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认知结构的产生与长时变化

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:由这个单元回路是新产生的,构成回路的神经元连接强化水平较低,容易丧失特异性,因此我们称这个新产生的单元回路为临时单元回路。知觉功能区内每种神经元只接受一种知觉颗粒信号,每个知觉功能区都有自己特定的结构,在接收感受器发送来的信号后一批神经元按本区特定的结构被整体的激活,产生知觉。由于来自知觉功能区的轴突在知觉镜像区内是随机均匀分部的,构成新产生的临时回路的神经元在知觉镜像区内也是随机均匀分部。

认知结构的产生、发展、变化是一个非常复杂的整体,为了认识上的要求我们将这个整体分割为以下部分论述。不拆分难以对认知结构进行分析、描述,而拆分后对每一部分的论述都感觉是不完整的、不准确的、需要延伸的。在多遍阅读以下论述后,在头脑中还要建立这个整体、这个过程的全景,这是用语言、文字所难以描述的。

2.16认知对象单元回路的产生

广义的说在在一个思维过程单元中产生的回路都是认知对象单元回路,一个思维过程单元中产生的回路分为两种,一是含有不同以往已有回路所含特征、特征组合的新的认知对象单元回路,一是已有单元回路之间的产生的新的连接。此章中的认知对象单元回路是指第一种情况,第二种情况我们按“认知对象单元回路之间的连接”研究,在后面章节中论述。

2.16. 1功能区临时单元回路的产生

2.16.1. 1一般过程

前面我们已经说过,认知单元回路是在一个思维过程单元中产生的回路。

1)在功能区内,在产生这个单元回路的思维过程单元中,在情景-注意-思维过程环境单元(见后文“思维过程的基本单位”)作用下,此思维活动单元第一个处理周期的神经元总体被整体激活。由于同一个处理周期内被激活的神经元兴奋的时刻差异很小,这些神经元之间的连接产生初步的强化,且过程状态同步。这个神经元总体以一定的结构保存了这个思维过程单元活动的知觉特征。

2)这个思维过程单元持续存在一定的时间,第二个处理周期的神经元总体被整体激活,这些神经元之间同样经历情景-注意-思维过程环境单元。由于第一个处理周期和第二个处理周期两个批次神经元的活跃时刻接近,时间间隔也在产生LTP的时间内,因此这个两个处理周期内活跃的神经元间的连接也产生强化。第一批活跃的神经元活跃师发送的能量部分被第二批接收。第二个处理周期被激活的神经元总体含和一个周期神经元总体相同(或高度相似)。

3)依此类推,后续处理周期间活跃时间间隔在产生LTP时差内的神经元间的连接也产生初步的连接强化。

4)如决定、产生这个思维单元的情景-注意-思维过程环境单元较长时间地持续存在,处理周期时差在产生LTD时差范围内的神经元间会产生有兴奋抑制作用的LTD强化连接,抑制对此思维过程单元过多地产生神经元间接连接和神经元占用。

这样在功能区内就产生了由一定数量的、多批次不同兴奋过程状态的、相互间连接初步强化神经元总体构成的单元回路。由这个单元回路是新产生的,构成回路的神经元连接强化水平较低,容易丧失特异性,因此我们称这个新产生的单元回路为临时单元回路。

2.16.1.2原始的、无其他回路影响的临时单元回路的产生

这里,首先假定一个刚出生婴儿的思维与认知机构的各功能区还没有形成任何有核心区的单元回路;或一个普通的自然人处在一个特定的思维过程状态,此时已有的单元回路都处于静息状态。在这种状态下没有已有回路对新临时单元回路的产生过程有影响。

各功能区临时单元回路的产生除遵循功能区临时单元回路产生的一般过程外,还有各自的具体过程。

一、知觉镜像

1.确定的环境和感受器状态

此时,环境处于确定的状态;感受器处于特定的状态;感受器接受环境给予的确定,如眼睛的视角、瞳孔的收缩状态、晶状体的聚焦状态和接收环境给与的光刺激的关系。

2.感受器对刺激的处理与信号发送

感受器中每种特定种类的神经元接收且只接收一种相应的特定刺激,每种神经元接收刺激后将刺激转换为一种知觉颗粒信号并同时向相应的知觉功能区发送。

感受器、感受器向相应的知觉功能区发送信号的神经通路、相应的知觉功能区分别存在自己特定结构;三者之间也有的一定的特定结构(如视网膜、传输通路、知觉功能区间的拓扑结构)。在上述结构下,知觉颗粒信号总体形成知觉信号总体。知觉信号包含人类反映方式下、一个特定处理周内、特定感受器-知觉功能区关系的知觉特征。

3.知觉功能区产生知觉并向知觉功能镜像区发送信号

知觉功能区内每种神经元只接受一种知觉颗粒信号,每个知觉功能区都有自己特定的结构,在接收感受器发送来的信号后一批神经元按本区特定的结构被整体的激活,产生知觉。

知觉功能区中每种神经元都有部分神经元轴突较长,这些具有较长轴突的神经元在知觉功能区中是随机均匀分部。 目前,我们认为知觉功能区和镜像区间都不存在拓扑结构,这些较长的轴突分别随机延伸至各自的镜像区、效应器神经元结构及控制器的各个区域。知觉功能区的神经元活跃时通过这些神经元的轴突向相应的知觉功能镜像区发送信号。

每种神经元只产生一种知觉颗粒信号。知觉颗粒信号的总体形成知觉信号总体。知觉功能区向镜像区感觉颗粒递质的种类、数量比例和感受器向知觉功能区发送的信号是相应的。

4.知觉镜像区临时回路的产生

知觉镜像区每种神经元只接收一种特定类型的感觉颗粒信号。知觉功能镜像区接收的来自知觉功能区的感觉颗粒信号的种类、数量比例是确定。

来自知觉功能区的轴突在镜像区随机均匀分部。每个轴突都和很多镜像区神经元通过突触相连。在镜像区,这些和来自知觉功能区神经轴突相连的神经元的总体数量和接收相应种类感觉颗粒递质神经元的数量在连接轴突的数量上呈正态分布,如图所示。

此时,镜像区内神经元间还不存在特异性的连接增强。从总体上来说,镜像区神经元接收的去极化能量更多与来自知觉区的传递无差别电信号轴突连接数量、传递感觉颗粒递质轴突数量、相连接的神经元种类有关。当神经元接收无差别电信号和感觉颗粒递质的能量总和大于一定值的知觉镜像区神经元被激活。

在一个处理周内,镜像区的一批神经元被整体激活。在镜像区,这些神经元间也通过突触连接。由于这些神经元被激活的时间很接近,激活时这些神经元间相互也发送无差别电信号和感觉颗粒递质,这些神经元间形成了初步的、最低水平的连接增强,同时这些神经元处于同步的后激活状态。由此产生了第一个处理周期的临时回路。

依次产生后续处理周期的临时回路,直到环境-注意状态发生变化为止,由此产生了知觉镜像区记录知觉功能区知觉特征的临时单元回路。

由于存在对应关系的知觉区神经元和镜像区神经元之间的信号(能量)传递效率更高,构成临时单元回路的神经元总体在构成种类、数量比例上和知觉区的被激活的神经元总体一致或较为接近。由此保存了知觉区产生知觉的特征。

