方法迥然不同的“隔离法”,即运用
切断大脑两半球之间的通路(胼胝体)的方法,在确保左、
右脑半球功能完好无损的状况下,
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入的信息却互不交往,以此来确定大脑两半球的具体功能这
种比“损伤法”和“刺激法”进步的新研究方法的运用,是
斯佩里能够比较成功地揭开大脑两半球之迷的关键性一步。
就是因为正常的动物或人的大脑两半球,经胼胝体的连接沟
通,形成一个统一的整体,当胼胝体切断后,大脑两半球成为
独立的半球,身体的两侧就置于各自独立的控制下,即大脑左
半球控制右眼和右半身,右半球控制左眼和左半身。然后人为
的图象(或文字)、左手触摸到物体
地严格控制分离脑动物或分离脑人的感受野,如让左眼看到
感受只反映到右半球,
而让右眼看的图象(或文字)、右手触摸到物体的感受只反
映到左半球,这就排除了干扰因素,确保了每个半球独立地处
理信息。在通过对电视摄象机拍录下受试者的行为反应的分
析研究,从而科学地揭示了大脑两半球的高度专门化功能。
二、比较实验。这是科学研究中最常用和常见的一种实
验,它用比较的方法来找出或确定两种以上事物(性质、过
程??)之间的异同、优劣等。斯佩里在其整个脑功能研究
中,把比较实验方法应用于下列研究:
其一,分离脑动物和分离脑人的研究。动的脑和人的
巴甫洛夫及
脑、动物的心理和人的心理既有必然联系又有本质区别。通
过对动物脑和人脑、动物心理和人的心理的比较研究,可以
科学地揭示两者的联关和区别。例如,
其助手们利用狗作了大量的生理心理实验,为探索人的心理
规律开辟了道路,提供了依据。同样,斯佩里先将猫的视交
叉,胼胝体作外科手术分离,然后分别使左、右眼解决问题。
他发现猫脑的每个半球象一个完整的脑一样,可能进行相当
独立的感知觉、学习和记忆。斯佩里用猴子来作类似的实验,
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记忆经验的认识领
识到
斯佩里在总结动物分离脑的研究
同样发现“每一个半球都可以产生不同的记忆模式,都能够
表演不同的辨别的任务。
的确是完全没有意
结果时指出:大脑各半球似乎是一个独立的智能区域,它们
是在完全不管另一半球中发
生什么的情况下工作的。这种分离大脑的动物在实验情况下
表现出来的行为仿佛有它两个全然独立的脑子以的。”六十
年代初起,斯佩里将动物分离脑的基本研究方法应用到为治
疗难以控制的癫痫病而作过分离脑手术的病人身上。实验证
明,正象斯佩里于五十年代在动物分离脑研究中发现的那
样,“每个被分离的半球好象都意识不到另一侧半球的认知
事件。”换言之,“每个大脑半球都似乎有它自己的、大量
独立的、具有自身的感知觉、学习与
域。”就这样,通过比较实验将分离脑动物和分离脑人在
脑功能方面的相同之处揭示了出来。除此之外,比较实验还
可以反映出同类或相近的事物之间的不同点。例如,斯佩里
在分离脑人研究中,发现“分离的右半球存在着另外的、高
级认识能力”,诸如自我意识社会意识和一定的语言能力、情
感表现等等。这是动物和人的根本区别所在,也是分离脑动
物不具有的高级认识功能。
其二,左半球和右半球的研究。斯佩里在“隔离实验”
的基础上,对左半球和右