条件反射:动物高级神经活动
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第八章 复杂神经现象客观分析的进展及其与这些现象主观理解的对比[1]

(根据П.Н.倪可雷叶夫博士的实验,在俄罗斯医师学会宣读,发表于《俄罗斯医师学会会报》,77卷,124—139页,1909—1910年)

所有的神经活动是利用无条件与条件反射对于外在世界的一种反应——一个条件反射实验的细节——第二级的反射与复杂条件刺激——抑制——实验的细节——从实验所得的推论——假设的实验证明——抑制的抑制——复杂刺激各部分的讨论——实验事实主观与客观分析的比较——生理学与心理学

这个报告是关于所谓条件反射——即关于狗的中枢神经系统的活动之客观研究。请诸位注意一下本研究的一些基本事实。从客观研究的观点来看,我们主张狗的一切神经活动,毫无例外,都是一种反射活动,都是动物经过神经系统对于外在世界所发生的一种反应。在这个反应中,我们可以分别出两种反射。熟知的简单反射,我们叫做“无条件的”,是经过中枢神经系统里面一种固定不变的联系,而使外在世界某种现象与机体的一定反应相联系的一种反射。例如,假如一个机械性物体侵入一个动物的眼睛里,眼睑总是随即起一种防卫动作,或每逢一个异体进入并刺激喉头时,结果就产生咳嗽。从这些老的反射,我们可以区别出一类新反射,而这类新反射中,外在现象与机体回答反应间的联系只具有暂时性质。这个联系仅仅在某些条件之下形成,仅仅在某些条件出现时才继续下去,并且在确定条件下消逝。因此我们可以区分出固定的反射和暂时的反射。这样,我们才可以了解并且懂得,狗与外在世界的许多复杂关系都是些暂时反射。

现在,从已经叙述过的很多报告中可以看出,我们关于条件反射的知识是以大量事实为根据的,这些事实我们可以毫不夸张地说,是在日益增长着。此外,总括并联合这些大量事实的规律和定律的出现,保证了我们的研究能够不断地进展。

这里我们愿意举一个关于狗的复杂神经活动的例子,以便大家参考。我们认为在这个例子中分析是相当深入的,同时这是一个非常有趣的事,而它在这样深入的程度上,还能保持着很大的准确性。为了使得我所要讲的一切都完全清楚而明白起见,我将要报告关于我们做过实验的一只狗的具体实例,并从头去追溯所得的结果。必须向诸位说明:在报告中,从这只狗所得到的一些事实,也在许多只其他的狗身上得到过;在我将要报告的材料中的最末一些事实,是本报告中的新材料,它也是用第二只狗重复做过,而得到完全同样的结果的。因此,本讲演中的事实不能说是偶然的。首先请大家注意第一表。

第一表

一个灯光(CB),利用食物反射而被造成为唾液腺的一个条件刺激。这是按照下列手续完成的。将狗放在暗室中,在某一个时候开放一个明亮的电灯。等待半分钟之后,再给狗以食物,并允许它吃半分钟之久。此过程被重复若干次。这灯光在起初是这个动物毫不关心的一件东西,并且与唾液腺的机能毫无关系,最后由于重复地与进食活动同时发生,这个灯光就变成赋有刺激唾液腺的一种特殊刺激特质了。每当电灯光出现,就有唾液分泌出来。现在我们可以说,灯光已经成为唾液腺的一个条件刺激了。在此例中,唾液腺的活动是动物对于外在世界反应的一个简单的标志。这个反射逐渐增长,直至最后达到某种限度为止。在现在的实例中,这个最大的限度是半分钟内分泌十滴唾液。我们现在将一个固定的乐音(每秒钟约426振次)加到光的刺激上;二者同时发生作用,如第一表所示,是用CB+T来代表。光与乐音的组合延续半分钟。这个刺激的组合不以喂食随伴。头几次应用这个组合的时候(三次、四次、五次),光的原有效用并没有变化,即是说,光加乐音所产生的唾液分泌,与光单独所产生的唾液分泌量是相同的(半分钟内10滴),虽然这个组合并未以食物伴随。但是,我们要向自己提出下列的问题:虽然外表上是没有变化,但是,是不是可能在这个过程中有些内在的改变发生呢?是不是我们与光配在一起的,而从前与唾液腺没有关系的那个乐音,现在成为什么别的东西了呢?在这个组合(无喂饲)经过四次或五次应用之后,乐音便获得了作为唾液分泌刺激的特质了。诚然,它的效果是很小的,只有一两滴。但是这又代表什么呢?为什么乐音会变成一种刺激呢?为什么那个从未以喂饲伴随过的乐音,反竟获得了一种刺激的特性呢?很明显,因为乐音与光同时应用,所以才获得它的兴奋效果,并且像光(由于与进食相联系)获得对于唾液分泌起刺激效用的过程一样,乐音实际上也经过了同样的过程。在乐音的作用上,我们看到一种新的条件反射作用,在所列举的情形中,乐音的效果是由于它与一个条件刺激(光)同时发生所致,而不是因为与一个无条件刺激(食物)同时发生而成。这个新的刺激(乐音),可以称为二级的条件刺激,而新的反射可以称为二级反射。

