神经科学哲学 neuroscience, philosophy of (John Bickle, Peter Mandik, and Anthony Landreth)

首次发表于 1999 年 6 月 7 日；实质性修订于 2019 年 8 月 6 日。

在过去的四十年里，科学哲学变得越来越“局部化”。关注点已经从科学实践的一般特征转向了特定学科的概念、问题和难题。神经科学哲学就是这种自然结果之一。这一新兴领域也受到了神经科学本身的显著增长的推动。认知和计算神经科学继续直接涉及人文学科中传统上探讨的意识、行动、知识和规范性的问题。细胞、分子和行为神经科学在动物模型上的应用越来越多地侵占了认知神经科学的领域。关于大脑结构和功能的实证发现提出了“自然主义”计划可能在细节上发展的方式，超越了对其有利的抽象哲学考虑。

文献将“神经科学哲学”与“神经哲学”区分开来已有二十年之久。前者涉及神经科学中的基础性问题。后者涉及将神经科学概念应用于传统哲学问题。探索神经科学理论中所使用的各种表征概念就是前者的一个例子。研究神经症候群对统一自我概念的影响就是后者的一个例子。在本文中，我们将进一步发展这种区别，并讨论两者的例子。正如该领域历史上发生的那样，这两个领域的工作遍布下面的大部分章节。我们将尽量指明具有里程碑意义的工作属于哪个领域，当这个位置不明显时。

在神经科学哲学或神经哲学领域工作的一个令人兴奋的方面是持续的惊喜元素。这两个领域完全依赖于神经科学的发展，而人们根本不知道这个快速发展的科学领域会有什么新的突破。去年的科幻小说今年可能就成为了科学现实。但是这个特点使得每隔半个十年更新一次的百科全书条目变得难以管理。哲学家们在过去的更新中反思的科学细节现在可能已经过时了。然而，人们也希望能够记录下这些领域的一些历史。我们对这个困境的解决方案是保留以前的讨论，以反映历史，但是在较新的科学和哲学更新中添加到以后的条目中，并且也穿插在早期的讨论中。这并不总是一个完美的解决方案，但它确实保留了神经科学哲学和神经哲学的历史，以应对这些哲学领域所依赖的科学的不断进步。

1. 神经哲学之前与之后

从历史上看，神经科学的发现对唯物主义心灵哲学的细节影响甚微。过去半个世纪的“神经科学环境”使得哲学家更难采纳有实质性的心灵二元论。但即使是在 20 世纪 50 年代末兴起的“类型-类型”或“中央状态”同一论中（Place 1956; Smart 1959），也几乎没有涉及到新兴神经科学的实际细节。还记得早期最受欢迎的心理神经同一主张的例子吗：“疼痛等同于 C 纤维的激发”。而“C 纤维”实际上只与疼痛传递的一个方面有关（Hardcastle 1997）。早期的同一论者并没有强调心理神经同一假设。他们的“神经”术语只是未来神经科学概念的临时占位符。他们的论证和动机是哲学性的，即使该计划的最终验证被认为是经验性的。

早期身份理论家对忽视科学细节的道歉是，当时的神经科学还不成熟，无法提供任何合理的身份认同。但是潜在的身份认同正在酝酿中。大卫·休贝尔和托斯滕·维塞尔（1962 年）关于视觉神经元感受野特性的电生理实验已经引起了极大的轰动。神经生理学家利用他们的技术开始在视觉皮层中发现对越来越抽象的视觉刺激特征有响应的神经元：从边缘到运动方向，再到颜色，再到面部和手部的特性。更值得注意的是，唐纳德·赫布（Donald Hebb）在十多年前出版了《行为的组织》（1949 年）。他详细解释了心理现象的神经机制和解剖回路。他的心理解释包括感知、学习、记忆甚至情绪障碍的特征。他将这些解释视为潜在的身份认同（请参阅他 1949 年的引言）。当时确实有一位哲学家注意到了一些可用的神经科学细节，她是芭芭拉·冯·埃卡特·克莱因（Barbara Von Eckardt Klein）（冯·埃卡特·克莱因 1975 年）。她讨论了身份理论与触觉和压力感的关系，并结合当时由 Mountcastle、Libet 和 Jasper 提出的关于感觉模态、强度、持续时间和位置的神经编码的假设。然而，她是个明显的例外。总体而言，当时的神经科学被早期身份理论的哲学友人和敌人所忽视。

神经科学细节对哲学的漠不关心在 20 世纪 70 年代的功能主义兴起和显著性中变得“有原则”。功能主义者最喜欢的论据是基于多重实现性：给定的心理状态或事件可以在各种物理类型中实现（普特南 1967 年；福多尔 1974 年）。因此，对一种实现物理系统（例如大脑）的详细理解不会揭示心灵的基本本质。心理学因此独立于其可能的物理实现者的任何科学（请参阅本百科全书中关于多重实现性的条目）。受功能主义影响的科学思维哲学家不是从神经科学中寻求证据和灵感，而是从认知心理学和人工智能中寻求。这些学科抽象出底层的物理机制，强调表示的“信息传递”属性和能力（霍格兰德 1985 年）。然而，与此同时，神经科学直接涉足认知，尤其是学习和记忆。例如，埃里克·坎德尔（1976 年）提出了调节递质释放速率的突触前机制，作为简单形式的联想学习的细胞生物学解释。与罗伯特·霍金斯（霍金斯和坎德尔 1984 年）一起，他展示了如何通过在更高级的神经解剖中实施这些基本形式的序列和组合来细胞生物学地解释联想学习的认知学方面（例如阻塞、二阶条件反射、掩盖）。在后突触方面工作的神经科学家开始揭示长时程增强（LTP）的细胞机制（布利斯和洛莫 1973 年）。生理心理学家迅速注意到它对各种学习和记忆形式的解释潜力 [1]。然而，很少有“唯物主义”哲学家注意到这一点。他们为什么要注意呢？大多数人都被功能主义者所说服。他们认为，“实施层面”的细节对临床医生可能很重要，但对心灵理论家来说无关紧要。

哲学家对神经科学的兴趣在帕特里夏·柴奇兰德（Patricia Churchland）的《神经哲学》（1986 年）出版后达到了一个重要转折点。柴奇兰德夫妇（帕特里夏和保罗）因为支持消除唯物主义而臭名昭著（见下一节）。在她的（1986 年）著作中，柴奇兰德总结了过去十年的消除主义论证，统一了它们背后的科学哲学要素，并将哲学置于一个五章的神经科学介绍和一个 70 页的关于当时三种脑功能理论的章节之间。她对自己的意图毫不后悔。她要将科学哲学介绍给神经科学家，将神经科学介绍给哲学家。她坚持认为，关于大脑如何工作的经验事实与心灵哲学的关注息息相关，这一点再明显不过了。她对这种跨学科方法的称呼是“共同进化”（借用生物学的概念）。这种方法从问题所涉及的理论层次的上方或下方寻找资源和思想。站在奎因和塞勒斯等哲学家的肩膀上，柴奇兰德坚持认为，指定神经科学结束和科学哲学开始的某一点是没有希望的，因为界限定义不清。神经哲学家将根据需要从两个学科中选择资源。

Churchland 的哲学讨论主要围绕三个主题展开：发展一种替代逻辑经验主义的理论，以解释理论间的归约；回应基于主观性和感觉质感的属性二元论论证；以及回应反归约的多重实现论论证。这些项目在 Churchland 的著作出版后的十多年里一直是神经哲学的核心。John Bickle（1998）扩展了 Clifford Hooker（1981a，b，c）的经验主义后理论的主要见解。他使用模型论的理论结构账户量化了关键概念，该理论结构账户改编自科学哲学中的结构主义计划（Balzer，Moulines 和 Sneed 1987）。他还明确了一种从特定情况中获得的理论间归约关系的本体论结论的论证形式（跨理论的同一性、修订或排除）。例如，人们通常得出结论，光学的理论假设之一的可见光是电磁辐射，其波长在特定范围内，这是电磁学的理论假设之一；在这种情况下，是一种跨理论的本体论同一性。人们也通常得出结论，燃素不存在：这是从我们的科学本体论中排除了一种类型。Bickle 使用受结构主义结果启发的半正式的“理论间近似”账户，详细阐述了特定情况下归约关系的性质。

Paul Churchland（1996）继续攻击基于属性二元论的意识体验和感觉质感不可归约性的论证。他认为，了解现有的感觉神经科学可以增加人们“想象”或“构思”一个全面的神经生物学解释意识的能力。他使用了一种典型的富有想象力的思想实验，基于光学和电磁学的历史，来捍卫这个结论。

最后，对多重实现性论证的批评蓬勃发展，并受到挑战，直到今天。尽管多重实现性论证在非还原主义物理主义者中仍具有影响力，但它不再像过去那样被几乎普遍接受。基于神经科学细节的对多重实现性论证的回应已经出现。例如，威廉·贝克特尔和詹妮弗·曼代尔（1999）认为神经科学家在脑部映射研究中使用心理学标准。这个事实削弱了心理学种类被多重实现的可能性（有关最新发展的综述，请参阅本百科全书中关于多重实现性的条目）。

2. 消除唯物主义和哲学神经化

消除唯物主义（EM），在保罗和帕特里夏·柴奇兰最积极倡导的形式中，是两个主张的结合。首先，我们常识中关于心理事件和过程的“信念-欲望”概念，即我们的“民间心理学”，是对人类行为原因的错误和误导性解释。其次，像其他来自民间理论和科学史的错误概念框架一样，它将被未来的神经科学所取代，而不是平稳地减少或融入其中。柴奇兰将民间心理学描述为一系列常见的格言，用来（大多是隐含地）解释人类行为的因果关系。你问为什么玛丽卡今晚没有陪我。我回答说我们的孙子需要照看。你同情地点点头。你理解我的解释，因为你和我一起分享了一种概括，它涉及关于照顾孙子的信念、帮助女儿和与孙子共度时光的欲望，相对于享受一个晚上外出等等。这只是 EM 声称存在缺陷的人类行为原因的一大堆格言中的一个例子。尽管这个例子只涉及信念和欲望，但民间心理学在其解释网络中包含了大量的命题态度：希望、意图、恐惧、想象等等。EM 主义者预测，未来真正科学的心理学或神经科学最终将摒弃所有这些，并用神经认知的不可比拟的状态和动态来取而代之。

EM 在传统哲学意义上是物理主义的。它假设未来的脑科学将最终成为（人类）行为的正确解释。它在预测未来的神经科学本体论中排除了民间心理学的种类。EM 的支持者经常使用科学类比（费耶拉本德 1963 年；保罗·柴奇兰德，1981 年）。在元素化学中，氧化反应与燃烧释放的燃素没有任何相似之处。甚至这两个过程的“方向”也不同。当物体燃烧（或生锈）时，会获得氧气，而据说燃素会丧失。这种理论变化的结果是将燃素从我们的科学本体论中排除。这根本不存在。出于同样的原因，根据 EM 的观点，神经科学的持续发展将揭示出信念、欲望和其他由常识所描述的命题态度等事物根本不存在。

在这里，我们只关注神经科学结果对 EM 论证的影响方式。令人惊讶的是，只有一个论证受到了强烈的影响。（大多数 EM 论证强调民间心理学作为行为解释理论的失败。）这个论证基于认知和计算神经科学的发展，可能提供了一个真正的替代方案，以取代民间心理学概括中隐含的表征和计算。许多消除唯物主义者认为，民间心理学致力于模拟逻辑推理的内容上的命题表征和计算（Paul Churchland 1981；Stich 1983；Patricia Churchland 1986）。尽管寻找这种观点的替代方案已经是消除主义者的目标已有一段时间了，但一些消除主义者认为，神经科学只在过去三十年才开始提供这种替代方案。矢量空间中的点和轨迹，作为对生物和人工神经网络中突触事件和神经活动模式的解释，是这种替代方案的关键特征。这些认知表征和转换的概念与民间心理学的命题态度之间的差异，为 EM 的一个论证提供了基础（Paul Churchland 1987）。然而，对于没有认知和计算神经科学背景的人来说，这个论证可能会难以理解，因此我们提供一些细节。在了解了这些细节之后，我们将回到这个 EM 论证（在下面的五段中）。