由于来自知觉功能区的轴突在知觉镜像区内是随机均匀分部的,构成新产生的临时回路的神经元在知觉镜像区内也是随机均匀分部。

以视知觉单元临时回路的产生为例。

1)此时,“环境”中出现了一口锅,锅和环境中其他因素、事物相互作用,其中一部分作用的结果是反射“光”;人眼睛处于聚焦锅反射的“光”的生理状态,接收锅反射的“光”中的部分内容,接收的部分内容中的一部分被聚焦于视网膜上,形成锅的光学影像。

2)锅的影响成像于视网膜上,按成像位置对视网膜上的各个神经元给予刺激;视网膜由不同种类的神经元构成,每种神经元只对一种刺激产生认知上特定的反应,如不同波段的可见光、转交、边界等;神经元接收刺激,达到阙值后被激活,产生神经冲动,通过神经通路向视觉功能区发送视觉信号,每种神经元只产生、发送一种视觉信号颗粒。

眼球存在30-70赫兹的频率震颤,每次震颤由不同的神经元接受刺激,视网膜上的神经元被一批批按震颤的频率被激活,按此频率向视觉功能区发送视觉信号。

3)视觉功能区接收来自视网膜的视觉信号,视觉功能区由多种神经元构成,每种神经元只接收一种视觉信号。神经元接收视觉信号的能量达到阙值后被激活。

视网膜、传递视觉信号的神经通路、视觉功能区都具有特定的结构(如视觉功能区的功能柱结构),视网膜、传递视觉信号神经通路、视觉功能区间还具有拓扑结构。视网膜和视觉功能区间的拓扑结构不是精确的神经元间点对点的,而是一定大小尺寸的区域对区域边界模糊对应关系。知觉功能区神经元接收来自视网膜相应区域神经元发送来的视觉信号。

视觉功能区神经元按眼球震颤的频率一批批的接收来自视网膜的视觉信号,在总体能量积累达到一定水平后,在视觉功能区基础活动水平的基础上视觉功能区一批神经元被整体激活,被激活的神经元种类、位置按拓扑结构和视网膜上神经元及影像对照,此时产生一次锅的视觉知觉。

视觉功能区产生上述视知觉的活动是周期性的,人的视觉功能区的这种周期为15次/秒左右。

连续的周期性活动产生连续的视觉过程。

视觉功能区神经元被激活时,轴突延伸至视觉镜像区的神经元向相连接的视觉镜像区神经元发送视觉颗粒信号,每种神经元只发送一种视觉颗粒信号。

在产生视觉知觉时,视觉功能区整体的向视觉镜像区发送由一批视觉颗粒信号总体构成的视觉知觉整体整体信号。

4)镜像区接收知觉颗粒信号。镜像区神经元接收的视觉信号的能量达到阙值后被激活。

视觉镜像区按视觉功能区的处理周期一批批接收来自视觉功能区的信号,在总能量达到一定水平后,在视觉镜像区的基础活动水平的基础上视觉镜像区的一批神经元被整体激活。被整体激活的神经元的种类、数量比例和激活前接收来自知觉镜像区的视觉信号的种类、数量比例一致或接近。此时形成了关于锅的一个处理周期的视觉镜像区临时回路。

依次形成此思维过程单元内各个处理周期的临时回路。各个处理周期的临时回路间也产生初步的连接强化,构成此思维过程单元关于锅的视觉临时单元回路。

由于来自视觉功能区的轴突在镜像区随机均匀分部,此时构成新产生的临时单元回路的神经元在视觉镜像区内随机均匀分部。

二、高等认知对象定义区单元回路的产生

同知觉镜像区相比,高等认知对象定义区单元回路及其产生过程特点如下。

1)接收的信号来自于其他各功能区,包括各知觉区、各知觉镜像区、初等认知对象定义区、控制器。

2)该区神经元可以接收多种知觉颗粒信号,神经元在激活后结构按接受的知觉颗粒信号总体发生相应变化。

三、初等认知对象定义区单元回路的产生

初等认知对象定义区单元回路及其产生过程与高等认识过程对象定义区基本相同。两者区别在于:初等认知对象定义区的神经元激活阙值较低,单元回路被激活所需的整体能量水平也较低,更容易被激活,与高等认知对象定义区比较,临时单元回路在本区中的的特异性较低。

*知觉镜像区和认知对象定义区也记录思维与认知机构内环境的特征、特征变化(如整体或局部活动的水平的阶跃性变化)。这里先假定知觉镜像区和认知对象定义区记录思维与认知机构内环境的特征、特征变化的单元回路的产生、活动过程除不需要相应的感受器、知觉功能区。除此之外,此类单元回路的产生和记录知觉特征、知觉特征变化的单元回路相同。

四、控制器单元回路的产生

控制器临时单元回路的产生与认知对象定义区基本相同,其特点在于“控制器单元回路的单极化”。

从对控制器神经元对思维与认知机构其他区神经元的兴奋过程的的作用来看,控制器神经元由两大类型构成,其中一类为产生的递质(信号)对思维与认知机构其他区神经元为促兴奋作用,另一类兴奋抑制作用。构成控制单元回路的神经元一般情况下由其中一类占主要地位,由此控制单元回路整体表现出促兴奋作用或兴奋抑制作用,我们称之为“控制器单元回路的单极化”。

控制器单元回路的单极化,尤其是原始的、经典的认知对象临时单元回路的单极还要将其放回到人类的进化过程中去。原始的、经典的认知对象临时单元回路的建立过程特征一般在婴儿时期更为明显,此时人面临的认知环境较为简单,进化过程中形成了在某些认知环境下产生的控制器单元回路为促兴奋单元回路,某些环境环境下为抑制单元回路。

原始的、经典的认知对象临时单元回路建立过程中产生控制器单元回路一开始就有明确的单极性,这是在人类的进化过程中自然形成的。

单极化使控制器对思维与认知机构其他功能区的控制作用更有具有思维上意义、效率更高。

另外,控制器的每种神经元可接收一种或多种感觉颗粒递质;不是所有思维过程单元都形成控制单元回路。

2.16.1.3通常的、有其他回路影响的临时单元回路的产生

通常的、有其他单元回路影响的认知对象临时单元回路是人在总的认知过程中认知结构发展到一定水平后在特定思维单元中产生的回路。实际上大部分认知对象回路都是这种回路,因此我们称之为“通常的”认知对象回路。

一、产生通常的认知对象临时单元回路的情景-注意-思维过程环境

产生原始的、经典的认知对象临时单元回路的思维过程单元因素主要是来自于情景环境的外部刺激。

除此之外,产生通常的思维过程单元的因素还来自这个思维过程单元开始之前思维与认知机构对这个单元有影响的思维过程单元的活动。

知觉镜像区接收来自知觉功能区、初等与高等认知对象定义区、控制器、本区内部的知觉颗粒信号;初等认知对象定义区接收来自知觉功能区、高等认知对象定义区、控制器、本区内部的知觉颗粒信号;高等认知对象定义区接收来自知觉功能区、初等认知对象定义区、控制器、本区内部的知觉颗粒信号;控制器接收来自知觉功能区、知觉镜像区、初等与高等认知对象定义区、本区内部的知觉颗粒信号。详细的接收与激活过程见“认知对象回路的激活与应时活动”。