必须指出,这个效果在大多数的情况中都是很弱的,唾液分泌仅仅一两滴,很暂时,并且不固定。这就是说如果实验继续做到若干时间,这个乐音就会失去它的作用。这个时期是乐音效果在组合中所经过的不同变化的第一时期。分泌作用本身是如此之小,并且需要极严格的条件才能出现,甚至我们有时还会疑惑它究竟是否存在。但是有一种情况是可以大大地便利于这个实验的控制。在被实验的狗之中可以找到一些特殊的神经系统类型,即弱的神经系统的狗,在它们身上这种现象非常突出和顽强。在这类狗身上,二级反射可以保持几个星期之久,并且简直难以消除它们。

所以永远不以进食伴随的组合(乐音加光)的第一个结果就是这样;乐音也变成为一个条件刺激了。重复这种双重刺激作用10次到20次而永不以喂食伴随,最后就达到第二个时期。假若这个组合在最初四次到五次应用的时候,产生和单只用光所产生的效果一样,那么,后来这个组合的作用就开始减少,不再是10滴,而是8、5、4、3滴,到最后一滴也没有。所以单独用光(CB)产生10滴,而光加乐音(CB+T),则成0滴。这最后的状态保持稳定;重复这个双重刺激任凭多少次,却始终看不出变化。这意味着什么呢?是不是有某些内在的机理在发生作用?若是有的话,它能被发现吗?又用什么方法去发现呢?显然,我们必须试验这个双重刺激作用的复合成分。无须去试验光,因为我们知道它总是产生10滴。所以只需去单独试验乐音。我们看到乐音在第一时期产生一滴到两滴,但是如果我们现在去试它,它的效果是0。我们怎样去解释这个0呢?有两种可能的解释:它可能是一个真的0,就是说,它没有任何丝毫的效果;或者它也可能是一个负值,就是说,它不仅是漠然的动因,而且还是一个抑制。这个问题必须解决,但是怎样解决呢?我们有一系列的实验可以对于这个问题作最后而绝对的决定:在组合(双重刺激)之中的乐音并不是0;它是一个负值,它是一个抑制。

这可以证明如下。除条件光刺激之外,我们用另外的条件食物反射,例如,梳刷皮肤的机械刺激,也能引起唾液分泌。现在让我们把这个梳刷(皮肤刺激)与这个乐音结合起来。我们看到乐音把梳刷的效果消灭了。由此可见,乐音的效用并不是零,而是一个负数。它成为一个抑制了。因此很明显,如果乐音被结合到其他的条件刺激上,这个刺激的作用就被消灭了。

根据这些事实我们相信,这复杂的条件反射必有确定的内在机理作基础。这个机理如下:假若我们把任何别的无关的刺激与一个条件反射联系起来,而不用无条件反射(食物)来伴随这个双重刺激,这个新的动因便须要经过两个时期的活动。在开始的短时间内,新的动因是一个主动刺激,但是后来,在第二时期中,它扮演着另一个角色——起着一种抑制的作用。