在分析的一个层面上，神经网络（无论是生物的还是人工的）的基本计算单元是神经元。从数学上讲，神经元可以被表示为简单的计算设备，将输入转化为输出。输入和输出都反映了生物变量。在我们的讨论中，我们假设神经元的输入是动作电位（神经元的“尖峰”）的频率，这些动作电位在其终端分支与所讨论的神经元发生突触连接，而神经元的输出是在处理输入后在其轴突中产生的动作电位的频率。因此，神经元计算其总输入，通常在数学上被视为沿每条输入线的信号强度乘以该线上的突触权重的乘积之和。然后，它根据其总输入和当前激活状态计算出一个新的激活状态，并根据其新的激活值计算出一个新的输出状态。神经元的输出状态以信号强度的形式传递给其轴突突触的神经元。输出状态系统地反映了神经元的新激活状态。[3]

以这种方式分析，无论是生物神经网络还是人工神经网络都可以自然地解释为向量到向量的转换器。输入向量由反映网络外部（例如，感觉传感器或其他神经网络）上突触到网络神经元的活动模式的值组成。输出向量由反映网络神经元在网络之外（例如，运动效应器或其他神经网络）产生的活动模式的值组成。鉴于每个神经元的活动部分取决于其总输入，而其总输入部分取决于突触权重（例如，突触前神经递质释放速率，突触后受体的数量和效力，突触间隙中酶的可用性），生物网络改变其突触权重的能力使其成为可塑的向量到向量的转换器。原则上，具有可塑性突触的生物网络可以实现其组成所允许的任何向量到向量的转换（输入单元数、输出单元数、处理层、循环性、交叉连接等）（参见 Paul Churchland，1987 年，参考主要科学文献）。

图 1。

小脑的解剖结构提供了一个适合这种计算解释的网络的明确例子。考虑图 1。小脑是位于脑干背侧的球状卷曲结构。各种研究（行为学、神经心理学、单细胞电生理学）表明，这个结构参与运动整合和精细运动协调。小脑颗粒细胞外的苔藓纤维（轴突）与小脑颗粒细胞突触连接，而小脑颗粒细胞则投射到平行纤维上。苔藓纤维的活动模式（每个投射到小脑的纤维的单位时间内的动作电位频率）提供了输入向量的值。平行纤维在小脑普尔金耶神经元的树突和细胞体上进行多次突触连接。每个普尔金耶神经元根据其总输入和先前的激活状态“总结”其突触后电位（PSPs），并通过其轴突发射一系列动作电位（部分）基于其总输入和先前的激活状态。普尔金耶轴突投射到小脑外。因此，网络的输出向量是代表在每个普尔金耶轴突中产生的活动模式的有序值。平行纤维和普尔金耶神经元上个别突触的效能变化会改变普尔金耶轴突中的 PSPs，从而产生不同的轴突尖峰频率。从计算上讲，这相当于对相同输入活动模式的不同输出向量-可塑性。[4]

图 2。

这种解释将动力系统的有用数学资源交到了计算神经科学家的手中。向量空间就是一个例子。学习可以通过网络中突触权重的变化和网络输出误差的减少来有益地描述。（这种学习方法可以追溯到 Hebb 在 1949 年的研究，尽管向量空间解释并不是 Hebb 的解释的一部分。）这种解释的一个有用的表示使用了突触权重-误差空间。其中一个维度表示网络对给定任务的整体输出误差，而其他所有维度表示网络中各个突触的权重值。请参见图 2。多维状态空间中的点表示与网络中每个可能的突触权重集合相关的整体性能误差。随着权重根据生物启发式学习算法的每次表现而改变，网络性能的整体误差不断减小。每个训练周期中网络中的突触权重的变化将网络输出向量的总误差与输入向量的期望输出向量相比减少。学习被表示为与空间中误差维度下降相关的突触权重变化（Churchland 和 Sejnowski 1992）。表示（概念）可以在多维向量空间中表示为分区。一个例子是神经元激活向量空间。请参见图 3。这样的空间图包含了网络中每个神经元（或网络的某个特定子集，如特定层中的神经元）的激活值的一个维度。该空间中的一个点表示网络中所有神经元的一种可能的活动模式。网络已经学会将一起分组的输入向量生成的活动模式将聚集在活动向量空间中的一个（超）点或子体积周围。任何与该群体足够相似的输入模式都会产生一个在几何接近该点或子体积的活动模式。Paul Churchland（1989）认为，网络活动的这种解释为二十世纪末认知心理学中发展的概念原型理论提供了一个定量的、受神经启发的基础。

图 3.

使用这个理论发展，在神经哲学领域，保罗·柴奇兰德（1987 年，1989 年）提出了一个新颖的、受神经科学启发的对 EM 的论证。根据刚才概述的神经网络的解释，活动向量是中心类型的表征，向量到向量的转换是大脑中的中心类型的计算。这与民间心理学所假设的命题表征和逻辑/语义计算形成了鲜明对比。向量内容，即有序的实数序列，对常识来说是陌生和异质的。这种跨理论的概念差异至少与氧化和燃素概念之间的差异，或者动力学-粒子和热量流体概念之间的差异一样大。燃素和热量流体是两个“典型”被从我们的科学本体论中排除的种类，这是由于它们所隶属的理论与取代它们的理论之间的跨理论关系的性质所决定的。民间心理学和当时新兴的认知神经科学种类之间的结构和动态差异表明，与后者相关的理论将取代与前者相关的理论。但这个主张是基于预测的跨理论关系的消除论论证的关键前提。随着神经网络和并行分布处理的兴起，与民间心理学解释种类相比的跨理论对比不再只是消除论者的未来希望。计算和认知神经科学正在提供一种认知的替代运动学，这种运动学对民间心理学的命题态度或逻辑般的命题内容计算没有结构上的类似物。

当然，这种对神经网络的解释的向量空间替代品对于民间心理学来说是陌生的。但它们是否证明了 EM？即使民间心理学的命题内容在认知和计算神经科学的一个理论发展中找不到类似物（三十年前很火），民间心理学可能在认知的其他方面是正确的。在早期神经哲学中，科学现实主义认为，得出一个跨理论身份主张是真实的（例如，民间心理学状态 F 与神经状态 N 相同）或者一个消除主义主张是真实的（没有民间心理学状态 F 这样的东西）取决于与相关命题相关的理论之间的理论内部化约的性质（Hooker 1981a,b,c; Churchland 1986; Bickle, 1998）。但是，理论内部化约的基本解释也承认了一系列可能的化约，从相对“平滑”到“显著修订”再到“极其颠簸”[5]。民间心理学向“向量”计算神经科学的化约是否占据了“平滑”和“颠簸”理论内部化约端点之间的某种中间地带，从而暗示了一个“修订”的结论？经典平衡热力学到统计力学的化约在这里提供了一个潜在的类比。约翰·比克尔（1992 年，1998 年，第 6 章）根据实证的理由认为这种结果是可能的。他从历史例子中具体说明了“修订”化约的条件，并暗示这些条件正在民间心理学和认知神经科学之间的发展中得到满足。特别是，民间心理学似乎在许多认知状态的粗略功能特征中是正确的，特别是那些与感觉输入和行为输出密切相关的状态。它似乎也正确地理解了许多认知状态的 "意向性"——即状态所涉及的对象，尽管认知神经科学避免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，但否认完全消除热液-火素等类似概念。

科学哲学是受神经网络活动模式的向量空间解释影响的另一个领域。在保罗·柴奇兰德（Paul Churchland）的《神经计算视角》（1989）一书的引言中，他明确提出，哲学科学的严肃研究将很快无法摆脱对大脑和行为科学的实证研究。为了证明这一观点，在该书的第二部分中，他提出了对科学哲学中关键概念的神经计算改写。他的改写核心是对科学理论结构的神经计算解释。自 20 世纪 60 年代以来，人们已经知道传统的“句子集合”观点对科学理论的问题。柴奇兰德主张用“向量”解释神经网络活动来取代传统观点。在神经网络中实现的表示（如上所述）构成了一个与外部环境中重要区别相对应的系统，这些区别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。根据柴奇兰德的观点，这些是理论的功能。柴奇兰德在他的断言中非常大胆：一个人的世界理论是该个体的错误-突触权重向量空间中的一个特定点。它是突触权重的一种配置，将个体的激活向量空间划分为减少未来错误信息的熟悉和新颖输入的子区域。（再次考虑图 2 和图 3。）然而，这种改写也引发了一个反对意见。柴奇兰德自夸他的理论比传统的“句子集合”观点的现有替代方案更好，例如语义观点（Suppe 1974；van Fraassen 1980），因为他的理论更接近使用理论的“嗡嗡作响的大脑”。但正如 Bickle（1993）所指出的，基于上述数学资源的神经计算模型在数学抽象领域中还有很长的路要走。它们只不过是对脑回路简化模式的准线性动力系统数学的新颖（尽管具有启示性）应用。在科学哲学界将理论视为在生物神经网络中实现的高维状态空间中的点之前，神经哲学家们需要对跨本体类别的识别（向量表示和转换到什么？）提供一些解释。（然而，在 Bickle 的反对意见中潜藏着一个重要的方法论假设，我们将在下一段的末尾讨论。)

Churchland 对其他科学和认识论概念的神经计算改进是基于对理论的解释/理论的理解。他勾勒出了“神经化”的理论负荷感知、概念统一性的本质、理论简洁性的优点、库恩式范式的本质、概念变化的运动学、推理的特性、解释的本质，甚至道德知识和认识论规范性。例如，概念再利用是通过一种新型输入模式激活已存在的原型表示——在经过训练的神经网络中，高维向量空间的中心点或区域的划分。显然，我们无法在此对 Churchland 在改进方面的众多尝试做出公正的评价。我们建议感兴趣的读者以原始形式研究他的建议。但是，有关哲学方法论的一点值得注意。Churchland 并不是在试图以任何类似于传统哲学意义上的“概念分析”来进行。通常，神经哲学家在他们的改进项目中也不是这样做的。（这就是为什么神经哲学改进的讨论与 EM 的讨论相符的原因。）有些哲学家认为，该学科的理想分析是一组相对简单的必要和充分条件，用非技术性自然语言表达，用于规范重要概念的应用（如正义、知识、理论或解释）。这些分析应该尽可能与预理论的用法相一致。理想情况下，它们应该保持同义。其他哲学家则认为这种理想是无生产力的、误导人的，也许对人类知识的基本结构存在严重误解（Ramsey 1992）。神经哲学家倾向于属于后一组。那些不喜欢对发展中的科学进行哲学推测以重塑（"重塑"）传统哲学概念的人可能已经发现，神经哲学并不适合他们。但是，对于许多当代的“自然主义”哲学家来说，对于那些试图进行神经计算重塑的 Churchland 式的人来说，“缺乏哲学意义”或“无关紧要”的常见指责将会落空，因为他们已经基本放弃了传统哲学的“分析”。