实际上,即便是原始的、经典的认知对象临时单元回路的产生,从第二个处理周期开始,功能区单元回路内部的处理周期回路之间,功能区单元回路之间就开始存在各种信号与能量传递,只是在原始的、经典的认知对象临时单元回路产生过程中这种思维与认知机构内部的作用对临时回路的形成影响较小,我们先暂时将其简化掉而已。随着人总的认知过程的发展,越来越多的认知过程单元回路建立、强化,后知觉知识处理结构已形成的认知对象回路对新的认知对象临时单元回路的产生的作用越来越大,发展到一定水平后这种作用往往在新的认知对象临时单元回路的产生过程中占主导地位。

二、通常的思维过程单元的持续与单元回路的产生

我们将产生通常的认知对象单元回路的情况简化为:除外部情景-注意过程状态造成的活动外,后知识处理机构有多个开始互不相干的、已产生核心区的单元回路在这个思维过程单元中处于活跃状态;外部情景-注意状态产生的知觉特征和已有的单元回路不同(或说只考虑外部情景-注意状态产生的知觉特征中和已有单元回路不同的部分)。

和原始的临时单元回路的形成相比,通常的认知过程单元临时回路的产生与结构特点在于人思维过程单元内活动的神经元的分布,主要受两个方面因素的影响。

1)思维过程单元持续的时长。

2)外部情景-注意过程状态造成的神经元活动数量和已有单元回路神经元活动数量的比例。

1.当思维过程单元持续时间较短、外部情景-注意过程状态造成的神经元活动数量较少时

当思维过程单元持续时间较短时,已有单元回路主要是核心区活动,单元回路之间主要产生核心区之间的连接路径强化,表现为单元回路间的轴突-突触连接强化的连接路径的形成与强化过程(详见单元回路之间的连接的产生)。

2.当思维过程单元持续时间较短、外部情景-注意过程状态造成的神经元活动数量和已有回路活动的数量接近时

已有回路活动的神经元主要分布在核心区,产生核心区之间的连接路径强化;外部情景-注意过程状态造成活动的神经元在功能区内均匀分布,和原始的临时单元回路的产生类似。

3.当思维过程单元持续时间较长、外部情景-注意过程状态造成的神经元活动数量较少时

已有单元回路的核心区、过渡区、边缘区都活动,还有一定数量的、没有明显参与某个单元回路构成的、在功能区内均匀分布的神经元活动;核心区之间产生连接路径强化;分布在各单元回路边缘区的神经元和没有明显参与某个单元回路构成的神经元形成的临时回路类似原始的、无其他回路影响的情况下产生的临时回路,这个临时回路同时含有几个已有单元回路的特征。

4.当思维过程单元持续时间较长、外部情景-注意过程状态造成的神经元活动数量和已有回路活动的数量接近时

活动的神经元分部和“3”类似,区别在于:分布在各单元回路边缘区的神经元和没有明显参与某个单元回路构成的神经元形成的临时回路同时含有几个已有单元回路的特征和外部情景-注意过程状态产生的知觉特征。

2.16.2功能区间单元回路间连接与认知对象单元回路整体的产生

在原始的、无其他单元回路影响的认知对象临时单元回路的产生过程中:在功能区单元回路产生的同时,延伸至其他功能区轴突形成的突触,如突触前后膜神经元都分别是各自功能区临时单元回路中的神经元,则两个神经元间的连接产生强化。由此产生功能区间临时单元回路间初步的连接强化。

各功能区临时单元回路间分别产生初步的连接强化,总体形认知对象临时单元回路整体。

以“锅”的临时单元回路为例。

如看到锅的同时听到“锅”的发音,那么此思维过程单元还形成“锅”的听觉镜像区的临时单元回路。听觉镜像区单元回路也和认知对象定义区单元回路相连接。其他知觉功能区亦是如此。各功能区能区临时单元回路以认知对象定义区临时单元回路为核心,由认知对象定义区临时单元回路分别和各知觉镜像区单元回路相连接,形成认知对象回路临时单元回路整体。

在这个思维过程单元没有控制器单元回路产生。

在通常的、有其他回路影响的临时单元回路的产生过程中,已有的、活跃的各功能区单元回路间更多的表现为认知对象单元回路之间整体的相互连接过程,对这种情况,我们在认知对象单元回路间有连接论述。

2.16.3认知对象临时单元回路的结构特点与特异性

一、结构特点

原始的、经典的认知对象临时单元回路结构具有以下特点。

1)由一个或多个处理周期临时回路构成,与构成一个处理周期临时回路的神经元的活动过程状态同步。

2)构成临时单元回路的神经元间产生初步的、一定水平的连接强化。

3)构成临时单元回路的神经元在各自的功能区内均匀分布。

4)镜像双回路结构。

高等认知对象定义区临时单元回路和初等认知对象定义区临时单元回路特征构成(神经元的产生受体、递质种类、数量比例的变化相同),两者间呈镜像。知觉功能镜像区、控制区单元回路分别和高等认知对象定义区单元回路与初等认知对象定义区单元回路形成有初步强化的回路,高等、初等认知对象定义区单元回路间的回路也产生初步的连接强化。由此构成一个以初等、高等认知对象定义区单元回路为镜像的镜像双回路结构。

二、特异性

原始的、经典的认知对象临时单元回路的特异性由以下几个方面共同确定:

1)回路所包含知觉特征;

2)构成回路神经元间初步的、一定水平的连接强化;

3)构成回路的神经元间的活动过程状态的同步性。

由这3方面决定了在一定时间内含有相同特征的情景-注意-思维过程环境单元出现时,构成临时单元回路的神经元个体以及整体被激活的概率更大。

2.17认知对象单元回路的长时变化

这里所讨论的认知对象单元回路的长时变化是认知对象单元回路特异性的长时变化。神经回路的特异性是指一个神经回路区别其他神经回路而存在的特异性。

从基础层面来看,神经回路的特异性主要来自三个方面。

1)神经回路内不同的处理相应感觉颗粒的神经元的数量、比例。

2)神经回路内神经元间的连接强化。

3)神经回路所处空间的确定性。

从认知层面来看,神经回路的特异性表现为当相应的认知对象出现时,某个(些)神经元回路有较大的概率被激活,且阶跃性的超过其他神经回路被激活的概率。

2.17. 1决定认知对象单元回路长时变化的机制与因素

总的来说,认知对象单元回路的长时变化机制由其整体的活动方式、神经元的活动机制和神经元间连接强化产生机制共同决定。从不同的角度看,决定认知对象单元回路长时变化的机制有以下几个

