笛卡尔动作控制脑模型对人体科学的影响

张 良 平

(内江师范学院 体育学院， 四川 内江 641100)

0 引言

人类总想解释一切事件发生的原因.自蒙昧时代开始人们便探索着“是什么”“在哪里”“怎么样”控制我们的动作.随着实践的深入和认识的发展，人们终于发现脑在支配随意动作、脑的不同部位具有不同的功能.至今，“是什么”和“在哪里”的问题已被阐明，可是要进一步阐明“怎么样”这一问题还任重道远.人类对自身动作控制认识的发展是与哲学思想、医学实践、科学研究与技术进步密切相关的.本文的意图不是研究笛卡尔哲学问题，而是出于对《运动技能学习与控制》课程建设的需要，对笛卡尔有关人体动作控制的哲学思想及其理论模型进行转述与评析，以凸显课程思政的人文情怀与科学精神.

1 笛卡尔关于人体动作控制哲学思考的渊源

从古至今，有关身心关系及其对人类动作进行阐释的哲学学说纷繁复杂、流派众多，但是归根结底可分为三种：二元论、唯心论和唯物论[1].把人看作一个由身体和心灵两种实体组成的观念称为身心二元论(dualism)[2].笛卡尔(Descartes，1596-1650)是身心二元论哲学的典型代表.在此简要追溯笛卡尔关于人体动作控制的哲思渊源.

1.1 原始文化形态关于人体动作控制的哲思

远古蒙昧时代，人们认为自然界中凡能运动的客体皆由神灵主宰并使其运动[3]，人们也深感自身拥有的某种使其生机勃勃而又不可捉摸的无形之物在驱使着自己进行思考或做出某种行动的决定.人类先祖把这种神秘的“无形之物”称为“神灵”“灵魂”或“心灵”，这种观念在后来被称为“万物有灵论”[4]，我们现在称之为“心理”.“万物有灵论”是原始文化形态下必然的思维方式，它将客体主观化[5]，并把自我意识渗透到客体之中，从而产生了移情于物的猜想、情感推理以及神秘的解释，于是萌生了原始宗教与哲学.人类渐趋成熟，便对“万物有灵论”渐次地消解与重构，代之以对无生命运动物体的物理解释，但仍然用神灵来解释人类自身的运动.毕竟活生生的人体运动所蕴含的不仅仅是肉体，似乎还有更深层次的东西，人们称之为心灵.人类心灵的本质是什么、它与我们身体的关系是什么、它怎样控制我们的动作，等等，这样一系列的重大问题难免引发先哲思考，并试图解释之.对于人类而言，身心关系由此成为哲学探讨的永恒焦点[2].这就是笛卡尔哲学身心关系的由来.

1.2 古代文明关于人体动作控制的哲思与医学实践

诸多古代文明都认为心脏是思维和情绪之所在，但古希腊名医希波克拉底(Hippocrates)最先指出对思维、情绪以及动作的控制是脑的功能[3]，并说“动作即生命”[6].这是古代文明关于“是什么”和“在哪里”控制人类动作的初步回答.希波克拉底是初步揭示人体动作控制问题之谜的第一人.这为笛卡尔建立动作控制的脑模型奠定了可靠的解剖学结构基础.

1.3 柏拉图的身心二元论

身心二元论的奠基者古希腊哲学家柏拉图(Plato)将世界二分为现实世界和绝对理念世界.在这种本体论基础之上，他又将人二分为灵魂与身体的存在.他在《理想国》中指出“每个人的灵魂含有理性、激情和欲望三种成分，其中理性乃灵魂之真谛，欲望主要与肉体相关联，容易把人带入罪恶的深渊.”[7]在这里，他将身心二元的对立体现为理性与身体欲望，将身体工具化以净化灵魂；他将感觉归属于身体，并认为感觉是物质和精神相联系的关键[2].柏拉图关于人体动作控制的观点属于形而上的哲学猜想.正如柏拉图晚年觉得自己的《理想国》太过于理想、难以实现一样[8]，他所认为的“感觉是物质和精神相联系的关键”中的“感觉”也只停留在一种主观的感觉经验之上，他未进一步地阐明这种“感觉”对动作控制的作用方式.柏拉图的身心二元论直接启迪了笛卡尔的跟进.此外，笛卡尔还借鉴了奥古斯丁(Augustine)关于人的存在的证明方法.