在我们离开“神经网络”风格的认知/计算神经科学的理论发展所提出的神经哲学应用的话题之前，还有一个实际科学细节需要提及。这种方法并没有长时间保持作为最先进的计算神经科学。许多神经模型构建者很快放弃了这种对大脑建模的方法。隔室建模使计算神经科学家能够模拟神经元膜片之间的活动和相互作用（Bower 和 Beeman 1995）。这种方法使模型构建者能够控制和操纵多种决定单位时间内动作电位的亚细胞因素，包括单个神经元中膜结构的拓扑结构、膜片上离子通道的变化，以及后突触电位的场属性，这取决于突触在树突或细胞体上的位置。到了 20 世纪 90 年代中期，模型构建者迅速开始“定制构建”他们目标电路中的神经元。日益强大的计算机硬件仍然使他们能够研究模拟网络的电路特性。因此，许多认真的计算神经科学家转而在将神经元视为结构化而不是简单的计算设备的分析水平上工作。随附建模使得在认真的神经生物学模型中，矢量到矢量的转换变得远不如代表神经膜片上离子电流的微分方程那样有用。与“连接主义”模型允许的模型相比，这种方法论上的变化意味着在计算神经科学中，比以往更多的生物细节被捕捉到了结果模型中。这种计算神经科学的方法论变化意味着，以“连接主义”资源为指导的神经哲学不再从科学领域的最新成果中汲取。

科学哲学和科学认识论并不是神经哲学家们唯一强调神经科学发现与传统哲学主题相关性的领域。《神经哲学》出版十年后，凯瑟琳·艾金斯（1996 年）认为，“传统”感官观念潜在地支撑了各种复杂的“自然主义”关于意向性的计划。（她举例引用了丘奇兰德夫妇、丹尼尔·丹尼特、弗雷德·德雷茨基、杰里·福多、大卫·帕皮诺、丹尼斯·斯坦普和金·斯特尔尼。）然而，最近关于感觉受体实施的机制和编码策略的神经科学研究表明，这种传统观点是错误的。传统观点认为感觉系统在至少三个方面是“真实”的。（1）系统中的每个信号与外部（身体之外）环境中的一小范围属性相关联。（2）感受器敏感的相关外部关系中的结构在产生的感觉状态的内部关系结构中得以保留。（3）感觉系统在不虚构添加或修饰的情况下，忠实地重建外部事件。艾金斯以皮肤中热受体（即“热感受器”）的反应特性的最新神经生物学发现为例，展示了感觉系统是“自恋”的而不是“真实”的。所有三个传统假设都被违反了。这些神经生物学细节及其哲学意义为感知哲学和关于意向性的自然主义项目的适当基础提出了新的问题。凭借对感觉受体已知的神经生理学知识，我们的“感知哲学”或“知觉意向性”的解释将不再专注于寻找感觉系统状态与“真实检测到”的外部属性之间的相关性。这种传统的哲学（和科学！该项目基于对感官的错误的“真实性”观点。神经科学对感觉受体活动的了解也表明，感觉体验并不适合作为自然主义者所谓的“简单范例”来解释表征与世界之间的意向关系。科学细节再次显示了一些传统哲学项目的幼稚。

关注疼痛传递系统的解剖学和生理学，瓦莱丽·哈德卡斯尔（1997 年）对一种流行的方法论假设提出了类似的负面含义。疼痛经验一直是哲学家们分析和理论化有意识经验的最喜欢的案例。然而，关于疼痛经验的每个立场都得到了辩护：消除论、各种客观主义观点、关系主义观点和主观主义观点。为什么尽管大家都同意疼痛经验是分析或理论化意识的起点，却很少有共识？哈德卡斯尔提出了两个答案。首先，哲学家们往往对我们的疼痛传递系统的神经复杂性知之甚少，并且在一个多组分系统的一个组分的结果上构建他们的分析或理论。其次，即使那些了解一些疼痛的潜在神经生物学的人也倾向于提倡门控理论。[6] 但是，现有的最佳门控理论对门控的神经机制模糊不清。哈德卡斯尔提出了一个可分离的疼痛传递双系统，由一个与其他感觉系统在神经生物学实施上密切类似的疼痛感觉系统和一个下行疼痛抑制系统组成。她认为，这个双系统与神经科学的发现一致，并解释了所有引诱哲学家倾向于特定（但有限）的疼痛经验理论的疼痛现象。疼痛抑制系统的神经生物学独特性与其他感觉模式的机制形成对比，使得疼痛处理具有非典型性。特别是，疼痛抑制系统将疼痛感觉与伤害感受器（疼痛感受器）的刺激分离。哈德卡斯尔从疼痛传递的神经生物学独特性得出结论，疼痛经验是非典型的有意识事件，因此不是理论化或分析一般类型的好起点。

3. 神经科学与心理语义学

在当代心灵哲学中，发展和捍卫内容理论是一个核心议题。在这场辩论中，一个共同的追求是寻找与物理或自然本体论一致的认知表征理论。我们在这里将描述一些神经哲学家对这个项目所做的贡献。

当一个人感知或记忆到他的咖啡用完了，他的大脑状态具有意向性或“关于性”。感知或记忆是关于一个人的咖啡用完了；它代表一个人的咖啡用完了。这种表征状态具有内容。心理语义学试图解释一个表征状态如何关于某事物，提供一个关于状态和事件如何具有特定表征内容的解释。物理主义心理语义学试图仅使用物理科学的资源来实现这一点。神经哲学家对两种类型的物理主义心理语义学做出了贡献：功能角色方法和信息方法。有关这些和其他心理内容理论的描述，请参阅有关因果理论、心理表征和目的论心理内容的条目。

功能角色语义的核心主张是，一个表征之所以具有特定的内容，是因为它与其他表征之间存在的关系。它的典型应用是对真值逻辑概念的概念，比如连词“和”或者分词“或”。一个物理事件实例化“和”函数，只有在它将两个真输入映射到一个真输出时才成立。因此，一个表达式所具有的语义内容“和”是由它与其他表达式之间的关系所决定的。功能角色语义的支持者提出了类似的分析方法来解释所有表征的内容（Block 1995）。例如，如果一个物理事件与表示羽毛的事件和表示喙的事件之间存在适当的关系，那么它就代表了鸟类。相比之下，信息语义将一个状态的内容归因于该状态与它所代表的对象之间的因果关系。例如，一个物理状态之所以代表鸟类，是因为它与鸟类之间存在适当的因果关系。信息语义的核心是对信息的因果解释（Dretske 1981, 1988）。脸上的红斑传递了一个人患麻疹的信息，因为红斑是由麻疹病毒引起的。对信息语义的一个常见批评是，仅仅因果协变是不足以进行表征的，因为信息（在因果意义上）根据定义总是真实的，而表征可能会误代。对这一挑战的一个流行解决方案是引入了“功能”的目的论分析。一个大脑状态之所以代表 X，是因为它具有携带关于被 X 引起的信息的功能（Dretske 1988）。这两种方法并不能穷尽心理语义学的流行选择，但是它们是神经哲学家最多做出贡献的方法。

保罗·柴奇兰对功能角色语义的忠诚可以追溯到他对语言术语语义的最早观点。在他的 1979 年的著作中，他坚持认为术语的语义身份（内容）源于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，一个适当连接的节点可能代表鸟，另一个代表羽毛，另一个代表喙。激活其中一个节点会倾向于将激活传播到其他节点。随着“连接主义”神经网络建模的发展（如上一节所讨论的），出现了对这种每个节点一个表示的“局部主义”方法的替代方案。到柴奇兰（1989 年）为认知表示提供了神经科学的功能角色语义阐释时，他也放弃了“局部主义”的解释。相反，他提出了“状态空间语义”。

我们在前一节中看到，（向量）状态空间为神经网络（无论是生物还是人工）中的活动模式提供了一种解释。认知表征的状态空间语义是一种功能角色语义的一种形式，因为特定状态的个体化取决于它与其他状态之间的关系。表征是适当状态空间中的一个点，而空间中的点（或子体积）是通过它们与其他点（位置、几何接近度）的关系来个体化的。保罗·柴奇兰（1989 年，1995 年）通过引用感觉系统，阐述了神经状态的状态空间语义。感觉神经科学中关于大脑如何编码感觉品质（如颜色）的一个流行理论是对立过程解释（Hardin 1988）。柴奇兰（1995 年）描述了一个三维激活向量状态空间，其中人类可感知的每种颜色都被表示为一个点（或子体积）。每个维度对应于人类视网膜中存在的三类光感受器及其传出路径的活动率：红绿对立通路、黄蓝对立通路和黑白（对比）对立通路。光子击中视网膜后，通过光感受器转导，产生了在分离通路中的每个活动率。因此，表示的颜色是一组神经元激活频率率的三元组。作为示例，再次考虑图 3。该三维空间中的每个维度将表示从视网膜射出的一类神经节细胞轴突中的动作电位的平均频率。人类可感知的每种颜色都将是该空间中的一个区域。例如，橙色刺激在红绿和黄蓝对立通路（x 轴和 y 轴）中产生相对较低的活动水平，并在黑白（对比）对立通路（z 轴）中产生中等活动水平。另一方面，粉红色刺激在红绿对立通路中产生低活动，黄蓝对立通路中产生中等活动，黑白（对比）对立通路中产生高活动。[7] 每种颜色在空间中的位置生成一个“色彩立体”。立体上的位置以及这些位置之间的几何接近性反映了感知颜色之间的结构相似性。人类的味觉表示是四维状态空间中的点，每个维度编码由味觉刺激在每种味觉受体（甜、咸、酸和苦）及其分离的外出通路中产生的活动率。当在具有结构资源和计算资源（如人脑）的神经网络中实施时，心理语义学的状态空间方法为大量认知状态生成了一个内容理论。[8]

Jerry Fodor 和 Ernest LePore（1992）对 Churchland 的心理语义学提出了重要的挑战。仅仅在状态空间中的位置似乎不足以确定状态的表征内容。Churchland 从未解释过为什么三维状态空间中的一个点代表颜色，而不是其他任何沿着三个维度变化的性质、对象或事件 [9]。因此，Churchland 的解释/理论通过对维度施加的解释来实现其解释能力。Fodor 和 LePore 声称，Churchland 从未说明一个维度如何代表，例如，咸度程度，而不是黄蓝波长对立。一个明显的答案是，它与形成问题中神经网络的“外部”输入的刺激有关。然后，例如，颜色的神经表征的个体化条件是对手处理神经元接收来自特定类别的光感受器的输入。后者反过来以电磁辐射（可见光谱的特定部分）作为其激活刺激。然而，将“外部”刺激作为表征内容的最终个体化条件的这种做法使得所得方法成为信息语义学的一种版本。这种方法与其他神经生物学细节一致吗？

信息语义的神经生物学范式是特征检测器：一个或多个神经元，它们（i）对特定类型的刺激具有最大的响应，并且（ii）具有指示该刺激类型存在的功能。视觉特征检测器的刺激类型示例包括高对比度边缘、运动方向和颜色。哲学家们最喜欢的特征检测器之一是青蛙中所谓的苍蝇检测器。Lettvin 等人（1959）在青蛙视网膜中发现了对小形状在视野中移动的反应最大的细胞。这些细胞的活动被认为是用于检测苍蝇的想法是基于对青蛙饮食的了解。（Bechtel 1998 提供了一个有用的讨论。）神经科学家们使用从单细胞记录到复杂功能成像的实验技术，发现了许多对各种复杂刺激具有最大响应的神经元。然而，对特征检测器的条件（ii）的建立要困难得多。甚至一些典型的例子也受到了质疑。David Hubel 和 Torsten Wiesel（1962）获得诺贝尔奖的工作确定了纹状（视觉）皮层神经元的感受野，通常被解释为揭示了其功能是边缘检测。然而，Lehky 和 Sejnowski（1988）对这一解释提出了质疑。他们训练了一个人工神经网络，用于区分物体的三维形状和方向与其二维阴影图案。他们的网络融合了许多视觉神经生理学的特征。训练后的网络节点最大响应于边缘对比度，但似乎没有边缘检测的功能。（参见 Churchland 和 Sejnowski 1992 进行综述。）