一、非激活期的内部自强化机制

认知对象单元回路除在整体兴奋时产生、加强神经元间的强化连接外,其在非兴奋期的活动也会产生、加强回路内神经元间的强化连接。

1)首先,由于单元回路内神经元间存在一定水平的连接强化,在非激活期单个神经元被随机激活时其发送的能量更多的被回路内的其他神经元接收。由于这个原因,单元回路留存外来能量的效率、水平高于思维与认知机构的平均水平;单元整体兴奋后一定时间内保持超过平均水平的活动水平;在非整体兴奋期,回路内神经元相互之间被随机激活的概率更高。

2)单元回路整体兴奋后大量神经元处于超常期更容易被激活。

3)初等认知对象定义区单元回路的在内部自强化过程中的重要作用。

初等认知对象定义区神经元的激活阙值较低,在单元回路整体兴奋后,初等认知对象单元回路的活动水平较高、保持时间更长,更多频次的向认知对象单元回路其他功能区单元回路神经元发送信号,促进认知对象单元回路整体兴奋后保持较高的活动水平直至降低到平均水平。

由于以上几个因素在单元回路整体兴奋后一定时间内单元回路内神经元间存在超过平均水平的连接强化过程。

内部自强化机制的效应水平受以下几方面因素影响:

1)单元回路的发展水平;

2)构成单元回路神经元数量;

3)单元回路兴奋时的持续时间。

单元回路的发展水平越高、构成单元回路神经元数量越多、单元回路兴奋时的持续时间越长,内部自强化机制的效应越强。

新建的临时单元回路的自强化机制效应虽然最弱但对临时回路的存在、发展有着决定性的影响。

二、特异性衰减机制

不考虑其他因素,当具有认知对象单元回路包含特征的情景-注意-思维过程单元环境持续存在时,被激活的概率越大、激活时间越短认知对象单元回路的特异性越高,被激活的概率越低、激活时间越长特异性越低,不能被激活时特异性丧失。

认知对象单元回路存在特异性衰减的机制,就单元回路本身来说(不考虑其他包含相同特征单元回路在思维与认知机构活动过程的影响),其特异性的衰减乃至丧失主要来自以下两个方面。

1.单元回路内神经元间活动过程状态同步性的衰减

神经元间的活动过程状态同步使得单元回路内的神经元更容易保持整体的静息与激活。但单元回路整体兴奋后神经元的激活是单个的、随机的,越来越多的神经元的活跃状态同单元回路内同处理周期批次活跃的神经元不同,直至同批的神经元间具有相同的活动过程状态的比例将至思维与认知机构的平均水平。

同步性衰减对回路特异性的丧失对新建的临时单元回路影响更大。

2.单元回路内神经元间连接强化的特异性的衰减

1)神经元的激活阙值是一定的,但在思维与认知机构内,随着神经元间连接强化,突触的总的表面积也越来越大,此时神经元激活时细胞膜内外总的电量也越大,激活神经元的所需能量存储水平越高。

2)神经元在一个单元回路内和其他神经元连接强化水平越高突触连接的表面积越大、能量传递效率越高。

3)构成一个单元回路的神经元同时也参加其他单元回路的构成,神经元在不同的单元回路中和其他神经元的连接强化水平也存在差异。

4)神经元是在细胞膜整体的能量水平达到阙值后被激活的;神经元同时接收来自多个单元回路其他神经元的能量。

5)因为一次接收的能量更多,神经元在接收连接强化水平高的回路其他神经元的能量后被激活的概率更大。

6)神经元间的连接强化状态是发展变化的,当原构成一个单元回路的大部分神经元总是在其他单元回路兴奋时被激活,而本单元回路包含的特征出现时单元回路越来越难以被整体激活。

这个过程我们称之为单元回路内连接强化的特异性衰减。

单元回路内神经元间连接强化的特异性衰减并不是已形成的连接强化衰退,而是在认知结构的发展过程中单元回路内神经元间强化连接和其他回路相比较的衰退。

这里我们讨论的是正常认知过程。此外,造成单元回路特异性衰减的原因还有构成单元回路的神经元大量死亡与功能退化、为单元回路供能的神经胶质大量死亡与功能退化等,这里不讨论。

三、认知对象单元回路在激活期的活动方式

认知对象单元回路被激活时产生、加强构成其的神经元间连接的整体强化。所以认知对象单元回路在激活期的活动方式是决定认知对象单元回路长时变化的机制之一。

认知对象单元回路的激活机制详见“认知结构的应时活动”。

四、认知过程强化机制

在总的认知过程中,当特定的情景-注意-思维过程环境单元出现时,包含有此情景-注意-思维过程环境单元特征的认知对象单元回录有较大的概率被激活,不包含此情景-注意-思维过程环境单元特征的单元回路被直接激活的概率较小。

在总的认知过程中,一个特征反复、多次出现时,包含有此特征的单元回路被反复、多次激活,在认知过程中得到强化。

五、功能区单元回路特征类似抑制机制与促活跃机制

功能区内已有的单元回路抑制新形成的单元回路中相同特征的形成,已有的单元回路发展水平越高抑制作用越明显。主要原因在于:由于能量接受效率的差异,已有的单元回路当含相应特的情景-注意-思维过程环境出现时接收的能量更多;已有回路的发育水平更高,能量驻留效率更高,已有回路被优先激活。

特征类似抑制机制避免同一特征占用过多的神经元。其不是完全抑制新形成的单元回路中相同特征的形成,只是由于特征类似抑制机制的作用,新形成的单元回路中相同特征在总的特征构成中比例较小。

当已有已有回路长时间活动、兴奋时,更多核心区的神经元处于不应期,边缘区神经元活动总体水平大大提高,此时反而有利于含相同和类似特征的新单元回路的形成。

对含相同特征的新单元回路表现出抑制还是促进,和已有单元回路的活跃的时长、频次有关。

六、神经元参与新单元回路构成的抑制机制

一方面,由于神经元和其他神经元连接强化引起的突触变化使神经元被激活需要的总能量水平升高;另一方面,新建连接强化的水平较低,能量专递效率和以此专递的能量值也较低,由这两方面,神经元和其他神经元的总的连接强化水平越高就越抑制新的连接强化的建立与发展,由此抑制神经元参与新的单元回路的构成。

七、功能区单元回路核心区发展抑制机制

当功能区单元回路核心区发展到一定水平后,受供能分配方式、总体的供能水平、神经元活动周期、神经元间LTD机制等因素的共同作用,核心区的大小、连接强化水平处于一种趋于极限的稳定状态。

2.17.2认知过程单元回路的长时变化过程与现象

一、认知对象单元回路可能的变化趋势与状态

在人的总的认知过程中,在衰减机制、强化机制共同作用下,认知对象单元回路整体或其构成部分表现出3种变化趋势。

1.衰减

当衰减机制的作用大于强化机制的作用时,认知对象单元回路逐渐衰减,直至特异性完全丧失。

2.稳定

当衰减机制、强化机制、抑制机制的作用相对平衡时,认知对象单元回路处于一种动态的、相对稳定的状态。

3.向较高水平发展

当强化机制的作用大于衰减机制的作用时,认知对象单元回路逐渐发展,特异性增强。

在总的认知过程中,绝大多数单元回路衰减、消失;一部分单元回路处于较低水平的稳定状态;一部分部分单元回路在认知过程中被多次激活、强化,特异性逐渐增强,当强化机制和抑制机平衡时处于较高水平的稳定状态。在认知过程中被特别强化的单元回路,由于抑制机制的作用,其发育趋于极限水平。

