神经科学哲学（二）

当然，这种神经网络解释的向量空间替代方案与民间心理学格格不入。但他们能证明新兴市场的合理性吗？即使民间心理学假设的命题内容在认知和计算神经科学（三十年前很热门）的某一理论发展中找不到类似物，民间心理学也可能在认知的其他方面是正确的。在为早期神经哲学提供信息的科学实在论中，得出跨理论同一性主张是正确的结论（例如，民间心理状态 F 与神经状态 N 相同）或消除主义主张是正确的（不存在民间心理状态这样的东西） F）取决于与所讨论的假设相关的理论之间获得的理论间还原的性质（Hooker 1981a,b,c；Churchland 1986；比克尔，1998）。但理论间还原的基本解释也认识到一系列可能的还原，范围从相对“平稳”到“显着修正”到“极其坎坷”。 [5]将民间心理学还原为“矢量”计算神经科学是否可能占据“平滑”和“崎岖”理论间还原端点之间的一些中间地带，从而提出“修正”结论？经典平衡热力学到统计力学的简化在这里提供了一个潜在的类比。 John Bickle（1992，1998，第 6 章）根据经验论证，这种结果是可能的。他从历史例子中具体说明了“修正”还原的条件，并表明随着后者的发展，这些条件正在民间心理学和认知神经科学之间获得。特别是，民间心理学似乎已经正确理解了许多认知状态的粗略指定的功能特征，特别是那些与感觉输入和行为输出密切相关的认知状态。它似乎也正确地理解了许多认知状态的“意向性”——状态所属或关于的对象——尽管认知神经科学回避了对这一特征的隐含语言解释。修正物理主义预测民间心理学概念将发生重大概念变化，但否认热量液体燃素种类的完全消除。

科学哲学是神经网络活动模式的向量空间解释影响哲学的另一个领域。保罗·丘奇兰 (Paul Churchland) 在他的著作《神经计算视角》（A Neurocomputational Perspective）（1989 年）的序言中以独特的神经哲学方式断言，如果不借鉴大脑和行为科学的实证工作，很快就不可能在科学哲学方面开展严肃的工作。为了证明这一主张的合理性，在本书的第二部分中，他建议对科学哲学中的关键概念进行神经计算重新表述。他重新表述的核心是对科学理论结构的神经计算解释（1989：第 9 章）。自 20 世纪 60 年代以来，科学理论的正统“句子集”观点的问题就已众所周知。丘奇兰主张用受神经网络活动“矢量”解释启发的观点取代正统观点。神经网络中实现的表示（如上所示）组成了一个与外部环境中的重要区别相对应的系统，在输入语料库中没有明确表示，并且允许经过训练的网络以不断减少错误的方式响应输入。根据丘奇兰的说法，这些都是理论的功能。丘奇兰德的主张很大胆：一个人的世界理论是该人的误差突触权重向量空间中的一个特定点。它是一种突触权重的配置，将个体的激活向量空间划分为多个细分，从而减少未来对熟悉和新颖输入的错误消息。 （再次考虑图 2 和图 3。）然而，这种重新表述招致了反对。丘奇兰德夸口说，他的理论理论比正统“句子集”解释的现有替代方案更可取——例如语义观（Suppe 1974；van Fraassen 1980）——因为他的理论更接近于“嗡嗡作响的大脑”使用理论。但正如 Bickle (1993) 指出的那样，基于上述数学资源的神经计算模型距离数学抽象领域还有很长的路要走。它们只不过是准线性动力系统数学在大脑电路简化图上的新颖（尽管具有启发性）应用。在科学界哲学将理论视为生物神经网络中实现的高维状态空间中的点之前，神经哲学家应该对本体论类别的识别（向量表示和转换为什么？）做出一些解释。 （然而，比克尔的反对意见中潜藏着一个重要的方法论假设，我们将在下一段末尾讨论。）