Kathleen Akins（1996 年）对信息语义学及其相关的特征检测视图提出了不同的神经哲学挑战。我们在前一节中看到，Akins 认为温度感知的生理学违反了“真实”表示的三个必要条件。基于这个事实，她对寻找用于基础心理语义学的特征检测神经元产生了怀疑，包括思维内容。例如，人类对苍蝇的思考对特定苍蝇和它们可以占据的特定位置之间的数量区别是敏感的。但是，青蛙的营养终点可以很好地满足，而不需要对这种本体论细微差别敏感的表示系统。现在看到的苍蝇是否与一会儿前看到的苍蝇在数量上是相同的，不需要也许也不能成为青蛙的特征检测库的一部分。Akins 的批评对感觉传导的细节是否能够扩展到为所有概念提供足够统一的心理语义学提供了怀疑。它还为人类的意向性提出了新的问题。我们如何从“自恋”的感觉受体中的活动模式转化为充满持久对象、稳定属性和关系、类型及其标记的人类本体论（正如上面提到的“苍蝇思维”示例所揭示的），以及其他方面？而稳定丰富的本体论的发展如何为人类祖先带来生存优势？

4. 意识被解释了吗？

在过去的三十年中，意识重新成为了心灵哲学、认知科学和脑科学研究的焦点。许多唯物主义者不再忽视它，而是试图解释它（Dennett 1991）。在这里，我们专注于神经科学的发现如何影响关于意识本质及其与物质机制的哲学辩论。（有关意识和唯物主义的更广泛讨论，请参阅下面的相关条目链接。）

托马斯·纳格尔（1974）著名地主张，意识体验是主观的，因此永远无法被客观科学理解。他邀请我们思考“成为一只蝙蝠是什么感觉”，并敦促我们直观地判断，无论是包括神经科学在内的任何物理科学知识都无法给出完整的答案。纳格尔的直觉泵引发了广泛的哲学讨论。至少有两个著名的回应直接涉及神经生理学。约翰·比罗（1991）认为，纳格尔引发的直觉之一是，蝙蝠的体验与人类的体验有很大的不同，这预设了生理学和现象学之间的系统关系。凯瑟琳·艾金斯（1993a）更深入地研究了蝙蝠生理学的现有知识，并报告了与纳格尔的问题相关的许多内容。她认为，我们仍然认为有关蝙蝠主观体验的许多问题取决于有关神经科学细节的未解答问题。后者的一个例子是蝙蝠活动中各种皮层活动模式的功能。

大卫·查尔默斯（1996 年）著名地认为，任何可能的意识的大脑过程解释都会在大脑过程和意识经验的属性之间留下一个“解释鸿沟”[10]。这是因为没有大脑过程理论能够回答这个“困难”的问题：为什么那个特定的大脑过程会引起那个特定的意识经验？我们总是可以想象（“构想”）一个由具有那些大脑过程但完全缺乏意识经验的生物所构成的宇宙。意识的理论需要解释某种大脑过程如何和为什么引起一个意识经验，其中包含我们所经历的所有特征。困难问题仍然没有得到解答表明，我们可能永远无法在神经机制的层面上获得对意识的完整解释。保罗和帕特里夏·柴奇兰（1997 年）提出了以下诊断和回应。查尔默斯提出了一个概念性的论证，基于我们能够想象到拥有与我们相似的活跃大脑但完全缺乏意识经验的生物。但是，当人们了解大脑如何产生意识经验的更多信息时——这样的文献已经出现（有关早期工作，请参见加扎尼加 1995 年）——越难以想象一个由具有与我们相似的大脑过程但缺乏意识的生物构成的宇宙。这不仅仅是空洞的断言。柴奇兰夫妇引用了一些神经生物学的细节。例如，保罗·柴奇兰（1995 年）基于丘脑核之间的反复连接，特别是“弥散投射”核和皮质之间的连接，发展了一个关于意识的神经科学解释 [11]。柴奇兰认为，丘脑皮质的反复连接解释了意识的选择性特征，解释了短期记忆对意识经验的影响，解释了快速眼动（REM）睡眠期间的生动梦境以及其他“核心”意识经验的特征。换句话说，Churchland 夫妇声称，当人们了解这些循环电路中的活动模式时，就再也无法“想象”或“构思”这种活动在没有意识体验的核心特征的情况下发生。（除了只是嘴上说着“我现在正在想象这些电路中的活动，没有选择性注意力/短期记忆的影响/生动的梦境/…”）。

关于意识的完整神经科学解释的怀疑论争的第二个焦点是感官质感：感觉经验的内省性质方面，主体通过这些特征辨别他们的经验之间的相似性和差异性。视觉感觉的颜色是哲学家们最喜欢的例子。关于颜色质感的一个著名难题是所谓的光谱反转的可想象性。许多哲学家声称，从概念上讲（尽管在物理上可能不可能），两个人在神经生理上没有差异，而消防车和番茄对一个主体来说呈现的颜色是草和青蛙对另一个主体来说呈现的颜色（反之亦然）。大量以神经科学为基础的哲学已经涉及了这个问题。（C.L. Hardin 1988 和 Austen Clark 1993 是值得注意的例子。）神经哲学考虑出现的一个相关领域涉及颜色本身的形而上学（而不是颜色经验）。一个长期存在的哲学争议是颜色是存在于感知者之外的客观属性，还是可以被认定为或依赖于心智或神经系统。关于这个问题的一些神经科学研究从颜色经验的特征开始：例如，颜色相似性判断产生了与圆形对齐的颜色排序（Clark 1993）。借助这个资源，人们可以寻找现象学与环境或生理规律之间的映射关系。将颜色与电磁辐射的特定频率进行对应并不能保留色相圆的结构，而将颜色与对立处理神经元的活动进行对应则可以。这样的细节对于颜色客观主义-主观主义的辩论并不决定性，但它确实传达了在思维哲学之外对传统形而上学问题进行的神经哲学工作的类型。（有关这些问题的更多细节，请参阅本百科全书中有关颜色的条目。）)

我们在上面讨论 Hardcastle（1997）的两个部分中看到，神经哲学家对疼痛体验的性质和方法论意义产生了争议。二十年前，丹·丹尼特（1978）提出了一个问题，即是否可能构建一个能感受疼痛的计算机。他比较并注意到神经生理学的发现与关于疼痛体验的常识直觉之间的紧张关系。他怀疑科学观点和常识观点之间的不可比性是由于后者的不连贯性。他的态度是等待观察。但是预示着 Churchland 对 Chalmers 的回应，丹尼特更倾向于科学调查而不是基于可想象性的哲学论证。

神经学缺陷吸引了对意识感兴趣的哲学家。近五十年来，哲学家们一直在讨论诺贝尔奖获得者通过对临床原因进行脑交通切断手术的患者进行的实验对自我统一性的影响（Nagel 1971）[12]。脑交通切断手术是指将大脑左右半球之间连接神经元的大束轴突——胼胝体进行手术切除。在精心控制的实验中，脑交通切断手术患者似乎展示了两个可分离的意识“座位”。Elizabeth Schechter（2018）最近对这些“分离大脑”患者的科学细节进行了大幅更新的哲学处理，包括他们自己的体验报告，并追踪了对我们对自我理解的影响。

在她（1986）的书的第 5 章中，Patricia Churchland 扩展了神经学缺陷的范围和哲学意义。她详细讨论了一个缺陷，即视觉盲区。一些主视觉皮层损伤的患者报告称无法看到视野中的物体，但在强制猜测试验中的表现远远超过了随机猜测。已经提出了各种科学和哲学解释。Ned Block（1995）担心这些解释中的许多混淆了意识的不同概念。他将这些概念标记为“现象意识”（“P-意识”）和“接入意识”（“A-意识”）。前者是有意识体验的“是什么样子”。后者是表示性内容对自发行动和言语的可用性。Block 认为，P-意识并不总是表示性的，而 A-意识是。Dennett（1991，1995）和 Tye（1993）对意识的非表示性分析持怀疑态度。他们提供了不依赖于 Block 的区分的视觉盲区解释。

我们在这里结束对神经哲学关于意识的简要概述。还有许多其他值得神经哲学追求的主题。我们提到了脑交通切断术、意识和自我的统一，这些仍在引发讨论。除了颜色和疼痛经验之外的感知质，也迅速引起了神经哲学的关注（Akins 1993a,b, 1996; Austen Clark 1993），自我意识也是如此（Bermúdez 1998）。

5. 定位认知功能：从损伤研究到功能性神经影像学

神经学的一个最早出现的问题之一可以追溯到 19 世纪，即特定认知功能与特定脑区的定位问题。尽管“定位”方法在盖尔和斯普尔赫姆的颅相学中起源可疑，并在 19 世纪早期被弗卢伦斯坚决挑战，但它在 19 世纪末在布伊约、奥布尔坦、布洛卡和韦尼克的失语症研究中重新出现。这些神经学家对他们的失语症患者进行了仔细的（在可能的情况下）语言缺陷研究，然后进行了尸检。[13] 布洛卡在 19 世纪中叶对 22 名患者的初步研究证实，对左侧皮质半球的损伤是主要的，并且需要对第二和第三额叶回进行损伤才能产生言语产生缺陷。尽管布洛卡为“言语产生中心”假设的解剖坐标与产生产缺陷的损伤并不完全一致，但额叶皮质的这个区域和言语产生缺陷仍然以他的名字命名（“布洛卡区”和“布洛卡失语症”）。不到二十年后，卡尔·韦尼克发表了第二个语言中心的证据。这个区域在解剖上与布洛卡区不同，对它的损伤产生了一组非常不同的失语症状。仍然以他的名字命名的皮质区域（“韦尼克区”）位于颞叶的第一和第二回附近，以及以他的名字命名的失语症（“韦尼克失语症”）涉及语言理解的缺陷。韦尼克的方法与布洛卡的方法类似，都是基于自然创伤产生的损伤研究：对行为缺陷进行仔细评估，然后进行尸检以找到组织损伤和萎缩的部位。更近期和更仔细的损伤研究表明特定语言功能的更精确定位，并且在失语症研究中仍然是一个基石。

病变研究还为其他认知功能的定位提供了证据，例如感觉处理和某些类型的学习和记忆。然而，针对这些其他功能的定位论证通常包括使用动物模型的研究。通过动物模型，可以在高度控制的环境中进行仔细的行为测量，然后切除特定的神经组织区域（或使用各种其他技术来阻断或增强这些区域的活动），并重新测量相同行为测试的表现。由于我们缺乏广泛接受的人类语言产生和理解的动物模型，这些额外的证据对神经学家或神经语言学家来说是不可用的。这个限制使得语言的神经学研究成为评估病变/缺陷方法推断功能定位逻辑的典范案例。巴巴拉·冯·埃卡特（冯·埃卡特·克莱因 1978 年）试图明确阐述这种常见且历史重要的方法所涉及的推理步骤。她的分析以罗伯特·卡明斯（Robert Cummins）著名的功能解释分析为基础，但她将其扩展为结构上充分的功能分析概念。这些分析将复杂的能力 C 分解为其组成能力 c1、c2、...、c n，其中组成能力与系统的基本结构细节一致。例如，人类语音产生（复杂能力 C）是通过制定语音意图，然后选择适当的语言表示来捕捉语音意图的内容，然后制定产生适当声音的运动指令，然后将这些运动指令传达给适当的运动通路（所有这些组成能力 c1、c2、...、c n）而实现的。功能定位假设的形式为：有机体（类型）O 中的脑结构 S 具有组成能力 c i，其中 c i 是 O 的某个部分的函数。一个例子可能是：布洛卡区（S）在人类（O）中制定运动指令以产生适当的声音（其中一个组成能力 c**i）。这些假设指定了功能组件模型的结构实现的方面。它们是神经实现功能模型理论的一部分。