以上的陈述是在很久以前我们所证实的。现在我将要转到完全新的事实。我的同事倪可雷叶夫博士,刚刚完成关于这个问题的工作,这些事实是由他做出来的。我现在将这些事实介绍给大家,并分析之。请大家注意第一表的第三行,在光和乐音的双重刺激作用上,我们再加上第三种,一个节拍器(表CB+T+M)。这个三重刺激作用(CB+T+M)总是继以食物,并且我们遵守相同的时间条件,就是说,单独施用这个三重刺激半分钟,然后再伴以进食半分钟。由此便得出一系列很长而有趣的现象。我们今天的报告主要就是这个结果的分析,见第二表。

第二表 三重刺激之效力CB+T+M

这个表表示出三重刺激(CB+T+M)的刺激效力、其发生作用的个别时期,及唾液的滴数。在表中出现过两次0。意思是说,在起初,三重刺激的影响,是和二重刺激的影响一样的,就是,0。但是只在头两个实验中得到这个结果。在第三实验中,就发生变化了。三重刺激引起的不是0滴,而是2滴,不过仅有一次;然后它开始产生4滴,这个4滴发生过16次。这第一个较长的时期延续了16天。可见这三重刺激在第五次试验时产生一定的唾液分泌,就是4滴。现在我们能够发问,这有什么意义呢?它的内在机理是什么?为什么我们恰恰得到4滴,不多也不少呢?我们的问题现在是复杂了,因为我们有三个动因,而每一个动因又有各种不同的意义。为了解释这三个动因的共同作用,显而易见,我们必须单独试验它们的作用,同时也要在各种组合之下去做试验。

由于这些研究的结果,我们得到了一些事实,这些事实可以引致我们作一定的结论。我们有三个动因,从这三个动因可以做出七种组合。光、乐音与节拍器,每个单独使用,光加乐音、光加节拍器、乐音加节拍器、最后还有光加乐音加节拍器。现在我们必须试验所有这些组合,其结果可以供给我们一些答案。这七种组合中的三种我们是已经很熟悉了。单独用光得到10滴;光加乐音得到0滴;光加乐音加节拍器得到4滴。

第三表

必须着重提出,所有这些组合每天都在被重复,它们的效力也经常得到证实。现在我们必须去试验其他的四种组合,这些组合是不常应用的,但是为了分析的目的,我们也偶尔地去试用。单独用节拍器不产生任何效果,单独用乐音也不产生效果,乐音加节拍器也没有效果,我们所找到唯一有效果的组合便是光加节拍器。但是我们从开始就注意到某种奇怪的事情:光加节拍器产生6滴,但是单独用光则产生10滴。这个事实只能解释如下:节拍器成为一个抑制的动因;因为光与节拍器的组合之下,效力要比单独用光的时候小些。所以我们得到这样的结论,在施用三重刺激的第一期,节拍器已经获得抑制的效能,因为光与节拍器相组合时,比单独用光的时候产生较少的唾液分泌。

现在发生两个问题:第一,在三重组合中,节拍器怎样获得它的抑制作用?第二,节拍器既然是抑制性的,如何会在三重刺激中产生4滴唾液分泌呢?我们只能假设地去回答第一个问题,因为对于它我们还没有适当的实验。我们的假设如下:把光加乐音再加上节拍器,让这个三重组合起作用半分钟,再继之以半分钟的喂饲,那么,在节拍器与光加乐音共同发生的初期,在动物的神经细胞中就有一种抑制性的过程存在。在这种情形中,节拍器的作用与神经细胞中的抑制过程同时发生,因此很自然地,它应获得抑制的特性——或是说,染上了它所常常遇到的过程的色彩。

在这里有一个与上面所提到的相似的现象发生,在解释双重刺激作用(CB+T)的机理时,我们注意到,乐音加入到光的时候,乐音就从光借到光的刺激作用;所以同样,这里神经细胞中占优势的过程,把自己的色彩给和它同时发生的动因染上了。因此节拍器的抑制作用应这样解释:节拍器由于与一种抑制过程发生了联系,所以自己就成为一个抑制刺激了,任何其他的解释是没有的。

我愿重复地指出:这个解释有最大的可能性,但是可能性是一回事,事实是另一回事。所以我们决定去进行一系列新的实验,以便证实我们这个假设。现在我们必须解决第二个问题:节拍器既然在三重刺激之中起抑制作用,那么,三重刺激怎样产生4滴唾液的呢?它怎样又变成了刺激作用的呢?