丘奇兰对其他科学和认识论概念的神经计算重新表述就建立在这种理论解释的基础上。他概述了感知的理论负载、概念统一的本质、理论简单性的优点、库恩范式的本质、概念变化的运动学、溯因的特征、解释的本质，甚至道德知识和认识论规范性。例如，概念重新部署是通过一种新型的输入模式激活已经存在的原型表示（经过训练的神经网络中高维向量空间分区的中心点或区域）。显然，我们不能在这里公正地对待丘奇兰在重新制定方面所做的许多不同的尝试。我们敦促感兴趣的读者以原始形式检查他的建议。但有必要谈谈哲学方法论。丘奇兰并没有尝试任何类似于传统哲学意义上的“概念分析”。通常，神经哲学家都不会参与他们的任何重新制定项目。 （这就是为什么神经哲学重构的讨论与 EM 的讨论相一致。）有些哲学家认为该学科的理想分析是一组相对简单的充分必要条件，用非技术性的自然语言表达，控制着神经哲学的应用。重要的概念（例如正义，知识，理论或解释）。这些分析应在可能的程度上与预先使用的使用范围保持平衡。理想情况下，他们应该保留同义词。其他哲学家认为这一理想是无菌，误导的，也许是对人类知识的潜在结构的误解（Ramsey 1992）。神经寄生者倾向于驻留在后一组中。那些不喜欢关于发展科学来重新制定科学（“改革”）传统哲学概念的哲学猜测的人可能已经发现，神经哲学不适合他们。但是，熟悉的指控是，神经计算的重新策划Churchland尝试是“哲学上无趣”或“无关”，因为它们未能提供理论，解释以及类似的“分析”，这将在许多当代的“自然主义”哲学家，自然主义的哲学家，，，，，，自然主义的哲学家，，，是无关紧要的。大大放弃了传统的哲学“分析”。

在我们留下从“神经网络”式的认知/计算神经科学的理论发展提出的神经化学应用主题之前，实际科学细节的最后一点都提到。长期以来，这种方法并未保持最新的计算神经科学。许多神经建模者迅速放弃了对大脑建模的方法。隔室建模使计算神经科学家能够模仿神经元膜斑块之间的活动和相互作用（Bower and Beeman 1995）。这种方法允许建模者控制和操纵各种亚细胞因子，这些因素确定每个时间单元的动作电位，包括单个神经元中膜结构的拓扑，跨膜斑块的离子通道的变化以及依赖于后突触后电位的现场特性突触在树突或躯体上的位置。到1990年代中期，建模者迅速开始“定制”其目标电路中的神经元。越来越强大的计算机硬件仍然使他们能够研究建模网络的电路属性。由于这些原因，许多严重的计算神经科学家转向在分析水平上工作，该分析将神经元视为结构化而不是简单的计算设备。通过隔室建模，在严重的神经生物学模型中，向量到向量的转化远不那么有用，取而代之的是代表神经膜斑块的离子电流的微分方程。与允许的“连接主义者”模型相比，在生成模型中捕获的生物细节要多得多。跨计算神经科学的方法学变化意味着，由“连接主义者”资源引导的神经哲学不再从科学领域的艺术状态中汲取灵感。

科学与科学认识论的哲学不是神经哲学家敦促神经科学发现与传统哲学主题相关性的唯一领域。凯瑟琳·阿金斯（Kathleen Akins，1996）认为，在神经哲学出版的十年后，人们对感官的“传统”观点是关于意图性的各种复杂的“自然主义”计划。 （她引用了Churchlands，Daniel Dennett，Fred Dretske，Jerry Fodor，David Papineau，Dennis Stampe和Kim Sterelny的例子。错误。传统观点认为，感官系统至少在三种方面是“垂直的”。 （1）系统中的每个信号与外部（对身体）环境中的少量属性相关。 （2）受体对受体敏感的相关外部关系的结构保留在结果感觉状态之间的内部关系结构中。 （3）感觉系统忠实地重建，而没有虚拟的添加或装饰，即外部事件。 Akins使用当时的神经生物学发现（即“热感受器”）作为例证，Akins表明感觉系统是“自恋的”而不是“ Veridical”。这三个传统假设均受到侵犯。这些神经生物学细节及其哲学含义为感知哲学和自然主义项目的适当基础开辟了新的问题。我们的“感知哲学”或对“感知意图”的描述将不再着重于搜索感觉系统状态与“终止检测”外部特性之间的相关性。这个传统的哲学（和科学！）项目基于对感官的错误“ VeriDicality”观点。对感觉受体活性的神经科学知识还表明，感觉体验并不能为自然主义者服务，因为它是代表与世界之间有意关系的“简单范式案例”。再次，可用的科学细节表明了一些传统哲学项目的天真。