认知对象回路的发展与稳定是决定认知结构特性的主导因素,下面我们对此进行重点论述。

二、功能区单元回路核心区的产生

如功能区单元回路持续向较高水平发展,发展到一定水平则产生核心区。核心区的产生有两种情况,一是原始的、经典的单元回路核心区的形成;一是有其他认知对象单元回路,特别是有核心区的单元回路影响的核心区的形成。不论哪种情况核心区的产生都认知过程强化机制的作用——即相同或类似的思维过程单元在认知过程反复出现。

原始的、经典的单元回路核心区的形成:

在原始的、经典的临时单元回路形成后,从总体上看,构成临时单元回路的神经元随机、均匀分布在功能区内,连接强化水平也是相近的。但是这种均匀、相近不是绝对的,从细胞水平的层面来看,神经元的分布密度和相互间的连接强化水平总是存在微小差异的,有的区域略高。神经元的分布密度和相互间的连接强化水平略高的区域能量驻留的效率也略高,这各差异使得略高区域的神经元被整体激活的概率在单元回路发展的早期比其他区域神经元也略高。这样有一定的概率在单元回路被激活时这些神经元被整体激活而回路内的其他神经元没有被整体激活,同时略高区域的神经元间的自强化水平也比其他区域高。随着单元回路的发展,单元回路被反复激活,这种差异被逐渐积累、放大,逐渐形成了占有特定的空间位置、有一定数量神经元构成、神经元间连接强化水平远高于回路内其他神经元的核心区。

由此,原始的、经典的单元回路在发展过程中形成了一定数量的、均匀分布的核心区。

在核心区发展到一定水平后,原始的、经典的单元回路呈以下状态

1)单元回路存在一定数量的核心区。

2)每个核心区在功能区内有一个特定的空间位置。

3)核心区内神经元间连接得到高水平的强化。

4)按神经元间强化水平由高到低,单元回路可以此分为核心区、过渡区和边缘区。

5)单元回路中神经元间连接强化的数量与强化水平由核心区向边缘区递减,直至降低至背景水平;神经元间在回路内相互间的产生连接强化的数量比例、强化水平如下图分布,核心区强化水平越高,这个分布曲线越陡峭。

单元回路内神经元间连接强化数量比例与连接强化水平分布曲线

海量同类个体构成的总体中,个体间相互作用微小差异引起总体的发展、变化是一种普遍的自然现象,如岩石节理、山峦的汇水线等。在研究过程中,从已有的、相关的学科研究成果来看(如兴奋灶),我们推演出单元回路应该有核心区,但有段时间我们推演不出单元回路核心区产生机制与过程。有个问题一直难以解决——知觉区延伸至镜像区的轴突是随机、均匀分布的,那么构成镜像区的临时单元回路的神经元也应是均匀分布的,既然临时单元回路的神经元是均匀分布的,那为什么会产生核心区呢?我们也是在观察到岩石的节理现象后受到启发,认识到这个世界普遍的规则、规律之一——不均衡性,从而推演出这个机制与过程来的。

有其他单元回路核心区影响的核心区的产生。

由于神经元参与新单元回路构成的抑制机制,分布在各单元回路边缘区的神经元和没有明显参与某个单元回路构成的神经元形成的临时回路更可能发展出新单元回路的核心区,过程和“原始的、经典的单元回路核心区的形成”除“神经元激活的能量来源”外类似。

1.当思维过程单元持续时间较短、外部情景-注意过程状态造成的神经元活动数量较少时

不产生新的、长时存在的单元回路,也不产生新的核心区。

2.当思维过程单元持续时间较短、外部情景-注意过程状态造成的神经元活动数量和已有回路活动的数量接近时

产生新的、长时存在的单元回路,产生这个单元回路的核心区,核心区主要含有外部情景-注意过程状态产生的知觉特征;新产生的核心区和原有回路核心区之间产生连接路径强化。

3.当思维过程单元持续时间较长、外部情景-注意过程状态造成的神经元活动数量较少时

产生新的、长时存在的单元回路,产生这个单元回路的核心区,核心区同时含有原有单元回路的特征;新产生的核心区和原有回路核心区之间产生连接路径强化。

4.当思维过程单元持续时间较长、外部情景-注意过程状态造成的神经元活动数量和已有回路活动的数量接近时

活动的神经元分部和“3”类似,区别在于:核心区同时含有原有单元回路的特征和外部情景-注意过程状态产生的知觉特征。

和原始的、经典的单元回路核心区的形成相比,有其他单元回路核心区影响的核心区的产生更为困难。

首先,产生新单元回路的情景-注意思维过程单元环境特征复杂,相同或相近情景-注意思维过程单元环境和相应思维过程单元难以出现。

其次,当产生新单元回路的相同或相近思维过程单元出现时,由于活跃的单元回路较多,总的供能可能难以维持思维过程单元较长时间的存在,此时活跃神经元更多的位于原已有单元回路的核心区,新的单元回路难以被整体激活。同时,这些神经元难以参与新单元回路的长时构成。

此外,复杂的情景-注意思维过程单元环境和思维过程单元更容易发生变化,从而难以较长时间的持续。

由于以上原因,有其他单元回路核心区影响的单元回路较难以被整体激活,参与新回路形成的已有单元回路越多,新单元回路被整体激活越困难,被激活后可能的持续时间越短。因此,新单元回路中只有分布密度与连接强化水平最高的几个神经元群被整体激活的概率才较高。

由此,有其他单元回路核心区参与的单元回路在发展过程中形成的核心区较少,参与的核心区越多、特征越复杂的单元回路形成的核心区越少,甚至只有一个。

三、多个发育水平较低的单元回路逐渐形成的公用核心区与合并

单元回路形成的早期,单元回路之间的边界较模糊。单元回路之间特征差异较小的,由于所含特征相近,在所含共同特征出现时被同时激活的概率较大,这些单元回路往往形成公用的核心区,公用核心区内主要含共同特征。

当这些单元回路不再能单独表现特异性时,我们称这些单元回路融合;在这些单元回路在一定条件下(如长时间的高水平活动)还能单独表现特异性时,我们称这些单元回路公用核心区;在这些单元回路不能单独表现特异性时,我们称这些单元回路合并为一个单元回路。

四、单元回路间的公用过渡区、边缘区

这里有如下两种可能。

1)早期含多个特征的单元,所含特征被反复分别激活,分别产生了含不同特征的核心区。

2)在有核心区单元回路影响时,新产生的、反映新的情景-注意-思维过程环境单元的单元回路和这个核心区的关系类似核心区和边缘区的关系。一个单元回路的核心区可能和多个新产生的单元回路有这种类似核心区和边缘的关系;一个新产生的单元回路也可能和多个单元回路的核心区有这种关系。这种情况也可以看做是这个单元回路所含知觉特征的添加。