假如我们对于好多年来几乎每天所分析的某种神经过程没有精确资料的话,这个效果对于我们会是完全无法了解的。这便是所谓抑制的抑制。它如下所述:假如有某种条件刺激,再将任何其他对于狗有某种效果的动因(例如,假若狗转向这个动因),加到这个条件刺激上,则此动因就会抑制这个条件刺激。抑制的过程是中枢神经系统生理学里常见的与熟知的现象。但是也可以观察到下列的事实:如果在神经系统的一个抑制过程中,附加某种新的额外的动因,它会使被抑制的活动表现出来。这个事实可以作如下的理解:抑制作用抑制了抑制作用,结果先前被抑制的作用便被释放,也就是说它产生正的效果了。如果我们用光作为条件刺激,然后用一个额外的动因,例如啸声,与之相结合,光的效果便会被抑制掉。但是假若因为屡次重复而无喂饲,以致消灭了光的效果,那么,如果把某个额外动因与这个停止活动的光相结合,光就又会表现它早先的刺激效果。这便是抑制的抑制现象。正像兴奋和抑制一样,抑制的抑制也时常在中枢神经系统活动中出现。

如果这是真实的话,则我们的三重刺激产生4滴唾液(CB+T+M=4滴)必须作如下的了解:节拍器得到一种抑制效力之后,影响于处在抑制过程中的神经细胞,就是说,节拍器抑制了乐音的作用,这样便从它的抑制影响中把光的一部分效用释放出来。根据节拍器是一个动因这个事实,并且考虑到神经系统中已知的确定的过程,我们就能够解释我们的刺激组合产生4滴作用这个时期,在这个时期中,新加入的刺激(节拍器)落在抑制的区域上,于是便仅仅抑制了抑制作用,而从它的影响下释放了条件刺激(光)。

现在请大家再注意第二表。你们都看到,用三重刺激作用所做的16个实验都得到同样的结果。接着我们又看见在试到第二十次时,发生了一种变化,而且这个过程就从第一时期转入到下列情况:三重刺激的效果增加到6、7、8、9滴,而且在第二十四次实验后到10滴。由此可见,三重刺激的效力达到相当于单独用光时的作用。

第四表

在这第四表中,我们进入这个过程的第二期。现在我们必须解释由于什么情况使得三重刺激的效果在先前产生4滴而现在却改为产生10滴,还必须解释产生这个效果的各种动因的意义。

让我们试着把这个问题做一个分析,就是说,让我们来测验一下所有可能的组合的意义。下面是我们已经知道的三种组合:光的效力是10滴,CB+T是0滴,CB+T+M是10滴。再进一步,已经证明了乐音仍维持0,节拍器现在有4滴的效力,乐音加节拍器也得4滴;节拍器与光相结合不能变更后者的作用,因此节拍器已经失去它原先的抑制作用了。这样,节拍器在第二期里面,从一个抑制者的地位转变到一个中等力量的刺激者的地位。它本身产生4滴,与乐音在一起时也产生4滴,在它与光相结合时,产生与单独用光时同样的效力。

这里我须要注明一下,当活动的条件刺激被组合起来时,组合的作用永远不会是个别作用的总和。即是,如果有几种条件刺激,它们的作用力量有程度上的不同,则其组合所引起的唾液量相当于其中最强烈刺激的效用。在我们的例中,光产生最大量的唾液,所以它与节拍器相组合时,这个双重刺激所产生的效力,与单独用光所产生的效力完全一样。

因此,在三重刺激中,我们看到一种类似于在二重刺激中所观察到的过程。不过只有这点差别,就是,这个过程发生的顺序是相反的。在二重刺激中我们观察到两个连续的时期:在第一个时期中,一个新加入的抑制动因获得了条件刺激的特性;在第二个时期中,这个新的动因因为从来未曾以食物伴随,所以又被变成抑制。在三重刺激的情况中我们也观察到相类似的过程:我们看到节拍器这个新刺激在应用三重刺激的第一期中,已经成为一个抑制刺激,这是因为受了当时在神经细胞中占优势的过程的影响。继续应用三重刺激时,因为以进食伴随,所以节拍器就获得了一种刺激作用。因此在这里又重现了这两个时期的规律。