Valerie Hardcastle（1997）着重于疼痛传播系统的解剖学和生理学，敦促对流行的方法论假设产生类似的负面影响。长期以来，痛苦的经历一直是哲学家最喜欢的案例，以分析和理论化有意识的经历。然而，关于痛苦经历的每个立场都得到了捍卫：消除主义，各种客观主义观点，关系观点和主观主义观点。尽管同意痛苦经历是开始意识分析或理论的地方，但为什么很少同意？ Hardcastle敦促两个答案。首先，哲学家倾向于对我们的疼痛传播系统的神经元复杂性不知情，并建立对多组分系统单个组成部分结果的分析或理论。其次，即使是那些理解某些潜在的疼痛神经生物学的人，也倾向于提倡栅极控制理论。[6]但是最好的现有闸门控制理论对大门的神经机制模糊。相反，Hardcastle提出了一种可分离的双重疼痛传播系统，该系统由疼痛感觉系统与其他感觉系统紧密相似，并与其他感觉系统非常相似，以及下降的疼痛抑制系统。她认为，这种双重系统与神经科学的发现一致，并说明了所有痛苦的现象，这些痛苦现象使哲学家朝着特定（但有限的）疼痛经历理论诱惑。疼痛抑制系统的神经生物学独特性与其他感觉方式的机制形成鲜明对比，这使得疼痛处理非典型。特别是，疼痛抑制系统使疼痛感觉分解于伤害感受器的刺激（疼痛受体）。 Hardcastle从疼痛传播的神经生物学独特性得出结论，疼痛经历是非典型有意识的事件，因此不是开始理论或分析一般类型的好地方。

3。神经科学和心理学

发展和捍卫内容理论是当代心理哲学中的一个核心话题。在这场辩论中，一个共同的逃亡者是一种与物理或自然主义本体论一致的认知表征理论。我们在这里将描述神经化学家对该项目做出的一些贡献。

当一个人认为或记得他没有咖啡时，他的大脑状态就会具有意图或“关于”。感知或记忆是关于一个人的咖啡；它代表一个咖啡。代表性状态有内容。一种心理学试图解释代表性国家关于某事的是什么，以说明国家和事件如何具有特定的代表性内容。物理学家的心理医学试图使用物理科学的资源来做到这一点。神经寄生者为两种类型的物理主义心理学做出了贡献：功能性角色方法和信息方法。有关这些心理内容和其他理论的描述，请参阅有关心理内容，心理表述和精神内容的目的论理论的条目。

功能角色语义的核心主张是，代表以其与其他表示形式相关的关系具有其特定内容。它的范式应用是在真实功能逻辑的概念上，例如连接的“，”或脱节的“或”。物理事件会实例化“和”函数，以防万一将两个真实输入映射到单个真实输出中。因此，表达与其他人的关系赋予了它“和”的语义内容。功能角色语义的支持者对所有表示的内容提出了类似的分析（Block 1995）。例如，如果鸟类与代表羽毛和代表喙的其他事件有正确的关系，则代表鸟类。相比之下，信息语义的内容归因于一个国家，具体取决于国家与其所代表的对象之间的因果关系。例如，物理状态代表鸟类，以防万一适当的因果关系与鸟类之间的合适关系。信息语义的核心是信息的因果报道（Dretske 1981，1988）。脸上的红色斑点带有一个麻疹的信息，因为红斑是由麻疹病毒引起的。对信息语义的普遍批评认为，仅因果关系不足以代表，因为从定义上讲，信息（从因果意义上讲）始终是垂直的，而表示形式可能会歪曲。这项挑战的流行解决方案引用了“功能”的目的论分析。大脑状态代表X，它具有携带有关X引起的信息的功能（Dretske 1988）。这两种方法并不能耗尽心理医学的流行选择，而是神经化学家最大的贡献的方法。

保罗·丘奇兰（Paul Churchland）忠于功能角色语义的忠诚，可以追溯到他对一种语言语言语义的最早观点。他在他（1979）的书中坚持认为，一个术语的语义身份（内容）来自其在整个语言的句子网络中的位置。早期功能角色语义学家所设想的功能经济是具有与语言表达式所表示的对象和属性相对应的节点的网络。因此，一个节点（适当连接）可能代表鸟类，另一个羽毛和另一个喙。其中一种激活倾向于将激活传播给其他激活。随着“连接主义”神经网络建模（如上面的上一节中所述），这种单个节点“本地主义”方法的替代方案出现了替代方案。到Churchland（1989）为一般认知表达的功能角色语义提供了神经科学的阐述，他也放弃了“本地主义”的解释。相反，他提供了“州空间语义”。

