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脑的神经进化历程作者:智力密码


1、固定性的本能

人与动物的脑皮层都是由若干个脑层组成的,老鼠的脑皮层有五层,猿猴与人的脑皮层都有六层

在最原始的初期,各个脑层的所有脑细胞都以锁定的神经键组成若干个固定的神经图式,负责取食、交配、防御、攻击等为维持物种生存与繁衍的本能。这种本能的固定的神经图式可以用图7-1来示意性表示:

在这种固定的神经图式网络中,图式的上面脑层部分与眼、耳、鼻、舌等感受器相通以接收刺激;图式的下面脑层部分与生理核团及机体运动的效应器相通以发动情绪反应和行为反应。当刺激传入时,信号首先在图式上部网络进行传导和处理,通过与图式的固有信息的比照,决定信号是否继续向下通行,由此形成一个信号控制网络。如果信号“获准”通行,就能够到达与生理及效应器相联系的图式网络下部,引发机体的情绪反应和行为反应;如果信号未“获准”通行,就不能到达与生理及效应器相联系的图式网络下部,就不引发机体的情绪反应和行为反应。

 



                     7-1

 

例如,青蛙只对移动的视觉刺激产生吐舌反应,说明在青蛙的这一图式中存在着固有的“移动视觉”控制网络,使移动视觉的刺激信号能够通过“控制网络”,引发青蛙的吐舌反应。而其它的视觉刺激信号则不能通过“控制网络”,也就不能引发青蛙的吐舌反应。

又如,蟑螂通过气味“辨别”来取食。在蟑螂的取食图式中存在着固有的“气味”控制网络,使某些气味刺激信号能够通过“控制网络”,引发蟑螂的取食反应。而其它的气味刺激信号则不能通过“控制网络”,也就不能引发蟑螂的取食反应。

这种固定图式所引导的行为反应是机械的、刻板的,不能很好的适应不断变化的环境。比如,青蛙由于刻板地对移动的钓饵产生吐舌反应而被钓去当食物。蟑螂由于刻板地对有食物气味的毒药产生取食反应而被毒死。

2、本能松动及有趣的神经填空

一般说来,本能图式的神经网络都是先天固着的。但十分有趣的是:有些本能图式的神经网络中却先天地保留着部分开放的、未闭合的神经关系,如图7-2所示。





7-2

这些开放的、未闭合的神经关系在短暂的后天过程中,受环境的刺激作用,形成连接、闭合,并加以固化。而且,固化后的神经关系不管是否与环境相适应,都一成不变地保持其固定性和刻板性。这是本能图式中先天留有神经空白,需要在后天的环境作用下,填写上具有环境意义的神经内容(本能的环境适应),填写的神经内容被纳入固定的本能程式中。这使动物表现出十分有趣的行为特性。

白冠雀是常见于美国旧金山区的一种小鸣禽。在交配季节有占领地盘的特性。雄鸟用歌声宣告自己的成熟和占有本片领地,以防同种的其它雄鸟侵入。雄鸟的歌声还具有“方言”特色。

如果一只雄雏鸟在出壳后的50天内没有听到过成年雄鸟的唱声,那么到它成熟后就唱不出本种鸣禽的完美歌声来。如果把成年雄鸟歌声的录音带放给一只孵化出来即被隔离、但未超过50天日龄的雄雏听,那么它长到次年的交配季节即可唱出本种鸣禽的全部歌声。如果磁带录的唱声是本种其它地区的雄鸟歌,它长大时就唱与本地区不匹配的其它地区的雄鸟歌。

这一实验说明,支配雄白冠雀交配的本能图式中,歌声部分是先天留下的神经空白。雄雏鸟要在出壳后的50天内完成这一神经填空,并将填写的“神经内容”固化到本能图式中。如果没有人为干扰,雄雏鸟听到并“学会”所在地区的雄鸟歌,与该地区环境相适应;但在人的干预下,雄雏鸟听到并“学会”与本地区不匹配的其它地区的雄鸟歌。但它却不能改变错误,而是刻板地保持这种另类的歌声。

另一项实验似乎更为有趣:

习性学家洛伦兹人工孵化了一群小鹅。小鹅孵出后第一次遇到的活动对象就是洛伦兹,它们把洛伦兹当成妈妈,跟在他身后走动而不理睬其它的对象。进一步的研究,用一只旋转前进的木制鸭子在小鹅孵化出来后第一个出现在它们面前,小鹅则把木鸭当成妈妈,尾随着木鸭的转动而前行。

小鹅对无论是洛伦兹抑或是对木鸭的“依恋”行为被称为“印刻学习”。在自然环境下,小鹅的依恋对象是母鹅。在鸟类,幼雏的印刻出现在孵化出的1224小时内,被称为“关键期”。超过24小时,印刻就不会出现。不可思议的是,初生的婴儿尚不具备这样的学习能力,难道禽类比人类更聪明吗?

其实,印刻并非某种形式的学习,它也是本能图式的神经填空。小鹅受到第一个活动对象的刺激,本能图式中开放的、未闭合的神经即产生闭合、固化反应,把“第一个活动对象”纳入、并固定到本能图式中,并对该对象产生固定的、刻板的、永久性依恋行为。而鸟类的的神经固化则在1224小时内完成,超过关键期,先天留白的、开发的、未闭合的神经在不接受任何信息的情况下也会产生固化。

神经填空是进化了的本能,是本能对环境作出适应的新模式。(出自《智力密码》)

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