现在发生一个有趣的问题:就是关于其他组合的意义的问题。你们看到单独应用乐音时结果总是保持0;虽然乐音在三重刺激中是以进食伴随着,但是它并没有获得任何刺激作用。这意思是说,乐音在三重刺激中存在时并没有成为一种刺激。但是在另一方面,当它在三重刺激中却也不是一个抑制性的刺激;因为单独用节拍器,和节拍器与乐音相组合,都同样地引起4滴唾液分泌。

所以大家会看到,乐音具有一种非常有趣而奇特的作用。在不同条件之下,乐音有不同的效果;在双重刺激中,它呈现为抑制作用,而在三重刺激中,它不发生效果。

假如我们考虑所有上述的事实,便会得到这样的结论,我们面前摆着的是某些并列的规律。换句话说,我们看到不同动因的综合作用,这些动因在一定条件之下是具有一定的正或负效果的,由此就在它们之中达到某种平衡状态。这意味着,我们必须讨论神经过程的某种尚未能明确解说的平衡。我们的数字是准确而固定的,因此每个动因都有一种特殊而确定的意义。假若这些现象是偶然的话,那么,我们的数字必定是很容易变动而混乱的。但是我们的事实完全不是这种性质的。这是第一个合乎逻辑的解释,证明我们这里所处理的确实是一种平衡。

另外一个比较直接的证明,见于倪可雷叶夫博士的工作中。他所得出的数字的比较揭露出一个确定的关系,一种彼此之间的数学的关系。在第五表中,可以看出从未以食物相伴随的双重刺激(CB+T)坚定了它产生0的作用,在另一方面,总是伴以进食的三重刺激(CB+T+M)坚定了它作为兴奋者的作用。这个表说明什么呢?它说明为了使这些作用不紊乱——双重刺激永远产生0滴,三重刺激永远产生10滴——这些组合的重复之间必须有确定的数字关系。即是,不伴随进食的双重刺激,必须应用比三重刺激恰恰多一倍的次数才行,因为三重刺激被重复得次数多些的时候,双重刺激就失掉了它产生零的作用,而变成正的了。

第五表

从上表可以明确地看出,每当双重刺激比三重刺激被重复多至一倍时,双重刺激的作用总是0滴。只有在这种条件之下,抑制才表现出它的效果。但是当三重刺激比双重刺激被重复的次数多些时[2],这种关系就破坏了,乐音的抑制性作用转弱,双重刺激就开始获得正的效果,正如在2月3日、3月2日和3月5日的实验中所示。

这里大家会看到,为了使这些组合保持其确定的意义,它们的数学关系必须被保存着,就是说,双重刺激的重复次数必须比三重刺激恰恰多一倍。

这就是我们要请大家注意的一些事实。我们分析了三个动因的作用,并且看到这些动因的作用是依照某种规律而发展的。同时也发现了新加入的动因作用的定律,这个动因须要经过两个时期,最后在神经系统中发现了一种神经平衡的无可置疑的事实,就是有动因的正或负影响的相互作用。

在得到这些有益的事实之后,我们愿意知道,若用主观分析的方法研究同样的神经现象,是否也能做到这样精确的程度?为了这个目的,我自己曾去熟悉这方面所需要的条件——我参考过关于这个问题的书籍,我从书中没有找到所要寻找的,这可能是因为在很短的时间之内很难成为一个专家。于是我把下列的问题直接请问于专家们:我们的事实相当于主观心理分析方面的何种事实呢?而且它们将如何被分析呢?不幸得很,这次,和从前许多次一样,我的尝试都未能成功。有些答案是收到了,但是从那里不可能抽出任何积极的东西来。这是很容易了解的。复杂神经现象的客观分析所得到的结果,与主观研究的结果相比较,遇到非常大的困难。主要的困难有两种。第一种困难情况是:我们所有的推理都是关于以严格客观方法所求得的一些事实,并且这些事实具有一种特殊的特性;它们是以空间与时间的概念而得出的,就是说,它们是纯粹的科学事实。心理事实仅是以时间概念来意想的,我们可以理解由于这种思想方法的差异,不可能不产生两种思想方法之间的不可比拟性。