我们在上一节中看到了（矢量）状态空间如何为生物和人工神经网络中的活动模式提供解释。认知表示的状态空间语义是一种功能性角色语义的物种，因为特定状态的个性化取决于IT与其他状态之间的关系。表示形式是适当的状态空间中的一个点，空间中的点（或子卷）与其他点（位置，几何近端）的关系分为个性化。保罗·丘奇兰（Paul Churchland，1989，1995）通过吸引感觉系统来说明神经状态的州空间语义。在感觉神经科学方面，一种流行的理论是对感觉品质（如颜色）如何代码的对手过程的说法（Hardin 1988）。 Churchland（1995）描述了一个三维激活矢量状态空间，其中人类可感知的每种颜色都被表示为点（或子体积）。每个维度对应于人类视网膜中存在的三类感光体之一的活性率及其传出路径：红绿色对手途径，黄蓝色对手途径和黑白（对比）对手途径。触动视网膜的光子被光感受器转导，在每个隔离途径中产生一个活性率。因此，代表的颜色是神经元激活频率速率的三联体。作为例证，再次考虑图3。在三维空间中，每个维度将代表一类从视网膜中突出的神经节细胞的轴突中的平均作用频率。人类可感知的每种颜色将是该空间的一个区域。例如，橙色刺激在红绿色和黄蓝色的对手途径（分别为x轴和y轴）中产生相对较低的活性水平，黑白中的中端活动（对比）对手途径（z轴）。另一方面，粉红色的刺激在红绿色的对手途径，黄蓝色对手途径中的中距离活动以及黑白（对比）对手途径的高活性中产生较低的活性。[7]每个颜色在空间中的位置会产生“颜色固体”。这些位置之间的固体位置和几何近端，反映了感知到的颜色之间的结构相似性。人的阵阵表达是在四维状态空间中的点，每个维度都编码每种类型的味觉受体（甜，咸，酸和苦的）产生的活性率及其隔离的传递途径。当在具有结构性资源的神经网络中实施，并因此与人脑一样广泛的计算资源实施时，国家空间的心理学方法为大量认知状态提供了内容理论。[8]

Jerry Fodor and Ernest Lepore（1992）对Churchland的心理学提出了重要的挑战。仅在州空间中的位置似乎不足以修复州的代表性内容。 Churchland从未解释为什么三维状态空间中的一个点代表一种颜色，而不是沿三个维度变化的任何其他质量，对象或事件。[9]。因此，丘奇兰的叙述通过对维度的解释来实现其解释能力。福多尔（Fodor）和勒波（Lepore）声称，丘奇兰（Churchland）从未指定尺寸是如何代表的，例如盐度，而不是黄蓝色波长的反对。一个明显的答案吸引了构成有关神经网络的“外部”输入的刺激。然后，例如，颜色神经表示的个性化条件是对手处理神经元从特定类别的光感受器接收输入。后者又具有电磁辐射（可见光光谱的特定部分）作为其激活刺激。但是，这种对“外部”刺激的吸引力是代表性内容的最终个性化条件，这使得最终的方法是信息语义的版本。这种方法是否与其他神经生物学细节相吻合？

信息语义的神经生物学范式是特征检测器：一种或多个神经元（i）对特定类型的刺激的最大响应，（ii）具有指示刺激类型的存在的功能。视觉特征探测器的这种刺激类型的示例包括高对比度的边缘，运动方向和颜色。哲学家中最喜欢的功能探测器是青蛙中所谓的蝇探测器。 Lettvin等。 （1959年）鉴定了青蛙视网膜中的细胞，这些细胞最大程度地响应了各个视野中移动的小形状。这些细胞活性可检测苍蝇的想法取决于青蛙饮食的知识。 （Bechtel 1998提供了一个有用的讨论。）使用从单细胞记录到复杂功能成像的实验技术，神经科学家发现了许多对各种复杂刺激的神经元的托管。但是，在特征检测器上建立条件（II）要困难得多。甚至一些范式也受到了质疑。 David Hubel和Torsten Wiesel（1962）赢得了诺贝尔奖的奖项，以建立条纹（视觉）皮质中神经元的接受场（视觉）皮层通常被解释为揭示其功能是边缘检测的细胞。但是，Lehky和Sejnowski（1988）对这种解释提出了质疑。他们训练了一个人工神经网络，以区分对象的三维形状和二维阴影模式。他们的网络结合了视觉神经生理学的许多特征。事实证明，受过训练的网络中的节点对边缘对比度具有最大响应，但似乎没有边缘检测的功能。 （有关评论，请参见Churchland和Sejnowski 1992。）