二 經驗對大腦結構與功能塑造的機制

　　按照赫布的神經學習的思想，在宏觀層次上，大腦和大腦的表現是結構與功能的關系，但是，大腦的結構和功能不是簡單的一一對應關系，因此，即使大腦的某些部位受到損傷，其結構被破壞了，大腦的功能還存在。因為，其他部位可以代替損傷部位的功能。也就是說，大腦的功能具有可塑性。反之，當大腦的功能被重新塑造時，大腦的神經必然產生重構。根據赫布學習理論，結合當今的神經科學的相關事實，除了大腦不同部位可以相互代替之外，大腦在損傷后依然能恢復功能的重要原因是大腦具有可塑性，即大腦具有重新生長相關神經突觸，或重構相關神經連接等的作用。

　　當然，赫布雖然認為大腦在宏觀上是以結構-功能方式運作的，但是，在微觀的神經元層次則按照因果關系運作。根據他理論隱含的假設可知，兩個神經元之間按照一定次序激活，并且不同的次序激活的效果也不同。亦即，不同神經元之間的信息傳遞總是按照一定的時間順序以及空間分布開展，由此構成一個聯合的整體。赫布在《行為的組織》一書中說：“當細胞A的一個軸突和細胞B靠近到能夠以它產生影響，而且持久、多次地參與對細胞B的興奮，那么，在這兩個細胞之間或其中的一個細胞會發生某種生長過程或新陳代謝變化，導致A作為能使B興奮的細胞之一，它的影響加強了。”[6]他的這句話被廣泛引用。實際上，當兩個神經元的聯結加強時，將有新的突觸產生。這一機制以及相關的規則被稱為突觸學習假說，或赫布定律。后來，他首次用聯結主義(connectionism)指稱大腦的這種特點。這一思想是當今聯結主義網絡學習的重要思想來源。由此可知，按照赫布的思想，在微觀的神經元層次，神經元之間通過一定的時間順序和空間分布發生因果聯系。這種因果聯系構建了一個網絡式的大腦。

　　基于赫布的理論，結合當今的神經科學，我們由此認為，大腦的結構是一個網絡的結構，并且這個網絡結構不是一個層次而是多層次的網絡結構；同一層次的結構是橫向聯結；不同層次網絡之間通過縱向聯結，由此構成一個立體式的神經網絡。在有機體剛剛出生時，其大腦只有簡單幾個基本層次的結構。同一網絡之間的神經元橫向聯系不緊密，這些基本層次網絡之間的縱向聯結也不太緊密，因此它是一個低級的網絡結構。當然，人類大腦比動物大腦具有更多個層次的基本結構。但是，這些基本層次結構沒有成熟，并且各個層次結構之間的縱向聯系比較少。由于有機體不斷地與生活環境中的相關事物發生作用，不斷地接受刺激，這些刺激信號不斷刺激大腦的某些神經，這導致神經元數量的不斷增長，同時促進神經元的體積不斷增大，并且催生更多的神經突觸。因此，導致許多新的神經回路不斷產生。當新的神經回路產生到一定程度時，它們交織成為一個新的網絡，專門負責后天的環境刺激。這導致大腦同一層次的網絡橫向聯系加強，不同層次的縱向聯系更緊密。因此，更高級的神經層次便產生。

　　根據巴甫洛夫思想及當今的認知科學經驗，動物只有第一信號系統，沒有第二信號系統，因此動物的新神經網絡的產生是非常有限的。人不但有第一信號系統，而且有第二信號系統，因此人后天產生的新神經層次非常豐富。當人的多個新神經層次產生以后；人由于生活在語言的環境中，人在語言等信號的刺激下產生第二信號系統。在第二信號系統產生過程中，由于語言等符號工具的刺激，促使新的神經回路產生，由此將導致不同于動物的更高級的新神經網絡產生。從經驗角度看，幼兒在1歲左右開始發展語言能力，2歲～5歲則是語言發展的關鍵時期。相關研究表明，植入人工耳蝸的最佳年齡是1歲～5歲之間。華爾茲曼(Waltzman)等人對178例患者接受人工耳蝸植入的重度聾兒研究表明，如果兒童超過5歲才植入人工耳蝸，那么兒童對語言等符號的刺激和語言的執行能力的恢復效果就沒有那么好。[7]有些聾啞人在成年之后才植入人工耳蝸，盡管有聲音信號輸入到他們大腦，他們也能夠聽見聲音，但是他們依然很難聽懂別人說什么，他們自己也很難說話。但是，有些人成年以后，由于突發性耳聾、藥物性耳聾或先天性內耳畸形等原因造成耳聾，如果植入人工耳蝸，那么他們則能夠聽懂別人的話語，也能夠說話。[8]盡管醫學界可以用人工耳蝸部分恢復人的語言能力，然而，目前沒有真正關于大腦及神經與語言形成的相關機理給予有說服力的解釋。筆者認為，那些從小就聾啞的人，在成年才植入人工耳蝸也難以促使他們語言的有聲信號系統相關的神經網絡產生，導致他們難以從聲音中獲得語言的意義。筆者不否認他們具有第二信號系統，因為他們依然能夠讀書看報紙。但是，他們的第二信號系統是一個無聲的第二信號系統，亦即他們大腦中負責意義的神經網絡和負責聲音的網絡層次沒有發生聯結，因為他們年幼時沒有機會獲得聲音和意義相聯結的經驗。那些成年以后才聾啞的人，因為他們的第二信號系統的相關神經網絡已經塑造好，并且負責意義的神經網絡和負責聲音的神經網絡已經聯結好，所以，當他們植入人工耳蝸之后，他們便恢復相應的語言能力。然而，如果他們過了很長時間才植入人工耳蝸，那么他們也難以恢復語言能力。按照赫布學習理論及相關神經科學，筆者認為這是因為當一些神經突觸長時間沒有接受外界刺激時，它們便“用進廢退”，它們之間的聯結強度弱化，甚至消失，因此他們逐漸喪失了相應的語言執行功能。當然，也可能是這些突觸的功能處于過度休眠狀態而無法被激活。