2 笛卡尔哲学形成的历史背景

笛卡尔所处的时代，正是欧洲科学突飞猛进的时代.哥白尼(Copemicus)的《天体运行论》已摧毁了经院哲学作为“科学根据”的“地心说”；维萨里(Veslius)的《人体的构造》已彻底否定了基督教关于上帝造人方法的无稽之谈；伽利略(Galileo)将其在天文学和物理学领域的重大发现用数学方法来表达；等等.他们都为笛卡尔勾勒了一幅机械的世界蓝图.此时，也正是欧洲神学和经院哲学盛行的时代，不过此时的经院哲学已经退化为僵死的教条.

从纵向上看，古代的万物有灵论、柏拉图的身心二元论和奥古斯丁的方法论，都对笛卡尔有着巨大的历史影响.从横向上看，文艺复兴的人文主义思潮、新教思想、科学唯物主义，法国的宗教、政治、文化等，对笛卡尔哲学有着直接的现实影响.

3 笛卡尔关于人体动作控制的哲学思考及其理论模型

3.1 笛卡尔关于人体动作控制的哲学思考

近代法国哲学家笛卡尔在关于人类动作控制的哲思方面是欲致广大而尽精微的.第一步，他严格地将人分为“心灵”和“身体”两部分，并认为它们是各自独立的实体；第二步，他认为“心灵”和“身体”是可以相互发生作用的，人的存在是这两种不同实体的联合；第三步，他假设“心灵”和“身体”的联合作用发生于松果体及其所支配的神经:最终他认为使“心灵”和“身体”合一的是神.

“我思故我在”是笛卡尔的经典哲学命题.他把人的感觉归属于“我思”的能力，并进一步指出“精神”的唯一属性是思维，遵守逻辑法则；而“身体”不能思维，只能遵循机械原则而运动[2].与柏拉图一样，笛卡尔也认为能够思维的“精神”(心灵)的地位远远高于无法思维的“身体”;因此，他把身体降格为纯粹物体的存在.

3.2 笛卡尔关于人体动作控制的脑模型

法国皇家花园中受水压操纵的活动塑像的技术装置为笛卡尔“身体如何工作”提供了理论模型[3].他认为通过物质运动来解释生命运动是有可能的.笛卡尔认为动物没有心灵，其行为可用机械原理来解释.动物体内能产生一种叫作“动物精气”(animal spirit)的物质，并沿着神经管以液压驱动的方式激发肌肉运动.照笛卡尔说，人与动物稍有的不同之处就在于人有心灵.于是，技术装置被笛卡尔首先用于解释神经系统如何控制人体动作.他认为人除了具有心灵之外，身体就是一架完美的机械装置.对于笛卡尔采用机械原理来解释人体动作控制，我们姑且称之为“机械人体论”.

笛卡尔假设了一个“心灵”与“身体”发生作用的部位——松果体，进而对“感觉”在人体动作控制方面的作用也进行了强有力地论证.为此，它提出了首个“身体如何工作的脑模型”(见图1[3]).该模型的总体运作原理是：身体通过感觉器官将环境信息(外界的刺激)提供给位于脑的心灵，再由心灵控制身体运动.具体表现为：(1)眼睛把视觉信息沿着视神经发送给脑，这些视觉信息受到位于松果体(H面)的心灵的审查；(2)当心灵决定行动的时候，它向特定的方向倾斜松果体，使受压的脑液流向一组适当的神经；(3)这种脑液沿着神经的流动会引起相应肌肉的膨胀而产生动作.