五、功能区单元回路部分知觉特征的丢失

在认知过程中,激活知觉功能镜像区单元回路的情景-注意-思维过程环境单元往往并不含有这个单元回路所含的全部知觉特征。功能区单元回路核心区由此单元回路所含全部知觉特征中激活概率超过一定水平的知觉特征构成。因此,感觉特征颗粒构成核心区可能要比过渡区和边缘区简单,即过渡区和边缘的部分感觉颗粒种类在核心区中缺失。由于边缘区的神经元更容易丧失参与此单元回路构成的特异性,因此功能区原来所含的知觉特征在认知过程中可能部分丢失。

六、初等认知对象定义区单元回路特异性的丧失

从神经元被激活的即时效果来看,由于初等认知对象的激活阙值较低,使得神经元即使在一个单元回路中与其他神经元产生了一定水平的连接强化,其在此单元回路中和其他回路中的神经元一起被激活的概率也不能明显高于被随机激活或同其他神经元一同被激活的概率。由于上述原因,从神经元被反复激活的长期效果来看,初等认知对象定义区神经元神经元在特定回路内的连接强化水平不能明显区别于和其他神经元的连接。

由上述两个方面的原因,在渡过初等认知对象定义区单元回路在渡过初始阶段以神经元间活动过程状态同步为特异性主要来源的阶段后,单元回路在初等认知对象定义区的特异性逐渐丧失。

随着初等认知对象定义区单元回路特异性的丧失,其在认知对象回路内部、认知对象回路之间激活过程中,对表现激活过程特征的影响逐渐丧失。

七、高等认知对象定义区单元回路在认知对象单元回路中的作用变化

随着初等认知对象定义区单元回路特异性的丧失,高等认知对象定义区单元回路称为连接各功能区单元回路、构成认知对象单元回路的核心。由于高等认知对象定义区单元回路的特异性,引起认知对象单元回路内部、单元回路之间能量传递效率的显著差异。

高等认知对象定义区单元回路发育水平越高(以核心区发育为标志的),这个能量传递的效率的差异越明显。

由于高等认知对象定义区单元回路连接各个功能区回路,且是造成认知对象单元回路内部、单元回路之间能量专递效率差异的首要原因,因此其在认知对象回路内部、认知对象回路之间激活过程中,对表现激活过程特征占主导地位。

八、高等认知对象定义区单元回路的知觉特征变化

由于高等认知对象定义区神经元在激活时按接收的感觉颗粒递质种类、数量修改感觉颗粒受体的产生比例;一个单元回路在被整体激活时接收的知觉特征与原单元回路所含的知觉特征可能存在一定差异,因此高等认知对象定义区单元回路所含的知觉特征在总的认知过程中可能发生一定变化。

单元回路核心区的发育水平越高,知觉特征可能发生的变化就越小。

九、各知觉镜像区单元回路在认知对象单元回路整体中的不均衡性

有的知觉镜像区单元回路构成的神经元多、发育水平高,有的低;和高等认知对象定义区单元回路的连接强化水平也不同。如同样反映一个事物,听觉正常的人一般是听觉镜像区的单元回路构成的神经元多、发育水平高,和高等认知对象定义区单元回路的连接强化水平也高;聋哑人则是视觉镜像区的单元回路构成的神经元多、发育水平高,和高等认知对象定义区单元回路的连接强化水平高。

十、功能区间连接的强化

2.18认知对象单元回路的特异性与结构特点

2. 18. 1功能区单元回路的特异性与结构特点

一、功能区内单元回路特异性的来源与表达

1.知觉特征回路

在知觉特征回路形成的初期,没有形成核心区前,知觉特征回路的特异性来源于各类神经元的构成数量与比例、突触连接的初步增强水平、神经元兴奋过程状态的同步水平和知觉特征回路整体兴奋水平的差异。

由于单元回路的数量很多;同一神经元可能分属不同的单元回路,因此在形成核心区前单元回路的特异性主要是在思维过程中在统计上表现出来的,即“在处于特定的、相应的情景环境时,构成此特定回路的神经元被整体激活的概率远远大于其他回路”。

在形成核心区后,特异性的表达不仅是在思维过程中统计上的,还通过核心区在空间上的确定性与边界来表达。

2.高等认知对象定义区单元回路;初等认知对象定义区单元回路

按后知觉知识存在、存储形式假说一:认知对象区单元回路特异性的来源与表达方式和知觉特征回路相同。

按后知觉知识存在、存储形式假说二:认知对象单元回路的特异性除按假说一来源与表达外,其特异性还来源于通过“构成单元回路的神经元接收、发送的感觉颗粒种类、比例相同或高度相似,且区别与其他单元回路”。

3.控制单元回路

和知觉特征回路相同。

二、未形成核心区的单元回路的结构特点

功能区的单元回路在形成明显的核心区前具有以下特点。

1)构成情景-注意-思维过程单元回路的神经元在整个功能区内基本上是均匀分部的。

2)通常情况下构成单元回路的神经元分别属于多个处理过程单元(处理过程单元我们将在“神经系统活动的周期性”这一部分介绍),个别情况也可能只有一个处理过程单元。

3)处理过程单元之间分界是模糊的、统计上的,分属不同处理过程单元的神经元之间也存在连接的强化。

4)在单元回路产生的初期:同一处理过程单元内神经元连接强化和同步水平大于不同处理过程单元神经元间的连接强化和活动过程状态同步水平;在时间上相邻越近的处理过程单元神经元间的连接强化水平越高;单元回路的整体兴奋水平由高到低逐渐衰减至神经系统的背景水平。

5)在单元回路的后产生期:单元回路存在自然衰减和内部自强化、认知过程强化的综合过程。在这个过程中大多数新产生的单元回路会自然衰减消亡(回路特异性丧失)。

如在单元回路的后产生期,如果回路的特异性得以保持(即回路得以存在),如还没有产生核心区,此时,单元回路内神经元间在产生期的活动过程状态同步特征消失;回路内神经元间内部分神经元间的连接进一步强化而明显区别与其他其他回路;回路内的神经元在回路内的连接强化水平——即和回路内其他神经元的连接数量与突触强化水平上由高到低,直至降低至背景水平。

一个神经元可能属于多个单元回路,即一个神经元在多个单元回路内同其他神经元的连接强化,在一个单元回路内的连接强化水平越高在其他回路内的连接强化水平就越低。原因在于:神经元在某个回路内的连接水平较高后,其细胞膜表面积增大,去极化要求的能量越多,在此回路内由于连接强化水平高,与回路内的其他神经元的能量传送效率大大高于在其他回路内,因此在此回路内随同其他神经元被激活的概率大大高于在其他回路中的概率。

从神经元在单元回路内的连接强化水平由高到低来看,神经元可能属于多个单元回路,神经元在某个回路连接强化水平越高,其对此回路的构成特征越明显。后产生期的单元回路的特异性主要来源与回路内连接强化水平高的神经元整体。