基于这些特征，冯·埃卡特·克莱因认为，对功能定位假设的推理分为两个步骤。首先，根据患者表现出的异常行为，假设患者存在功能缺陷。其次，根据功能缺陷假设和关于脑损伤部位的证据，推断正常大脑的功能定位。能力的结构充分分析将病理行为与假设的功能缺陷联系起来。这种联系提出了对功能缺陷假设的四个充分条件。首先，病理行为 P（例如，布洛卡失语症的语言缺陷）必须是由于未能行使某种复杂能力 C（人类语音产生）而导致的。其次，必须有一个结构上充分的功能分析，说明人们如何行使能力 C，其中涉及某些组成能力 c i（制定运动指令以产生适当的声音）。第三，按照结构上充分的功能分析所描述的步骤的运行减去执行 c i（布洛卡区）的组件的运行必须导致病理行为 P。第四，对于患者为什么会出现行为 P，不能有更好的可用解释。因此，基于病理行为对功能缺陷假设的论证是最佳可用解释的一个例子。当假设正常功能组件存在缺陷时，这提供了对病理数据的最佳可用解释，我们有理由进行推理。

冯·埃卡尔特·克莱因将这一分析应用于一个涉及对失认症重新解释的有争议的神经学案例研究 [14]。她对这一重要的神经学方法的哲学阐释揭示了大多数对定位论的挑战要么只针对某种特定类型的功能能力的定位，要么只针对从一个个体的功能定位推广到所有正常个体的问题（她在神经学文献中提供了每种情况的例子）。这些挑战并不否定从缺陷中得出功能定位的标准论证的有效性。这并不意味着这些论证没有问题。但它们面临的是困难的事实和方法问题，而不是逻辑问题。此外，将这些论证分析为一种功能分析和推导出最佳可用解释的类型的分析，对于认知功能的生物学研究具有重要的含义。功能分析需要功能理论，而结构上充分的功能分析则需要由研究底层物理机制的较低级科学所施加的检查。对于最佳可用解释的论证常常受到理论想象力的限制：可用的替代解释通常非常有限。我们必须从任何调查或解释的层面寻求理论启示。因此，明确这种常见且历史重要的神经学解释形式的“逻辑”揭示了所有科学层面的共同参与的必要性，从认知心理学到分子神经科学。冯·埃卡尔特·克莱因（1978）因此预见到了被誉为“共同进化研究方法”的东西，这仍然是神经哲学的核心（见第 6 节）。

在过去的三十年里，关于认知功能定位的新证据越来越多地来自一种新的来源，即神经影像技术的发展和完善。然而，功能定位论证的逻辑形式似乎并没有改变，仍然采用了由冯·埃卡尔特·克莱因分析的病变研究。相反，这些新的神经影像技术解决了一些困扰病变研究的方法论问题。例如，研究人员不需要等到患者死亡，同时可能获得额外的脑损伤，才能找到病变部位。在哲学讨论中，两种功能成像技术备受关注：正电子发射断层扫描（PET）和功能性磁共振成像（fMRI）。尽管它们测量的是不同的生物标志物，但现在已经批准用于人类的 PET 具有单毫米范围的空间分辨率，而 fMRI 的分辨率低于 1 毫米 [15]。随着这些技术提高了功能标志物的空间和时间分辨率，并继续与复杂的行为学方法一起使用，将特定的心理功能定位到越来越具体的神经区域的论证也不断增加。Stufflebeam 和 Bechtel 对 PET 进行了早期且在哲学上有用的讨论。Bechtel 和 Richardson（1993）提供了一个“定位和分解”论证的一般框架，这在很多方面预示了科学哲学和神经科学哲学中即将到来的“新机械主义”观点（见下文的第 7 和第 8 节）。Bechtel 和 Mundale（1999）进一步完善了针对神经科学的功能定位的哲学论证。

近年来，对这些功能成像技术的哲学讨论越来越倾向于对其结果上的定位主张提出更多的谨慎。例如，Roskies（2007）指出了人们倾向于将功能神经影像（尤其是 fMRI）的证据力类比于照片的趋势。Roskies 在美学和视觉艺术方面的研究基础上，认为许多赋予照片证据力的特征在功能神经影像中并不存在。因此，虽然神经影像确实作为关于神经功能的主张以及定位假设的证据，但其正确解释的细节比哲学家们有时所假设的要复杂得多。更为重要的是，Klein（2010）认为，功能神经影像，尤其是 fMRI 所呈现的“脑活动”图像，对于功能假设来说是不足的证据。因为这些图像呈现的是对 fMRI 数据进行零假设显著性检验的结果，而仅凭这种检验无法提供关于人脑这种因果密集系统的功能结构的证据。相反，功能神经影像应该被正确解释为指示需要进一步数据和分析的区域。但是，这些数据通常需要更多的简单显著性检验，因此对神经影像的证据力的怀疑并不能普遍怀疑 fMRI。

功能定位至今仍然是神经科学哲学中的一个核心讨论主题。我们将在后面的章节中介绍更近期的研究成果。

6. 作为共同进化研究思想的结果：哲学对认知和计算神经科学的强调

神经科学现在所发现的关于神经传导和传输的细胞和分子机制是令人惊叹的。这些结果构成了科学探究的巅峰成就之一。（对于那些怀疑的人，只需花五分钟浏览一下最近的《神经科学摘要》卷册。）神经科学的“更高”层面上的发现同样令人惊叹：电路、网络和系统。所有这些都是科学专业化不断增加的自然结果。我们在特定学科内发展技术、实验技术和最终以实验结果为驱动的理论，推动我们的理解。然而，总体画面中一个关键的方面有时被忽视：不同层面之间的关系，将神经元活动的知识与细胞和分子机制“下方”的电路、网络和系统活动模式“上方”联系起来的“粘合剂”。当我们试图将“认知主义”心理理论与神经活动联系起来时，这个问题尤为突出，认知主义心理理论假设信息载体的表示和过程在其内容上运作。这些解释层面之间的“共同演化”似乎仍然更像是一个遥远的梦想，而不是指导日常科学研究的操作方法。

就在这里，一些哲学家和神经科学家转向了计算方法（Churchland 和 Sejnowski 1992）。其中一个希望是，计算模型在更发达的科学领域（如物理学）中的运作方式可能提供一个有用的模型。在更发达的科学中，已经成功应用于类似“跨层次”问题的一个计算资源是动力系统。全球现象，如大规模气象模式，已经被有益地视为低层次物理现象之间的动力学、非线性和常常混沌的相互作用。使用计算资源来解决心灵/大脑中理论和解释的相互关联层次，这种方法论可能会产生可比较的结果，这是必然跨学科的，涉及到各个层次的资源和研究人员，包括更高层次的实验心理学、人工智能和科学哲学。

在神经科学中使用计算方法本身并不新鲜。霍奇金、哈克斯利和卡茨（1952 年）将他们在鱿鱼巨大轴突中实验测得的电压依赖性钠和钾通导值纳入了物理学中描述一阶动力学过程时间演化的方程中。这个方程使他们能够计算出最佳拟合曲线，以模拟产生动作电位时随时间变化的膜电位。拉尔（1959 年）也使用从物理学借来的方程发展了树突的电缆模型。这个模型解释了树突树上来自各个输入的时空相互作用如何决定单个神经元的输入-输出特性。这个模型至今仍有影响力，并被纳入 GENESIS 软件中用于编程神经逼真网络（Bower 和 Beeman 1995 年；参见上文第 2 节的讨论）。大卫·斯帕克斯和他的同事们展示了在上丘神经元中，一个矢量平均模型正确预测了关于快速眼球运动的振幅和方向的实验结果（Lee、Rohrer 和 Sparks 1988 年）。与更复杂的数学模型一起工作，阿波斯托洛斯·乔治乌普洛斯和他的同事们基于运动皮层 224 个细胞的平均活动预测了手臂运动的方向和振幅。他们的预测在各种实验测试中得到了验证（Georgopoulos、Schwartz 和 Kettner 1986 年）。我们之所以提到这些特定的研究，只是因为这些是我们熟悉的研究。毫无疑问，我们可以轻松地举出百倍的例子，说明计算方法和实验方法在神经科学中的富有成果的相互作用。其中许多例子可以追溯到“计算神经科学”成为一个被认可的研究努力之前。

我们已经看到了一个例子，即神经表示和计算的矢量转换解释/理论，在认知神经科学中曾经处于积极发展阶段（见上文第 2 节）。其他使用“认知主义”资源的方法也在继续研究 [16]。其中一些项目利用“认知主义”对待解释的现象进行描述。有些利用“认知主义”实验技术和方法。甚至有些试图从细胞生物学过程中推导出“认知主义”的解释（例如，Hawkins 和 Kandel 1984 年）。正如 Stephen Kosslyn（1997 年）所说，认知神经科学家采用了认知主义的“信息处理”视角，而不试图将其与大脑机制的理论分离开来。这样的努力需要一个跨学科的社区，愿意与感兴趣的非专业人士沟通各个学科中收集到的大量细节。这不仅需要愿意与其他相关水平的人进行磋商的人，还需要专门接受多个学科方法和实际细节培训的研究人员。这是一个艰巨的需求，但对于希望为实际神经科学做出贡献的哲学家来说，它提供了希望。既接受了哲学所提供的“综合视野”，又具备真正（研究生水平）科学的科学和实验基础培训的思想家将是理想的人选。哲学研究生项目对这个潜在领域的认识进展缓慢，但一些项目已经采取了措施来填补这个空白（见下面的其他互联网资源）。

然而，仍然存在一个明显的缺点。鉴于哲学家的培训和兴趣，“高级”神经科学-网络、认知、系统以及与这些领域结盟的计算神经科学-往往吸引最多的哲学关注。尽管这种关注是自然而然的，但它可能会让哲学家对神经科学产生误导性的看法。神经生物学仍然专注于神经元活动的细胞和分子机制，并与使用动物模型的行为神经科学结盟。这仍然是超过 37,000 名成员的神经科学学会的大多数成员分类自己的研究的方式；这是研究获得的大多数拨款资金所在；这些领域的实验出版物最常出现在最高引用的科学期刊上。（下面的其他互联网资源中的神经科学学会网站链接提供了大量关于这些数字的数据；特别是请参阅出版物部分。）然而，哲学家们似乎并没有过多关注细胞和分子神经科学。幸运的是，正如我们将在下面的第 7 和第 8 节中所记录的那样，这种情况似乎正在改变。然而，哲学家们对认知/系统/计算神经科学的过分关注掩盖了正在进行的神经生物学湿实验驱动的关注。

7. 神经科学哲学的发展

“神经科学哲学”和“神经哲学”之间的区别在 21 世纪的第一个十年得到了更好的澄清，主要是因为这两个领域都有更多的问题被追问。神经科学哲学仍然倾向于提出关于神经科学的科学哲学传统问题。这些问题包括：神经科学解释的本质是什么？神经科学的发现本质是什么？对这些问题的回答可以从描述性的角度进行（神经科学是如何进行的？），也可以从规范性的角度进行（神经科学应该如何进行？）。神经科学哲学中的一些规范性项目是“解构性的”，批评神经科学家对该主题的观点。例如，神经科学哲学家批评了认知神经科学研究者对人格的概念（参见 Roskies 2009）。其他规范性项目是建设性的，提出了关于神经现象的新理论或解释神经科学数据的方法。这些项目通常与理论神经科学本身融合得很好。例如，Chris Eliasmith 和 Charles Anderson 在他们的书《神经工程学》（2003）中提出了一种构建神经计算模型的方法。在其他出版物中，Eliasmith 认为《神经工程学》中介绍的框架既提供了神经表示的规范解释，又提供了统一神经科学解释的框架（例如，Eliasmith 2009）。

