生物声呐及其他感觉系统信息处理机理研究初探

脑的高层次信息处理应该是以脑为基础，以神经回路为基础的，这一点与科赫和克里克［1，3］的观点相同，理由如下。

1.记忆离不开神经回路

意识、决策等高层次信息离不开记忆，人自出生以来，逐渐增加了很多记忆，意识也随之增加，说明人的种种意识离不开记忆。联想、学习等高层次信息活动也离不开记忆。对“记忆”这件事，不管以何种理论解释，都离不开神经元和神经网络。二元论者也承认记忆是在脑中发生的。有人说记忆发生在神经元突触处，也有些人认为整个细胞参与记忆的发生［19］。不管记忆具体发生在哪里，总是在神经回路中发生。

2.脑深部电刺激能产生作用

脑深部电刺激（deep brain stimulation，DBS）是指将电极插入脑的深部，在脑深部加上高频电流刺激。对于非器质性疾病，如厌食症、抑郁症、精神病等，DBS 能在短期内改变病情状况。尽管这种方法不一定长期有效，但是仍能说明高层次信息与神经回路直接相关。顾凡及教授在《脑科学的故事》［20］一书中收集了很多关于脑的有趣的故事。他在书中提到了用电极刺激脑的各种部位，可使人产生像做梦似的感觉，可“听”到“音乐”，“听”到“人说话”，“见”到“光”等。盖奇的故事［21］是神经科学界广为流传的故事，说明了人在脑受伤后性格会产生重大变化。这些是否也可以说明神经回路直接与高层次信息有关？

3.化学药物改变行为

人喝醉了酒，就会说胡话，同时他本人完全否定自己喝多了；“李白斗酒诗百篇”：这些说明什么？酒对脑的活动确实有影响。如何解释这些现象？好像除了“酒对神经元有影响”外很难有其他解释。脑内某些化学物质的变化将直接影响神经元活动，这也说明高层次信息与神经直接有关。(www.xing528.com)

4.历史经验证明

如果脱离神经回路研究意识将会如何？100 多年来，对意识的研究进展很少。脱离神经回路的文字模型可以随心所欲地加任何因素，如神经达尔文选择理论、神经量子理论等。对这些理论既无法否定也无法肯定，难以做进一步推敲，这样的理论越来越多，使人眼花缭乱，无所适从。多年来，涌现了这么多理论，却反而使人得出了一个令人沮丧的结论——现代科学不能解释脑。

埃德尔曼明确指出，由于脑的结构存在多变性，每一个人的脑都是世界上独一无二的，由此得出结论：脑不是计算机，单靠计算机加上软件根本不能描述脑。于是他提出了神经达尔文主义。这一理论在20世纪80年代确实引起了轰动。应该说，埃德尔曼对脑的认识是正确的，但是他的理论也是后来受到公开批评最多、最严重的。这里关键的问题是，他的理论没有具体的数学模型和回路模型支持，使人无法在他的基础上进一步深入研究。他虽然也做了回路研究，研制出了达尔文1—7 号机等，可是这些“机器”已远离了他原来的理论，充其量是变结构控制系统。

5.只有在回路或数学模型中表现出来，才能使人深入理解不稳定性和不确定性

究竟如何理解不稳定性和不确定性？虽然讲了一大堆描述不稳定性和不确定性的文字，但这还仅仅是一种空洞的想法。对同一段文字，不同的人还可以有不同的理解。过去都是以稳定和确定的观点来研究神经回路的，现在要用不稳定和不确定的观点来研究回路。由于两种思想完全相反，确定的线性观根本无法理解不稳定和不确定的非线性系统中出现的现象。只会讲不稳定和不确定的理论，但还是拿不出具体的不稳定和不确定的回路例子，只能说明我们还是不太理解不稳定性和不确定性。

既然记忆是在神经网络中产生的，高层次信息又离不开记忆，便说明高层次信息也离不开神经回路。同时，如果承认高层次信息研究离不开对低层次信息的了解，而低层次信息完全是在神经回路中实现的，那么高层次信息研究也离不开神经回路。脑中的网络应该就是神经回路，其最基本的数学模型是神经元模型（H-H 方程或改进的H-H 方程），应该在此基础上来讨论不稳定和不确定性。前几章中对感觉器官的信号分析确实是这样做的，也解决了不稳定系统可以检测小信号的问题。因为脑是不稳定的系统，要研究脑的“智能”，就需要离开强调稳定和确定性的观点，在不稳定和不确定的系统中来分析神经元组成的网络。