图1 笛卡尔的理论模型

3.3 笛卡尔关于人体“反射”动作控制概念的提出

笛卡尔在论证了外界刺激通过感觉神经通路将环境信息传递给脑，经由心灵审查后决定是否发起运动之外，他还论证了人体有一些自发的、非随意的、不受心灵支配的动作的反射路径(见图2[9]).照笛卡尔说，这是外来的能量通过神经系统自动返回到肌肉所产生的.他把这种动作控制方式称之为“反射”(reflex，源于拉丁文reflectere，意为“自动弯回来”).也就是说，笛卡尔已经明确认识到有些刺激信息不需要经过心灵的检查就能发挥作用，如突然受到意外的强烈刺激(被火烫).不过我们现在对“反射”机制的解释已有些不同了.这要归功于谢灵顿(Sherrington)多年对脊髓的尽心竭力的研究.现在我们确知人体的绝大多数反射活动是发生于脊髓和脑干的，神经信息的传递确实没有上行到脑部.笛卡尔在当时的历史条件下能够提出“反射”概念并进行了正确的初步阐释,是他在理解人类动作控制方面的很了不起的贡献.

图2 笛卡尔在《论人》中的反射动作路径

3.4 笛卡尔关于身心关系问题对柏拉图的超越

与柏拉图不同的是：笛卡尔更为彻底地将感觉归属于“我思”，并赋予“我思”几乎不可限定的能力，强调了“我思”的重要作用.用今天的话语来说，这就是强调了自我意识对人的行为(动作)的重要控制作用，对人们理解人类随意动作具有巨大的进步意义.

在柏拉图那里,灵魂与肉体是格格不入的，彼此是独立的甚至是对立的存在，身体只是净化灵魂的工具.至于身体与灵魂怎样相互作用，他只说“感觉是物质(身体)和精神(灵魂)相联系的关键”.至于身体和灵魂到底怎样相互作用，他却没说出个所以然来.

笛卡尔在模型中不仅指出了神经系统在动作控制中的重要作用，还假设了心灵与外界刺激所产生的人体的感觉相互发生作用的部位(松果体)，也就是说笛卡尔虽然也严格地将人体分为身体与心灵两种独立的实体，但是这两种实体是通过神经系统紧密联系着的，这预示着作为自我意识的“我思”随时可能发动和控制人体动作.

柏拉图那里的“感觉”还停留在主观的感觉上，而笛卡尔的“我思”则很清晰表明了人的“自我意识”对自己的思维和自己身体的综合觉知状态.

笛卡尔关于人体动作控制的思路可概括为：灵魂—我思(心灵、自我意识)—松果体—神经—肌肉—动作.

4 笛卡尔关于人体动作控制的脑模型对近现代人体科学的影响

4.1 笛卡尔关于人体动作控制的脑模型引发的正误与求真

笛卡尔卒于1650年，其著作《论人》于1662年出版.笛卡尔在该著作中提出人体如何工作的理论模型，前述的图1和图2就是该著作中的木刻画.在笛卡尔提出该模型不久，就有人采用科学实证方法发现了该模型的错误.

在佝偻病及其致畸研究方面颇有建树的医生格里森(Glisson)通过实验证实了“动物精气理论”的错误.他让十几个志愿者在水缸中握拳.如果按照笛卡尔的理论模型，被试的握拳动作是由“精气”的注入而引发，进而使手臂肌肉体积增大，那么水面就会上升.但其实验结果显示，水面没什么变化，甚至略有下降.施旺麦丹(Swammerdam)也做过类似的实验[9].他的实验比格里森的实验更为精密可靠.他将青蛙肌肉放在注射器内(见图3[9])，刺激裸露在注射器外的青蛙神经触发肌肉活动，同样地发现肌肉收缩前后水位没有发生变化.这就基本摧毁了笛卡尔的“动物精气理论”.

图3 J.Swammerdam 的实验装置

意大利生物学家伽尔瓦尼(Galvani)于1786年发现用金属刺激青蛙神经会引起相应的肌肉痉挛(见图4[9]).据此，他声称发现了“动物电”.这引起了广泛的争议.于是，很多人猜想：难道这种动物电就是生命之力？大家都不知道这种电是什么，来自何方.其中有很多人以电刺激为工具来研究动物或直接研究人体.这也是电生理学的开端.实验表明：神经可以发送信息给肌肉，肌肉本身具有收缩性且含有为其收缩提供动力的能源，不是笛卡尔所说的松果体使受压脑液流过神经使肌肉膨胀以及产生动作[1].