三、形成核心区的单元回路结构特点

在单元回路存在自然衰减和内部自强化、认知过程强化的综合过程中,部分后产生期的单元回路会形成核心区(形成过程见“认知对象回路的长时变化”),形成核心区的单元回路具有以下特征。

1)核心区在功能区内存在于一个或多个特定的空间位置。

2)核心区内神经元间连接得到很高水平的强化。

3)按强化水平由高到低,单元回路可以此分为核心区、过渡区和边缘区。

4)单元回路中神经元间的连接强化的数量与强化水平由核心区向边缘区递减,神经元在回路内的强化水平可能呈正态分布,核心区强化水平越高正态分布曲线越陡峭。

5)在感觉特征颗粒构成上,核心区可能要比过渡区和边缘区简单,即过渡区和边缘的部分感觉颗粒种类在核心区中缺失;在控制回路则是在促兴奋和促抑制种类上有明显的倾向性(原因见“认知对象回路的长时变化”)。

6)新的回路核心区形成过程中受相关回路已有核心区的限制作用,新的回路核心区中和已有核心区的相同知觉特征在构成比例上较低(原因见“认知对象回路的长时变化”)。

7)过渡区和边缘区的回路除和核心区存在一定水平的连接强化外,其他特点类似于未形成核心区的单元回路。

2.18.2功能区内单元回路连接的的特异性

单元回路间连接的特异性是指单元回路间能量传递效率的差异。

单元回路间的连接特异性主要来自于三个方面:

1)单元回路间连接强化的水平;

2)单元回路间的连接方向;

3)单元回路之间特征相似水平。

在知觉功能区为“构成单元回路感觉颗粒种类和比例的相似性水平”;在认知对象定义区,按假说二,为“构成单元回路的神经元接收、发送的感觉颗粒种类、比例的相似性水平”。

由于感觉颗粒递质发送与接收的特异性,单元回路之间特征相似水平越高,相互之间的总体上能量传输效率越高。

回路间连接的特异性造成了“单元回路在被激活时相互间能量传递与接收的数量和效率的差异”。这个“差异”是决定思维过程状态的条件之一,回路间连接的特异性和单元回路本身的知觉特征、情景环境与注意状态、确定时刻之前的具体思维过程,这几个因素共同决定了可能时刻将要激活的、概率最大的单元回路。回路间连接的特异性同其他因素一起,通过特定时刻思维过程状态的确定性表达其特异性。详见“认知对象回路的激活”部分。

2.18.3功能区间单元回路连接的特异性

从功能区间单元回路间两两关系来看,功能区间单元回路连接的特异性来源有三个方面。

1.功能区间相互连接的单元回路在各自功能区内本身连接强化的水平

功能区间相互连接的单元回路在各自功能区内本身连接强化的水平是指“功能区间相互连接的单元回路在各自功能区内是否形成了核心区,如果已经形成了核心区,核心区的连接强化到什么水平”。

2.功能区间单元回路间的连接强化水平

功能区间单元回路的连接强化来自两个途径,一是在同一个情景-注意-思维过程单元中同时产生的单元回路在回路形成时的连接强化,一是在不同情景-注意-思维过程单元中产生的单元回路在思维活动过程中被同时激活时的连接强化。

单元回路间,被同时激活的次数越多、持续时间越长、激活的神经元数量越多单元回路间的连接强化水平越高。

3.功能区间单元回路间的知觉特征相似水平

功能区间单元回路间的知觉特征相似水平是指知觉功能镜像区和认知对象定义区间、高等和初等认知对象定义区间神经元接收、发送的感觉颗粒种类、比例的相似性水平。

功能区间回路连接的特异性同样造成了“单元回路在被激活时相互间能量传递与接收的数量和效率的差异”。

2.18.4认知对象单元回路整体的特异性

2.19认知对象单元回路之间连接的产生与发展

认知对象单元回路之间连接的定义静态结构前文已经论述,这里不再复述。这里我们论述这个静态结构如何产生与发展。

认知对象单元回路是一个有一定结构的整体,除涉及其内部结构的论述,我们将简化掉认知对象回路的内部结构。

功能区内部单元回路间存在轴突-突触连接强化路径;共用核心区;轴突连接及共用过渡区、边缘区这三种连接方式,其中轴突-突触连接强化路径是决定认知结构特征主要连接形式。而功能区间的单元回路间的连接全部是轴突-突触连接。这里我们重点论述认知对象单元回路间的轴突-突触连接强化路径这种连接形式。

认知对象单元回路之间的轴突-突触连接强化路径在多个认知对象单元回路发展到一定水平后才可以产生,当认知对象单元回路发展水平较低时,认知结构的相应变化更接近于“认知对象单元回路的产生与发展。这里,我们论述认知对象单元回路已经产生了核心区这种情况。

认知对象单元回路之间的连接从本质上来说仍然是神经元间的连接强化,和功能区单元回路的产生与发展一样都需要在产生LTP效应的时间内兴奋和认知过程中的反复强化。区别在于认知对象单元回路之间的连接产生于发展添加了认知对象单元回路结构与活动的特性。

单元回路间在产生LTP的时间内被激活相互间产生轴突-突触连接路径的强化。此时功能区单元回路已经形成了核心区。在功能区内,单元回路被激活时首先是核心区被激活,活动的神经元主要分布在核心区。由于不同单元回路的核心区处于不同的区域,核心区活动的神经元只有较少的一部分神经元的轴突延伸至其他活动的单元回路的核心区,因此,多个单元回路在产生LTP的时间内被激活时,活动的神经元间不能产生类似单元回路的回路,而是产生单元回路核心区之间的轴突-突触连接路径强化。同样,在功能区间,形成被激活的单元回路核心区间的轴突-突触连接路径强化。由此产生在功能区内部\功能区之间的、功能区单元回路多对多的空间网状路径连接结构,如下图。

认知过程单元回路间连接示意图

需要指出的是:我们在“认知对象单元回路的产生与发展中”定义的认知对象单元回路是为了认识上的方便而从认知对象回路中、认知结构中抽离出来的。在认知结构发展到一定水平后,由于认知对象单元回路之间的连接,认知对象定义区单元回路、控制器单元回路和各个知觉功能区单元回路之间形成多对多的连接关系。此时,很难准确、清晰定义出一个一个的认知对象单元回路、一个认知对象单元回路由哪些功能区单元回路构成,单元回路的划分和特征是在认知结构的活动过程中表现出来的,是统计上表现出来的。认知对象单元回路的划分、内部构成也是认知过程发展、变化的。

和单元回路长时变化相比,单元回路之间的连接:

1)仍然会有三种变化趋势:衰减、稳定、向较高水平发展;

2)仍然主要由内部自强化、特异性衰减、认知过程强化等这几个机制决定。

这是由单元回路之间的连接本质上仍然是神经元之间的连接强化决定的。

区别在于单元回路的认知过程强化是由相应的情景-注意-思维过程单元的反复出现决定的,而单元回路间连接的强化由相应的情景-注意-思维过程反复出现决定的,情景-注意-思维过程由一定数量情景-注意-思维过程单元按一定的时序构成。