神经哲学继续将神经科学的发现应用于传统的哲学问题。例如：什么是情绪？（普林兹，2004 年）欲望的本质是什么？（施罗德，2004 年）社会认知是如何实现的？（戈德曼，2006 年）道德认知的神经基础是什么？（普林兹，2007 年）幸福的神经基础是什么？（弗拉纳根，2009 年）神经哲学对这些问题的回答受到神经科学对神经系统的揭示的限制。例如，在他的书《欲望的三个面孔》中，蒂莫西·施罗德（2004 年）认为，我们对欲望的常识概念将其归因于三个能力：（1）满足时加强行为的能力，（2）激励行为的能力，以及（3）确定快乐来源的能力。根据多巴胺功能和强化学习理论的文献证据，施罗德认为奖赏处理是这三个能力的基础。因此，奖赏是欲望的本质。

在 21 世纪的第一个十年，神经哲学出现了一种趋势，即寻求神经科学在道德哲学中的指导。这一点从我们刚才提到的主题中应该是明显的。与此同时，人们对神经科学和神经治疗进行道德化的兴趣也重新被激发起来（参见 Levy 2007；Roskies 2009）。因此，这个新领域，即神经伦理学，结合了对神经科学数据在理解道德认知方面的相关性的兴趣，以及对从神经科学中获取和调控知识应用的道德哲学的相关性。神经伦理学的监管分支最初专注于对神经功能障碍患者的治疗伦理、试图提高人类认知能力的伦理（Schneider 2009）、将“读心术”技术应用于法医科学问题的伦理（Farah and Wolpe 2004）以及神经科学中动物实验的伦理（Farah 2008）。最近，这两个神经伦理学领域都取得了巨大的发展。有兴趣的读者应该参阅本百科全书中的神经伦理学条目。

21 世纪初神经科学哲学的趋势包括对机械解释性质的重新关注。这与科学哲学的一般趋势相一致（例如，Machamer、Darden 和 Craver，2000 年）。将这种一般方法应用于神经科学并不令人意外。“机制”是神经科学家广泛使用的术语。在他的著作《解释大脑》（2007 年）中，Carl Craver 认为神经科学中的机械解释是因果解释，通常是多层次的。例如，神经元动作电位的解释涉及动作电位本身、发生动作电位的细胞、电化学梯度以及离子通过细胞膜的蛋白质。因此，我们有一个由细胞组成的复合实体，与其受体上的神经递质发生因果交互作用。细胞的部分参与各种活动，例如配体门控离子通道和电压门控离子通道的开闭，以产生一系列变化，其中去极化电流构成动作电位。因此，动作电位的机械解释涉及细胞、分子和原子层面的实体，所有这些实体在产生动作电位方面都具有因果关联。可以通过改变其中任何一个变量（例如细胞膜中离子通道的密度）来验证这种因果关联，以产生动作电位的变化，并验证所谓变量之间的不变性的一致性。关于 Craver 在神经科学中机械解释的解释，特别是涉及动作电位的挑战，请参阅 Weber（2008 年）和 Bogen（2005 年）。

根据神经科学家们默许的认识规范，神经科学中的良好解释是良好的机械解释；而良好的机械解释是指那些能够确定机制与其所控制的现象之间不变关系的解释。（有关科学中因果解释中不变性的更全面论述，请参见詹姆斯·伍德沃德 2003 年的著作《机械主义者广泛借鉴了伍德沃德的“干预主义”因果解释观。）克雷弗的观点引发了关于神经科学中还原的位置的问题。约翰·比克尔（2003 年）提出，神经科学中还原的工作概念包括在细胞和分子神经科学中追求的较低生物组织层次上的干预之间的系统关系的发现，以及在心理学中描述的较高层次行为效应。比克尔将这一观点称为“实践中的还原主义”，以与科学哲学和心灵哲学中的许多辩论所关注的理论间还原或形而上学还原的概念相对立。然而，尽管比克尔对还原的重新阐述，机械主义者通常抵制或至少相对化“还原主义”这一标签。克雷弗（2007 年）将他的观点称为神经科学的“马赛克统一”。贝克特尔（2009 年）将其称为“机械还原主义”。克雷弗和贝克特尔都主张多层次的“机制内机制”，没有任何层次的机制在认识上占据特权。这与还原主义（无论是无情的还是其他形式的）相反，后者偏袒较低层次。尽管如此，我们仍然可以问：机制是否是一种实践中的还原主义？或者作为神经科学解释的一种立场，机制是否假设心理学具有某种自主性？如果它假设自主性，还原主义者可能会对机械主义者对此假设提出质疑。另一方面，Bickle 的实践中的还原主义显然与科学哲学中理解的理论间还原有所不同。正如 Bickle 自己所承认的那样，他最新的还原主义受到了机械主义者对他早期“新浪潮”解释的批评的很大启发。机械主义者可以挑战 Bickle，他的离经叛道也导致了对那些解释的动机的背离（有关相关挑战，请参见 Polger 2004）。正如我们将在下面第 8 节中看到的那样，围绕神经科学的机械主义哲学的这些问题变得更加紧迫，因为机械主义已经在该领域中占据主导地位。

时间表征在意识体验中的作用以及足以表示时间中的对象的神经结构引起了兴趣。在胡塞尔的现象学传统中，丹·劳埃德（2002 年，2003 年）和里克·格鲁什（2001 年，2009 年）分别引起了人们对神经科学中现象意识的三分时间结构的关注。这种结构包括一个主观的现在、一个即时的过去和对即将到来的期望。例如，一个人对曲调的意识不仅仅是对曲调印象的时间切片，而是对一种音符的意识，这种音符一刻钟前存在，另一种现在存在，并对即将到来的音符有所期待。随着这种体验的继续，一刻钟前的时间立即保留为即时过去的一刻钟；之前的期望要么发生了，要么没有发生，在现在成为经验的现在；并形成了对即将到来的事物的新期望。一个人的体验并不是静态的，即使体验的是一个单一的对象（曲调）。这些早期的研究在不到十年后由包括卡尔·弗里斯顿（2009 年）在内的神经科学家们开发的“预测编码”模型的整个大脑功能中找到了更多的相关性，并由雅各布·霍赫维（2013 年）和安迪·克拉克（2016 年）引起了更广泛的哲学关注。

根据劳埃德（Lloyd）的观点，意识的三分结构对于分析 fMRI 数据和设计实验提出了一个独特的问题。这个问题源于体验对象的相同性（例如，通过其进展的相同曲调）与体验本身的时间流动性（例如，听到的音符之间的过渡）之间的紧张关系。在劳埃德撰写这篇文章时，分析 fMRI 数据的一种常见方法是对多个数据集进行平均，并从组合数据中减去基线激活的估计值。[17] 这样做是为了过滤与任务相关的血液动力学反应中的噪声。但正如劳埃德指出的那样，这种常见做法忽略了研究意识神经相关性所需的大部分数据。它产生了忽略了时间过程中数据点之间关系的静态图像。劳埃德相反采用了一种多变量方法来研究 fMRI 数据，假设一个循环网络架构支持产生体验时间的时间处理。一个简单的循环网络具有一个输入层、一个输出层、一个隐藏层和一个额外的层，该层复制隐藏层或输出层的先前激活状态。允许输出层表示预测结果，输入层可以表示当前状态，额外的层可以表示先前状态。这种分配模仿了网络架构中体验的三分时间结构。如果意识体验的神经机制可以用循环网络架构来近似，一个预测是当前神经状态携带有关即将到来和先前状态的信息。应用于 fMRI，该模型预测图像序列中的时间点将携带有关先前和随后时间点的信息。 Lloyd（2002）对从公开可访问的国家 fMRI 数据中心采样的 21 个受试者数据集的分析结果支持这一预测。

Grush（2001, 2004）对时间表示的兴趣是他更广泛的系统性项目的一部分，该项目旨在解决计算神经科学的一个语义问题，即：我们如何将大脑作为信息处理器的研究与任何其他复杂因果过程的研究区分开来？这个问题回到了心理语义学的熟悉领域（见上文第 3 节），但现在的起点是计算神经科学的实践内部。因此，语义问题成为了神经科学哲学的一个问题，因为它问：在计算神经科学中，“计算”是什么意思（或应该是什么意思）？

Grush 的解决方案借鉴了现代控制理论的概念。除了控制器、传感器和目标状态之外，某些类型的控制系统还使用被控制的实际过程的过程模型。过程模型可以实现各种工程功能，包括克服反馈延迟和滤除噪声。过程模型的准确性可以根据其与实际过程的“插件兼容性”来评估。插件兼容性是一个控制器能够与过程模型进行因果耦合，从而产生与与实际过程进行耦合时相同的结果的程度的度量。请注意，插件兼容性不是一种信息关系。

为了说明潜在的神经科学实施，格鲁什将控制器视为大脑运动系统的一部分（例如，前运动皮层）。传感器是感觉器官（例如，肌肉上的伸展感受器）。肌骨系统的过程模型可能存在于小脑中（参见 Kawato 1999 年）。如果运动系统的控制器部分以与发送脉冲到肌骨系统相同的方式发送脉冲列到小脑，并且小脑接收到类似真实外周反馈的脉冲列，那么小脑就会模拟肌骨系统（在模拟反馈类似于真实外周反馈的程度上）。计算操作范围的建议单位是过程模型及其组成部分的神经实现，或者按照格鲁什的术语，是“仿真器”及其“关节”。

格鲁什框架的细节过于复杂，无法简要介绍。（例如，他引入了许多概念设备来讨论外部对象的表示。）但简而言之，他认为理解时间表示始于理解感觉运动连锁的仿真。成功的顺序行为（例如，刺穿鱼）不仅取决于跟踪自己在空间中的位置，还取决于自己在运动的时间顺序中的位置以及当前、之前和随后运动之间的时间距离。执行随后的运动可能取决于跟踪先前运动是否成功以及当前运动是否与先前的期望相匹配。格鲁什提出了仿真器-中枢神经系统中的过程模型，通过将其输出与来自实际过程的反馈成比例地计时，来预测、保留和更新模拟感觉运动反馈（Grush 2005 年）。

劳埃德和格鲁什对研究时间表征的方法在强调上有所不同。但它们在将认知功能定位并将其分解为子功能方面具有统一的隐含承诺，同时使用自上而下和自下而上的约束条件。（有关这种一般解释策略的更多细节，请参见 Bechtel 和 Richardson 1993 年的论述。）正如我们在前面的几段中提到的，两者都以重要且有趣的方式预测了最近关于预测编码和大脑的神经科学和哲学研究。两者都发展了机械解释，对学科边界几乎不予考虑。Bickle 和 Craver 的工作的一个主要教训是，神经科学实践总体上是以这种方式结构化的。采用这种方法的本体论后果仍在争论中。