(注：N-蛙神经；z-铜；c-铁.)

1870年，弗里奇(Frisch)和希齐格(Hitzig)首创用微电流刺激狗脑(额叶)表面的特定区域(见图5[9])，发现引起对侧特定部位的运动，并找到了5个不同的运动点[9].我们现在将这些区域称为初级运动皮层.那里的神经元与肌纤维直接联系，因而控制动作.而刺激脑半球后半部却得不到肌肉运动.实验证明了脑中有专化的运动中枢，并阐明了运动皮层的位置.他们的这一研究结果震惊了科学界和哲学界，也表明人体动作控制不是如笛卡尔所说的由松果体的倾斜所致.1873年，希齐格进一步研究狗脑.1874年，弗里奇继续对狗、猴、和人脑运动皮质的定位做了比较研究.发现使用阈刺激时，反应只局限于若干肌肉，被刺激的皮质部分形成了一个兴奋灶；切除这部分皮质后，相应的肌肉即现瘫痪，确认了运动中枢位于中央前回.这一实验结果被后人多次重复予以证实，由此基本上摧毁了“灵魂”控制动作的观念.

注：△-前腿外展；†-前腿弯曲；#-后腿运动；◇-面部抽搐.

雷蒙(Reymand)于1902年提出所有的神经和肌肉都存在“静息电位”.后来，科学研究发现神经与肌肉具有“兴奋-收缩偶联”的事实.肌肉收缩并非如笛卡尔所说的是脑液流向外周神经使肌肉膨胀所致.

1950年，潘菲尔德(Penfield)完成了大脑皮质机能定位，明确地在大脑皮层定出了感觉中枢与运动中枢的位置,并阐明了它们各自在运动控制方面的作用.至此人们终于可以从科学的角度比较全面地解释和接受人体动作的控制的机制了.这是对“灵魂”控制动作的观念的致命一击.1950年代以后，人们已经意识到人的生命活动是一个超复杂巨系统多层级的活动，神经系统的各个层次上都存在大量的“非线性动力学问题”[1]，已经开始采用系统分析方法，但由于研究上的困难，未能深入.

4.2 笛卡尔动作控制模型对人体科学的影响

笛卡尔这个模型不同于纯粹的哲学思考，意义重大，为信而有征的科学研究首创了一个关于人体动作控制的可检验的操作程序.他的哲学思考和研究方法一方面激起了后起的莱布尼茨(Leibniz)和柏格森(Bergson)对人类动作控制的哲学研究；另一方面该模型还为近现代科学，尤其是近现代人体科学乃至当今脑科学的发展奠定了方法论基础，激起了后起的对神经系统真实机能的建模研究.比如，后来科学家开发的基于电话交换机的脑模型、基于电脑程序的脑模型和完全数学性质的脑模型.

现代科学观念相信脑是控制随意动作的器官，神经系统控制动作，心理活动是神经活动产生的现象.目前，自然科学最后一个有待开发的领域正是人类自身的大脑.揭示人脑工作方式是当今脑科学研究最尖端、最前沿的部分.哲学家、生理学家、心理学家、脑科学家仍在不断地探索，也在不断地质疑意识能否还原成神经细胞的物质性运动.在宏观水平上继续研究人体系统、器官的组织结构及其功能，在微观水平上继续研究神经元、神经递质分子、肌蛋白分子、离子通道等，在介观水平上继续研究局部神经回路的工作原理.为了深入理解脑的工作机制，欧盟、美国、日本、澳大利亚、加拿大、韩国、中国等于2013-2016年间先后启动了各有侧重的脑科学计划[10].

5 笛卡尔对人体动作控制理解方面的贡献与局限

5.1 笛卡尔对人体动作控制理解方面的贡献

在对人体动作控制理解方面，笛卡尔的主要贡献在于：在哲学意义上强调了人的意识的重要作用；提出了首个关于人体动作控制的脑模型；提出了“反射”的概念；在身心关系的哲学研究上超越了柏拉图；为近现代人体科学研究奠定了坚实的方法论基础，启迪了后起的哲学研究和动作控制的建模以及实验研究.

