在[意识百问之2]中我们探讨了神经系统调节的基础在于机体内环境反馈调节系统,并分析了人是如何定性环境刺激信号的趋性(消极或积极)的。
本篇文章我们将继续就这一机制做进一步的探讨,那就是当一种有趋性的刺激信号重复出现时,人会出现怎样的反应?下面是关于这个课题的[意识百问之4]:“为什么一件新衣服刚穿上身时会有些不舒服,穿了半天之后就没什么感觉了?为什么皮肤受伤肿痛时,轻轻一碰就会疼痛难受,即使隔了半天依然这样敏感?这种不同的敏感度反应对身体调节有什么意义?”
一种或积极或消极的趋性刺激通常引起一种特定机体反应,但这不一定是绝对的,机体能够根据刺激的频次和强度而调整响应力度。在对水蛭的实验研究中发现,一种重复的触碰刺激会使得水蛭的条件反射逐渐减弱,这个过程称为习惯化;在水蛭没有适应习惯化时施加一个强刺激,水蛭的反应强度会变得超过正常水平,这个过程称为敏感化;而对于一个已经适应习惯化的水蛭再施加强刺激时,水蛭又会去习惯化,重新恢复对刺激的敏感性[1]。
习惯化和敏感化现象在许多动物当中均有表现,包括人在内。一件新衣服可能会让人不舒服,穿了半天就会没什么感觉了;经常处在充满糜烂腐臭的环境中,对臭味也会失去敏感性;皮肤不小心刮掉一块皮后,即使轻轻触碰掉皮的地方,都会让人有明显的刺痛感;刚有饥饿感时会比较难受,可是熬一会儿又习惯了,直到更强烈的饥饿感来袭……这些也可视为习惯化和敏感化的典型表现。个体在面对重复的刺激时,因为刺激力度的不同,使得机体的后续反应也有所不同。对于刺激幅度较大的刺激信号,机体始终保持敏感性,而对刺激幅度较小的刺激信号,机体有时会逐渐丧失敏感性,有时持续保持敏感性,从而达到一个新的适应基准,这个对刺激信号的再适应过程,就是本觉[2]的学习机制。本觉对刺激信号的分化的目的是规避消极信号并趋近积极信号,从而使得机体保持适宜性。非适宜性会引发机体一系列的调节行为,而适宜性则会使得机体的行为回归收敛,因此适宜性是机体的一种均衡状态,从图中我们也可以看出这种收敛趋向。
对于已经处于适宜状态的机体来说,当出现一种低反差信号的重复刺激时,机体会趋向于习惯化,行为触发不明显,而出现一种高反差信号的刺激时,机体会趋向于敏感化,行为触发较为明显。从适宜性到非适宜性,这是一种高反差信号,因而通常会保持敏感化,直到机体消除这种非适宜性。
对于当前处于非适宜状态的机体来说,当刺激回归适宜时同样属于一种高反差信号,机体会趋向于敏感化,并顺应于这种回归适宜的刺激,而刺激信号持续保持非适宜时,则有两种表现,一种是刺激信号虽然不适宜,但未达到伤害性的程度,此时重复的不适宜刺激下,机体也会渐渐习惯化。如果刺激信号较为强烈,且触发了伤害性感受器(如痛觉),那么就会导致机体持续敏感化,此时哪怕是轻微的触碰都会导致机体产生强烈的反应[3]。
从上述的机体反应过程可以看到,对于非伤害性的刺激来说,机体可以适应低反差的刺激信号,同时保持对高反差刺激信号的敏感,而一旦出现伤害性刺激,则机体会持续保持敏感(下图)。换句话说,一个适度区间内的的刺激信号的持续激发,会较容易替代原有的适宜性,而一个非适度区间内的刺激信号的持续激发,会较难以替代原有的适宜性。较难以适应并不意味着不能适应,只是适应的过程偏向消极。当个体适应了某种刺激时,就能够作为一个新的稳态基础,成为建构下一次再适应学习的起点。
在感觉系统对各种刺激信号趋性进行反复体验的同时,个体也逐渐积累了关于自身感觉系统的感受范围的基本集合,包括哪些是积极的、哪些是消极的、各自的触发敏感度区间如何等,它代表的是机体内部或外部的各种刺激信号与机体响应之间的映射关系,这一集合关系也称为本元关系。本元关系不是单个关系,而是机体所能感受的所有刺激信号的属性集合,集合的大小受制于机体感受器的多寡,同时也与个体在实际环境中的作用经验呈正相关,体验的刺激过程越多,积累的刺激信号感受就越多,本元关系集合就越庞大。人的所有价值分化原则和认知表现,都与这个集合关系密切相关。
学习机制对于完善个体对环境状况的认知能力具有至关重要的作用,缺乏学习,大脑的关系数据库就基本上是一片空白,大脑也就不具备对更复杂维度关系的处理能力,学习是让认知能力升级的必经途径。这句话不是一种单纯的哲学描述,而是基于人的认知体系的层次递进规律而推导出的结论,在后续文章中,会继续深入介绍各个意识层次的学习机制,从中我们会进一步体会感悟到学习机制是如何一步步丰富出人的知识体系的。
[1] John G, Nicholls, A.Rober Martin, Paul A. Fuchs, David A. Brown, Mathew E.Diamoud, David A. Weisblat.神经生物学[M].杨雄里,等,译.五版.北京:科学出版社,2014:428-429.
[2] 本觉指神经系统校验并定性刺激信号趋性是否适宜的感知过程,其概念详细阐述请见“『意识百问之2』动物机体存续的基本条件是什么?”
[3] Ikeda, H., Stark, J., Fischer, H., Wagner, M., Drdla, R., J?ger, T., Sandkühler, J., 2006.“Synaptic amplifier of inflammatory pain in the spinal dorsal horn”. Science312, 1659-1662.