8. 二十一世纪第二个十年的发展

机制在上述第 7 节中首次引入，成为 21 世纪第二个十年中神经科学哲学的主导。一个被广泛讨论的例子是 Gualtiero Piccinini 和 Carl Craver（2011）。作者们使用了两个流行的机械主义概念。他们的第一个概念是多层次、嵌套式机制内机制的观点，这个观点在上述第 7 节中讨论过，可以追溯到 Craver 和 Darden（2001）。他们的第二个概念是“机制草图”，最初在 Machamer、Darden 和 Craver（2000）中提出，并在 Craver（2007）中详细发展。Piccinini 和 Craver 的目标是将心理学“无缝地”置于与神经科学并列的“整合框架”中。他们将心理学对认知能力的熟悉功能分析解释为相对不完整的机制草图，这些草图忽略了最终将完全解释系统行为的许多机制组成部分。神经科学则填补了这些缺失的组成部分、动力学和组织，至少是在神经系统中发现的部分。这种填补将心理学的机制草图转化为完整的机械主义解释。因此，尽管心理学通过功能分析进行，但在这种解释下，它仍然是机械主义的。Piccinini 和 Craver 意识到他们的“整合”解释与心理学相对于神经科学的经典“自主性”主张相冲突。然而，他们坚称他们对经典或最近的“还原主义”都不持有承诺。他们对嵌套式机制内机制的承诺是为了解释系统行为，承认了在构成系统的所有层次上机制和内层因果关系的重要性，而不仅仅是在较低层次（即细胞、分子层次）。

David Kaplan 和 Craver（2011）批判性地关注了近期在系统和计算神经科学中流行的动力系统数学模型的机械主义观点。他们认为，只有在模型中的元素与被建模系统中的元素之间存在“合理的映射”时，这样的模型才具有解释性。在底层是他们对解释的模型到机制映射（3M）约束。真正具有解释性的模型中的变量对应于被解释系统的组成部分、活动或组织特征。而模型中假设的变量之间的依赖关系，通常在系统和计算神经科学中以数学方式表达，对应于系统组成部分之间的因果关系。Kaplan 和 Craver 以解释规范为依据来证明 3M 约束，这是科学和常识共同遵循的规范。他们坚持认为，在其他条件相同的情况下，提供有关系统组成部分、活动和组织的更多相关细节的解释，很可能会回答更多关于系统在各种情况下如何行为的问题，而提供较少（机械）细节的解释则不太可能。这里的“相关”指的是特定机制的功能。违反 3M 约束的系统和计算神经科学模型因此更合理地被视为现象的数学描述，而不是某种“非机械主义”解释。

Kaplan 和 Craver 用计算神经科学中更受欢迎的动力学/数学模型之一，即 Haken-Kelso-Bunz（1985）人类双手指运动协调模型，对他们自己的观点提出了质疑。他们指出这些模型构建者的出版物中的一些段落表明，这些模型构建者只打算将他们的动力系统模型视为“纯行为依赖变量”的时间演化的数学紧凑描述。模型构建者没有将模型的任何变量或参数解释为映射到生成行为数据的任何假设机制的组成部分或操作。他们也没有打算将模型的数学关系或变量之间的依赖关系解释为假设的机制组成部分或活动之间的因果相互作用。正如 Kaplan 和 Craver 进一步指出的那样，在发表他们的动力学模型之后，这些模型构建者自己开始研究如何通过神经运动系统的组成部分、活动和组织来产生他们的模型所描述的行为规律。他们自己的后续研究表明，这些模型构建者将他们的动力学模型视为一种启发式方法，以帮助神经科学家朝着“可能如何”和最终的“实际如何”的机械解释迈进。

在底层，Kaplan 和 Craver 对解释的 3M 约束对动力学家提出了一个困境。在动力学系统建模者打算对所研究的现象进行假设的神经机制建模时，他们的解释将需要与 3M 约束（和其他机械解释的准则）相一致。在动力学建模者不追求这个目标的程度上，他们的模型似乎并不真正具有解释性，至少在科学史上“解释”的一个突出意义上不具备。此外，当动力学模型被认为是成功的时候，它们通常会引发对潜在机制的进一步搜索，就像 3M 约束和从“可能如何”到“实际如何”机制的一般机械解释所推荐的那样。任何一种选择都会伤害那些声称他们的模型在神经科学中构成一种必要的额外解释的动力学家，超越这些模型可能提供的启发性价值，以便发现机制。

Kaplan 和 Craver 的激进结论是，动力学家的“解释”只有在尊重（机械主义者的）3M 约束的程度上才是真正的解释，这需要更多的辩护。证明的责任总是落在那些触动了普遍假设的结论上的人身上。需要更多讨论神经科学中几个具有里程碑意义的动力学模型（在他们 2011 年的论文中，Kaplan 和 Craver 还讨论了哺乳动物视觉神经元感受野属性的高斯差模型）。不出所料，动力学家们接受了这一挑战。例如，Michael Silberstein 和 Anthony Chemero（2013 年）认为，定位和分解策略是机械主义解释的特征，并且系统神经科学中的一些解释违反了这些假设中的一个或两个。这种违反反过来给机械主义者带来了两难境地。要么他们必须“扩展”他们对解释的解释，超越分解和定位，以涵盖这些难以对付的情况，要么他们必须接受机械主义解释的普遍性在系统神经科学和系统生物学中的“反例”。

Lauren Ross（2015）和 Mazviita Chirimuuta（2014）独立地引用了 Robert Batterman 关于最小模型解释的解释/理论，将其视为神经科学中一种重要的非机械解释。最小模型最初是为了表征物理科学中的一种解释而开发的（参见，例如，Batterman 和 Rice 2014）。Batterman 的解释/理论区分了两种不同类型的科学“为什么问题”：为什么现象在特定情况下显现；以及为什么现象通常显现，或在许多不同情况下显现。机械解释回答了第一种类型的为什么问题。在这里，“越多细节越好”（MDB）的假设（Chirimuuta 2014），类似于 Kaplan 和 Craver 关于更好解释的“一切都相等”的假设（上文提到），具有说服力。然而，最小模型最小化了呈现的实施细节，因此违反了 MDB，更能够回答第二种科学为什么问题。Ross（2015）引用计算神经科学家 Rinzel 和 Ermentrout 的观点，坚持认为包含比必要细节更多的模型可能会通过留下太多的可能性来模糊关键要素的识别，特别是当试图回答 Batterman 关于系统行为的第二种为什么问题时。

Chirimuuta 和 Ross 各自引用了计算神经科学的相关资源，以说明 Batterman 的最小模型解释策略的适用性。Ross 引用了“规范模型”，这些模型代表了“许多不同神经系统的共享定性特征”（2015 年：39）。她的核心例子是 Ermentrout-Kopell 模型的推导，该模型用“数学抽象技术”将“分子上不同的神经系统模型简化为一个...规范模型”。这样的模型“解释了为什么分子多样性的神经系统都表现出相同的定性行为”，（2015 年：41）显然是 Batterman 的第二类为什么问题。Chirimuuta 的资源是“规范神经计算”（CNCs）：

在各种情境中应用相同基本操作的计算模块...是大脑在许多不同感觉模态和解剖区域中应用的计算操作的工具箱，可以从它们的生物物理实现的更高抽象层面进行描述。（Chirimuuta 2014 年：138）

例子包括抑制、线性滤波、循环放大和阈值处理。CNCs 不是机制草图，等待进一步的机制细节转化为完整的实际机制，而是在不同的解释背景下被引用，即提出 Batterman 的第二类为什么问题的背景。Ross 在规范模型方面表示同意：

理解神经科学家在解释 [系统] 行为方面采取的动力系统方法需要关注他们感兴趣的解释对象和他们领域中常见的独特建模工具 [例如，典型模型]。(2015: 52)

简而言之，Chirimuuta 和 Ross 对 Kaplan 和 Craver 的挑战的回应都是哲学中常见的一种方式：通过将解释对象分割来避免特定形式的解释崩溃。

最后，为了总结这个关于机制主导的讨论，最近的讨论中也重新出现了 Craver（2007）关于“构成机制相关性”的解释问题的类比，即确定系统的哪些活动组成部分实际上是给定系统现象的机制的问题。Robert Rupert（2009）提出，“整合”是确定哪组因果贡献机制构成任务系统的关键标准，基于这组机制共同导致任务发生的相对频率。他将共同贡献的频率解释为导致认知任务的机制集合的概率，条件是每个其他共同发生的因果集合。Felipe De Brigard（2017）对 Rupert 的标准提出了质疑，认为它无法解释展示“历时动态性”和“功能稳定性”两个特征的认知系统。给定机制对相同认知任务的因果贡献频率（功能稳定性）可以随时间变化（历时动态性）。尽管 De Brigard 通过一个幻想的思维实验强调了这些特征对 Rupert 的整合标准的重要性，但他还争论说它们是人类大脑中的普遍现象。这两个特征在“老年人半球不对称减少”方面得到了证实，其中在年轻人的前额叶皮层半球定位区域招募任务在老年人中显示出半球不对称减少。而在“老化过程中的后前位移”中，任务在老年人中增加了前脑区域的活动，同时减少了后脑区域的活动，相对于同一任务在年轻人中引发的活动。

为了取代鲁珀特关于整合作为确定哪些机制构成认知系统的标准的观点，德布里加德指出了神经网络科学中两个有前景的最新发展，这些发展有可能允许参数化时间。 "缩放包容性" 是一种检查网络中每个节点并确定其在不同网络迭代中的 "社区结构" 成员资格的方法。 "时间动态网络分析" 是一种量化不同时间点网络之间的社区结构或模块变化的方法。这两种方法因此识别出 "模块联盟"，在单个模型中传达了共同激活和动态变化的信息。德布里加德认为，这些因此是可以用来识别认知系统的候选方法。

显然，在过去十年中，关于机制在神经科学哲学中所发挥的影响机制仍有许多需要讨论的问题。但是，尽管机制已成为该领域最主导的一般观点，但其他领域的工作仍在继续。迈克尔·安德森(Michael Anderson)为认知神经科学与确定心理学分类的相关性进行了辩护，而不受任何机制承诺的约束。他的方法最详细的发展在他的(2014)年著作《后颅相学》中，该著作基于他有影响力的“神经重用”假设。大脑的每个区域，如认知神经科学的标准技术(尤其是 fMRI)所认可的，都参与各种各样的认知功能，并在不同情况下与其他区域形成不同的“神经伙伴关系”。然后，心理学类别应根据广泛的实证数据支持的神经重用来重新构思。真正的“后颅相学”心理学必须放弃每个脑区执行自己的基本计算的假设。以这种方式，安德森的工作明确地继续了神经科学哲学对认知功能本地化的持续兴趣。

在较短的篇幅中，安德森(2015)研究了认知神经科学对重新构思心理学基本类别的相关性，从他的神经重用假设的一个结果开始。试图将认知过程映射到特定的神经过程和脑区域揭示了“多对多”的关系。这些关系不仅表明了对脑区域的结合解剖功能标签(例如“颞叶面区”)是具有欺骗性的，它们还对通过诉诸认知神经科学数据来决定替代心理学分类的可能性提出了质疑。

对于除了最坚定的心理学独立于神经科学的支持者之外的所有人来说，这些多对多的映射将表明我们在这个映射项目中所带来的心理分类需要修订。一个人不需要致力于任何强烈的心理神经还原，或者认为认知神经科学在认知心理学上具有认识论上的优越性，就可以得出这个结论。仅仅是认知神经科学对心理学范畴的相关性就足够了。因此，这场辩论是关于“统一的心灵科学的要求，以及神经生物学证据在构建这种本体论中的适当角色”（2015: 70），而不是关于两者的合法性。