5.2 笛卡尔对人类动作控制理解方面的局限

笛卡尔强调的“我思”，主要还是从哲学意义上强调了自我意识的存在，是他用来论证身体和灵魂是两种不同实体的哲学宏观构思(“我思”不容怀疑，那么，一定有一个“思想者”.他是要说“思想者”是个实体，我的身体也是一个实体).我们在积极理解前人的思想的时候，还是不能按照今天人类动作控制的观点去附会，笛卡尔的“机械人体论”并没有充分体现人对动作控制的能动作用，而侧重的是人对于环境刺激的被动应答.

追其根源：第一，笛卡尔“二元”对立地看待人体，因而难以跳出唯心主义二元论的窠臼，这是其哲学本体论方面的局限.第二，笛卡尔哲学是西方思想由古代向近代形态过渡的枢纽[2].因此笛卡尔哲学与中世纪神学一脉相承，契合当时的基督教会“崇神抑人”的政治、社会及文化背景.这是其历史局限之一.第三，在解剖学方面，从维萨里1543年对盖伦(Galenus)的解剖学做出修订之后的300多年中，人类对脑的认识进展缓慢.主要原因是组织学技术有限,脑结构的许多问题未被阐明,显微镜仅涉及神经系统的一般组织的研究,细胞学说尚未建立,当时主流观念认为皮质是一种腺体组织；最主要的还是唯心主义和宗教的灵魂观念的误导，一般哲学家、科学家都在探索灵魂的所在.因此，笛卡尔受到了当时科学研究的整体水平以及技术工具的限制，这是其历史局限之二.

6 结束语

关于人体动作控制的问题，实际上是身心关系的问题.身心关系问题在古希腊和罗马时代就已经提出，在文艺复兴期间未能解决，有些问题至今仍未解决.

二元论认为身体和灵魂是两种实体，其实质是“万物有灵论”的延续，始终不把“自我”统一于身体，而将其理解为“灵魂”“心灵”“精神”或“意识”之类的实体的存在.乃至1978年诺贝尔奖获得者生理学家艾克尔斯和哲学家波普提出了“自我意识精神说”[11]，仍然认为自我意识是与大脑相对独立的实体.这种身心分裂地看待人的存在的观点实在令人迷惑.可是，如果认为科学已经完全打倒了宗教的灵魂观念，那也是幼稚的.宗教观念既不能证明也不能驳斥.虽然有些科学家是有神论者，但是在科学研究中他们还是自然科学唯物论指导下的实践者，不然，其科研活动无法正常进行.

20世纪60年代以后，秉持自然科学唯物论的科学家、心理学家、解剖学家、生理学家等都把人的心理活动归结为大脑的机能.认为一个具体的人是一元的，若把人先分成两种实体，再来看它们如何统一，身心关系就很难解释.但是，要彻底地消除二元论的影响很难做到，若要彻底根除二元论的术语则更难做到.其实这也大可不必.

我们经常不自觉地使用二元论术语探讨人体动作控制问题.就如在现代汉语中“心理学”一样，我们知道它不是研究心脏而是研究脑机能的学科.在英语中psychology一般的释义是“心理学”.它是由psycho-加后缀-ology组合而成.-ology表示某学科，有“学”之意；psycho-则表示“心理”“精神”或“灵魂”.追根溯源，psychology中的构词成分psycho-实由Psyche演变而来.psyche在希腊语中原意为“生命”和“灵魂”.17世纪英语通过拉丁文直接借用了该词，用以指“心灵”或“灵魂”[12].对于这些术语，我们居于自然科学辩证唯物论的立场加以积极地理解就是了.

医学实践和科学研究早已证实人体动作控制是人脑的机能，其最高中枢在大脑皮层.然而，脑各部位的很多结构及其机能有待进一步阐明.大脑的复杂程度无与伦比，它是人体内部的大宇宙.有关人体究竟“怎么样”控制动作这一问题，仍是一个考验着人类的斯芬克斯之问.难怪先哲苏格拉底说“人啊，认识你自己”.