另一种情况是,我们的现象的复杂性和心理现象的复杂性是不可能相比的。显而易见,人类神经系统活动的复杂性,远超过狗的神经系统活动的复杂性。以致使得心理学家很窘于承认我们的分析是相当于实验心理学中的哪一种现象。我从心理学家那里获得的声明是他们不做这样的分析,所以我认为,就是因为上述困难,我们长期地与心理学家们采取不同的途径前进。我们生理学家对于这一点并不感觉遗憾。我们绝不会因此而被放在一个困难的地位。我们了解神经活动的方案要比心理学家的简单些;我们只建立基础;他们建立上层建筑;简单的和基本的,没有复杂变化的,总是可以了解的,但是复杂的,若没有基本的,就不能够被了解了。所以我们的地位是比较好些,因为我们的研究和我们的成功,丝毫不依赖他们的研究。反之,我相信我们的研究会对于心理学家们有重大意义,因为我们的研究在将来必定会替心理学知识打好根基。须要知道,心理学知识和心理研究是很难的,它们涉及非常复杂的材料;除此之外,它们还具有一种极端不利的条件,这种条件是我们工作中所没有的,并且也不会使我们为难的。心理研究中这种很不利的条件便是它的研究不是处理一系列继续而不断的现象。心理学须处理意识现象; 而我们都很知道心理生活是意识与无意识成分的混合组成。依我看来,心理学家在研究中的处境,就好像一个人手里提着一盏小灯,在黑暗中摸索徬徨,但这个灯的灯光却只能照明道路的一小部分。大家可以了解用这么小的一盏灯来研究全部领域是不可能的。每一位亲身经历过这种情况的人,都会很清楚地知道,在这种情况之下所看到的与在明亮的太阳光之下所看到的绝对没有相似之处。因此我们生理学家是处于更有利的情况。当你们考虑了所有这些事实之后,就会知道,客观的研究与心理的研究的机会是如何的不同了。我们的研究还是很有限的,并且仅仅是在几个小实验室里进行的;的确,我们可以说它们仅仅处于开始阶段。虽然如此,我们却做了认真的实验分析,这个分析的各部分都是很深刻的,并且是很精确的。然而,假若一个人要想知道心理现象的定律,他必须承认他是处于混乱状态,不知从何找起。人们一直在探讨心理现象,探讨关于他自己精神生活的事实,不知已经进行了几千年了!不但心理学家在努力进行这个工作,而且所有的艺术与所有的文学都在寻求去代表人类精神生活的机制。为了要描写人类的内在世界,上百万页的著作曾被完成,但是结果是怎样呢?直到现在,我们并没有人类心理生活的定律。 “另外一个人的灵魂是一个谜”,这句老话直到现在还是真确的。

高级动物的复杂神经现象的客观研究,给予了我们一个合理的希望,就是人的内在世界所表现给我们的可怕的复杂性的基本定律,是可以由生理学家发现的,并且就在不久的将来可以实现。


[1] 在这个研究阶段,巴甫洛夫已经感到,在这种关于两半球的精细工作上,我们必须考虑到每个不同神经系统的个别特性。在第三十五与三十八章中,我们会找到关于这一点的更多事实。这个问题已在巴甫洛夫的《大脑两半球机能讲义》第十七章中系统地讨论到。在特殊实验中,可以证明属实,某种刺激若是与两半球某点的抑制状态,常常同时发生,那么,这种刺激再次应用时,就能够产生这种抑制作用状态。条件反射的消灭,被认为是由一种抑制过程而产生的。这种抑制过程的产生,是由于附加于消灭了的条件反射上的每一个非常的或新的动因的阻碍;所以,由于缺乏抑制,条件反射又成为有效的了。这种过程被视如停车器(抑制作用)的拉起,称为“抑制解除”。在描写第一种大脑机理的第十章中和在第十章中有抑制解除者的实例。——英译者

[2] 应该是“比双重刺激重复次数的1/2多些时”。——中译者