安德森将对心理学的修订项目分为三种，根据每种项目对心理学的修订程度以及所预测的一对一功能与结构映射的可用性程度。 "保守派" 预见到在考虑到比当前标准实践更多的神经科学证据时，对心理学基本分类的广泛修订需求较小。 "温和派" 坚持我们对脑功能的了解“可以（也应该）作为心理学真实性的裁决者之一”（2015 年：70），主要通过“分割”或“合并”目前正在使用的心理概念来实现。 "激进派" 预测甚至对心理学最原始的概念进行更激烈的修订，即使在这些修订之后，他们仍然不指望在大脑区域和新的心理学基元之间找到许多一对一的映射。尽管安德森没有强调这种联系（消除唯物主义在心灵哲学或神经科学中已经不再是一个突出的关注点二十年了），读者会注意到在上述第 2 节中讨论的类似主题，只是现在的目标是科学而不是民间心理学。认知本体论的任何令人满意的重新表述的关键标准是它支持两种推理的程度：“前向推理”，从特定认知功能的参与到对脑活动的预测；和“反向推理”，从观察到特定脑区域或模式的出现到对特定认知操作的预测。鉴于这个明确的标准，安德森有用地调查了每个修订派别中一些知名心理学家和认知神经科学家的工作。鉴于他对神经再利用的广泛承诺，以及它所引发的“受启发于进化、生态和行动性术语”的追求，安德森自己的情感倾向于“激进派”：

例如，语言和数学最好被理解为我们基本的可供性处理能力的延伸，加上公共符号系统...由此重新评估得出的心理科学可能与我们今天所实践的心理科学非常不同。（2015 年：75）

最近的神经科学哲学中，地标性的神经科学假设仍然是一个热门焦点。例如，Berit Brogaard（2012）主张重新解释 Melvin Goodale 和 David Milner（1992）著名的“两个视觉处理流”的标准“解离”理解，这是二十世纪末神经科学的一个里程碑，现在已成为“教科书”结果。标准解离的两个组成部分至关重要。首先，不同的脑区计算与视觉引导的“即时”行动和物体识别相关的信息，分别是背侧通路（从初级视觉皮层通过颞叶区域进入顶叶和枕叶）和腹侧通路（从初级视觉皮层通过 V4 进入颞下皮质）。其次，只有与视觉物体识别相关的信息，经过腹侧通路处理，才对意识视觉体验的特性起作用。

Brogaard 的担忧是，这种标准理解挑战了心理功能主义，即我们目前最可信的“自然主义”心理状态解释/理论。心理功能主义直接从我们最好的认知心理学中得出对心灵的解释/理论。如果 φ 是某种心理状态类型，它继承了视觉经验的内容，那么根据认知心理学，广泛的视觉引导的信念和欲望，不同种类的视觉记忆等都满足 φ 的描述。但是根据 Goodale 和 Milner 关于两个视觉流的标准“分离”解释/理论，只有背侧流状态，而不是腹侧流状态，才真正代表自我中心的视觉属性，即“对象从信仰者或感知者的角度实例化的关系属性”，（Brogaard 2012: 572）。但是根据认知心理学，背侧流状态并不扮演这种广泛的 φ 角色。因此，根据心理功能主义，“φ 心理状态不能代表自我中心的属性”（2012: 572）。但是我们的一些感知信念和视觉记忆代表自我中心的属性似乎“非常合理”。因此，我们要么拒绝心理功能主义，从而拒绝我们最可信的自然化项目来确定特定心理状态是否被实例化，要么拒绝 Goodale 和 Milner 的两个视觉流假设的标准分离解释/理论，尽管有大量的实证证据支持它。这个困境的两个选择都不容易把握，尽管第一个选择可能更容易一些，因为心理功能主义作为一个关于心灵的一般理论缺乏标准解释/理论 Goodale 和 Milner 假设的强有力的实证支持。

然而，Brogaard 建议保留心理功能主义，而拒绝 Goodale 和 Milner 的两个视觉流假设的“特定表述”。拒绝解释坚持认为“背侧流信息不能对腹侧流计算的潜在意识表征做出贡献”（2012 年：586-587）。由背侧流计算的视觉信息的自我中心表征通过从背侧流到腹侧流神经元的反馈连接“对意识视觉流表征做出贡献”（2012 年：586）。这并不是否认分离：

由背侧流处理对象的自我中心属性的信息，由腹侧流处理对象的客观属性的信息（2012 年：586）。

但是这种分离假设“与处理与视觉意识相关的信息的大脑部分传递的信息无关”（2012 年：586）。通过这种重新解释，心理功能主义与 Goodale 和 Milner 的两个流，背侧和腹侧，“什么”和“在哪里/如何”假设以及支持它的大量经验证据保持一致。根据 Brogaard 的说法，心理功能主义因此可以“正确处理在腹侧视觉流中处理的携带自我中心属性信息的感知和认知状态”（2012 年：586）。

尽管神经科学哲学仍然关注认知/系统/计算神经科学（见上文第 7 节的讨论），但对神经生物学的细胞/分子主流的兴趣似乎在增加。一篇值得注意的论文是 Ann-Sophie Barwich 和 Karim Bschir（2017 年）对 G 蛋白偶联受体（GPCRs）进行历史和哲学研究的论文。在过去的四十年里，对这些蛋白质的结构和功能意义的研究主导了分子神经科学；它们在各种认知功能的机制中的作用现在已经经验性地得到了无可置疑的证明。然而，在哲学家中，对主流神经科学的这种转变几乎没有兴趣，甚至没有注意到。Barwich 和 Bschir 对这些物体的发现和发展进行的历史研究在哲学上是有意义的。在湿实验研究的科学实践中，可操作性作为实体现实主义的标准只有在科学家决定如何概念上协调可测量效应与科学对象时才有意义（2017 年：1317）。像 GPCRs 这样的科学对象在发现过程的不同阶段被赋予不同程度的现实性。这样一个对象在评估“研究的相邻要素”的现实性时也成为其现实性标准的一部分。

科学实践对科学哲学的影响通常在神经科学哲学中被强烈感受到，尤其是在对神经科学实验的哲学兴趣增加方面。这本身并不令人惊讶。神经科学在实验室实验方面依赖很重，尤其是在其细胞和分子层面的“神经科学学会”主流中。因此，对实验的理解的呼吁应该吸引任何涉足神经科学细胞/分子基础的哲学家。 Jacqueline Sullivan（2009 年，2010 年）的两篇论文在这种新的重视中非常重要。在她的（2009 年）论文中，Sullivan 承认了 Bickle（2003 年）和 Craver（2007 年）对长时程增强的细胞和分子机制以及经验驱动的突触可塑性的关注。但她坚持认为，更广泛的哲学承诺，导致 Bickle 走向无情的还原主义和 Craver 走向马赛克统一的“全球”解释，掩盖了实验室神经科学实践的重要方面。她强调了“子协议”的作用，这些协议规定了数据的收集方式，在她的“实验过程”模型中并用了一些例子来说明这些概念。她的分析揭示了一对广泛接受的实验规范之间的重要但被低估的紧张关系。追求“可靠性”会使实验者更深入地进行广泛的实验室控制。追求“外部效度”会使他们朝着更能更好地代表实验室之外混乱的自然环境的丰富实验环境发展。这两个规范常常冲突：为了获得更多的一个，科学家们引入了减少另一个的条件。

在她的（2010 年）著作中，Sullivan 详细介绍了莫里斯水迷宫任务的历史，将其解释追溯到莫里斯最初的出版物。神经科学哲学家们毫不怀疑地认为水迷宫是一种被广泛接受的啮齿动物空间学习和记忆的神经科学协议，但详细的科学历史对这种解释并不那么清楚。随着时间的推移，关于这个任务所测量的内容的科学评论，包括一些来自莫里斯本人的评论，没有明确的共识。Sullivan 将这种科学上的不一致追溯到 20 世纪 80 年代细胞分子还原主义对实验行为神经生物学协议的影响，比如莫里斯水迷宫。

神经生物学家 Alcino Silva、神经信息学家 Anthony Landreth 和神经科学哲学家 John Bickle（2014 年）在实验方面有着不同的动机驱使。所有当代科学都以惊人的速度发展，但也许没有比神经科学更快了。任何单个科学家都不再可能跟上自己狭窄研究领域内所有相关的已发表文献，也无法完全理解其含义。对于实验计划而言，对于已知、未知和被证伪的内容缺乏明确和共识，这就产生了特殊的问题。人们已经认识到并迫切需要制定策略和工具来解决这些问题。为了明确这一目标，Silva、Landreth 和 Bickle 的书描述了一个框架和一套组织已发表记录的原则。他们直接从具有影响力的分子和细胞认知（MCC）领域的里程碑案例研究中得出了他们的框架和原则，并描述了他们的框架如何用于生成实验结果的图谱。拥有这些研究图谱的科学家可以更高效地确定他们领域内已经取得了什么成就，以及知识的空白在哪里。自动化生成这些图谱所需的技术已经存在。Silva、Landreth 和 Bickle 勾勒出这些图谱对当前科学可能产生的变革性和革命性影响。

Silva、Landreth 和 Bickle 的方法有三个目标。首先，他们从细胞和分子神经生物学的学习和记忆中推导出他们的框架。这个选择完全是因为对科学的熟悉。Silva 在将应用于哺乳动物的基因靶向技术引入行为神经科学方面起到了重要作用，Bickle 对无情还原的神经科学的关注是建立在这些和其他实验结果的基础上的。虽然他们的框架的不同类型的实验和证据已经被其他人认可，但他们声称自己是第一个明确将这些信息系统化以促进实践科学家实验计划的人。Silva、Landreth 和 Bickle 坚持认为，通过系统地填补他们的框架所认可的不同形式的证据，并将不同形式的实验应用于这个过程所揭示的实验记录中的空白，可以确定并计划重要的新实验。

其次，Silva、Landreth 和 Bickle 直面了日益增长的、复杂的和整合的出版文献对实验计划的问题。他们展示了如何使用图形加权表示研究结果来指导研究决策；以及如何构建这些图形。构建这些图形的原则是从重要的出版 MCC 研究中直接推导出来的整合实验结果的原则。他们使用最近的分子神经科学案例研究，展示了如何生成反映一系列实验的小地图，以及如何将这些小地图组合起来描绘整个神经科学研究领域。

最后，Silva、Landreth 和 Bickle 开始发展一种实验规划科学。他们设想，构成他们研究地图的因果图将起到与已经发展起来的数据分析科学中统计学所起到的类似作用。这样的资源可能对进一步发展引用指数和其他评估对一个领域的贡献的影响度量具有深远的影响，从个别科学家的贡献到整个机构的贡献。

最近，Bickle 和 Kostko（2018）将 Silva、Landreth 和 Bickle 的框架扩展到了学习和记忆的神经生物学之外。他们的案例研究来自发育和社会神经科学，研究了 Michael Meaney 和 Moshe Szyf 关于啮齿动物母亲哺乳行为对后代应激反应的表观遗传学。他们利用这个案例研究详细阐述了 Silva、Landreth 和 Bickle 未充分发展的一个概念，即明确设计实验的结果，如果成功，将直接整合到已有的已建立结果的背景中。他们认为，这样的实验“通过设计可整合”与其他实验旨在建立神经科学种类之间的个体因果关系的证据不同，而是旨在构建连接多个现象的整个因果路径。他们对因果路径的强调与 Lauren Ross（即将出版）的相关工作有关。在这个背景下，Ross 的工作尤其有趣，因为她使用因果路径的概念来解决“因果选择”，这与区分背景条件和某个感兴趣结果的“真正”（触发）原因有关。对于 Silva、Landreth 和 Bickle（2014）来说，解释这种区别同样至关重要，他们依赖于一种特定类型的连接实验，“正向操纵”，来进行解释。Bickle 和 Kostko 在最近的发育神经生物学的详细案例研究中对因果路径的引用可能有助于将 Silva、Landreth 和 Bickle 在神经生物学实验方面的广泛工作与 Ross 从更一般的生物学中得出的工作联系起来。

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