在产生LTP的时间内,单元回路可以同时活动,也可以先后活动。当单元回路同时活动时,单元回路间彼此到对方的轴突-突触连接路径同时产生强化,强化后的路径不存在连接效率(能量的发送与接收效率)的差异;当单元回路先后活动时,先活动的单元回路(A)到后活动的单元回路(B)的轴突-突触连接路径产生强化,强化后从A到B的能量发送-接收效率更高。

当单元回路在认知过程中反复同时活动时,单元回路之间的连接路径反复强化,连接路径的强化水平不断提高趋于极限水平;反复在产生LTP的时间内先后活动时,A到B的连接路径强化水平不断提高趋于极限水平,B到A的连接路径也会有一定水平的发展但远低于A到B的连接路径。

不同发育水平单元回路间的连接结构特点如下。

1.都未形成核心区

构成回路的神经元与轴突在其所在的总体中均匀分部;部分突触连接得到初步强化;强化的连接基本均匀分部。

2一方形成核心区、一方未形成

部分突触连接得到初步强化;以形成核心区的回路为核心,构成回路的突触强化数量由核心区向边缘区递减。

3.都形成核心区、回路间连接初步强化

部分突触连接得到初步强化;构成回路的突触强化数量由核心区向边缘区递减;两个核心区间突触强化数量明显大于边缘区。

4.都形成核心区、回路间的连接强化水平较高

部分突触连接强化水平较高;构成回路的突触强化数量由核心区向边缘区递减;两个核心区间突触强化数量明显大于边缘区。

2.20认知对象回路的产生与发展

2.20. 1简单认知对象回路的产生与发展

从反映的认知层面的认知对象看,简单认知对象回路是反映“简单认知对象”的回路。在简单认知对象中,参与相互作用的事物构成和事物间相互作用关系都比较简单。

简单认知对象回路由多个认知对象单元回路通过认知对象单元回路间的连接形成,简单认知对象回路的产生与发展过程是其“所含的单元回路个体、单元回路之间连接”与“简单认知对象的回路整体”两个层面的总体过程。

认知对象单元回路、认知对象单元单元回路间连接的产生于发展在前文我们做了论述。下面我们论述简单认知对象回路的内部构成与内部关系、整体的产生与发展和简单认知对象回路的特异性。

一、简单认知对象回路的构成

在这个过程中,构成简单认知对象回路的单元回路产生了核心单元回路、外周单元回路、关联回路的区别与相互关系。

1)核心认知对象单元回路。

核心区回路是含有相应认知对象全部或大部分主要特征的、核心区强化水平较高的一个或一组认知过程单元回路。在认知对象回路中,那哪些回路是核心单元回路是统计上表现出来的,即:在认知对象的主要特征出现时那些单元回路被激活的概率最大。相对于外周回路,核心回路的发育水平较高。

2)外周单元回路。

外周回路是在含大量核心区回路特征,同时有含有一定自身特有的特征的思维过程单元中形成回路。

在形成外周回路的思维过程单元中,核心单元回路处于活跃状态,同时含有大量的核心区回路特征和其他特征,由于核心单元回路对其的抑制作用,外周回路中较低比例的含有核心区单元回路特征。相对于核心回路,外周回路的发育水平较低,在认知对象出现时被激活的概率也低于核心。

另外,部分核心回路和外周回路是从同一个单元回路的发展过程中分化出来的。

那些回路是核心回路、哪些回路是外周并不是一成不变的,是在人个体总的认知过程中发展、变化的。两者者可以互相转化,核心回路可以转化为外周回路,外周回路可以转化为核心回路。

3)关联回路。

关联单元回路是与核心单元回路和外周单元回路相连接的、主要特征与核心回路不同的其他认知对象回路。

二、简单认知对象回路整体的产生与发展

1.在认知结构发展的早期

在认知结构发展的早期,如婴儿对苹果、米饭、玩具等具体事物简单的反映,此时,简单认知对象回路一般直观、简单地反映具体、相对孤立、相对静止的事物。

1)核心单元回路一般是原始的、无其他单元回路影响产生的单元回路。

当一个含有特定特征的情景环境反复出现,简单认知对象回路的核心回路产生并发展。

多种含有相同特征并且这些相同特征占较大比例时的情景环境反复出现时,简单认知对象回路产生由一组(多个)共用核心区的核心回路。

2)在核心单元回路产生后,在核心单元回路的影响下产生外周单元回路;或核心回路和外周回路是从同一个单元回路中分化出来。当核心单元回路、外周单元回路同时活跃或在产生LTP的时间内先后活跃时,产生核心单元回路、外周单元回路间的连接强化,在总的认知过程中核心单元回路和外周单元回路之间的连接发展、强化。

3)在核心单元回路、外周单元回路和其他认知对象单元回路同时活跃或在产生LTP的时间内先后活动时,产生核心单元回路、外周单元回路和其他认知对象单元回路连接的强化,添加关联回路。核心单元回路、外周单元回路和关联回路的连接在总的认知过程中发展、强化。

此时,核心回路相对外周回路发展水平较高;外周回路数量较少,发展水平较低;不存在或存在较少的关联回路,和关联回路的连接水平低。

实际上,简单认知对象回路是相对复杂认知对象回路来说的,很难找到绝对的简单认知对象回路,我们只能说在人个体、认知结构发展的早期形成的简单认知对象回路更接近上述的产生、发展过程和结构特点。

2.在认知结构发展到一定水平后

在认知结构发展到一定水平后,认知对象单元回路、认知对象回路的构成与连接非常复杂,一个知觉-思维-行为过程往往有很多单元回路、认知对象回路参与。我们把总在一个思维-行为过程中活动的、起主要作用的单元回路构成简单的、内外连接关系简单的单元回路构成的总体也成为简单认知对象回路,如和端起饭碗吃饭、去厕所等认知对象相应的回路。

3.简单认知过程对象回路在认知过程中的变化

简单认知过程对象回路在总的认知过程会发生以下变化。

1)单元回路构成的发展、变化。

2)单元回路间的连接的发展、变化。

3)各个单元回路本身都会发展、变化。

三、简单认知对象回路的特异性

简单认知对象的特异性由以下几个方面决定:

1)含哪些单元回路;

2)各单元回路所含特征,特别是核心单元回路所含特征;

3)各单元回路发育水平;

4)单元回路之间的连接状态。

这4个方面决定简单认知对象回路区别去其他回路而存在的特异性。

在认知过程中简单认知对象的特异性可以改变,例如:核心回路所含的特征往往和其他特征在一个情景-注意-思维过程单元中同时出现,(后知识处理机构的发育水平越高,即认知对象回路的数量、种类越多,相互间连接强化的总体水平越高,这种情况就越容易出现),外周回路所含的特征过程可能更接近这个情景-注意-思维过程单元特征构成,也就是说当核心回路所含特征出现时可能是外周回路被激活而不是核心回路被激活。当在认知过程中反复出现这种情况时,外周回路被强化、发展的水平逐渐高于原有的核心回路。当原核心回路所含特征出现,原外周回路被激活的概率高于原核心回路时,原核心回路在认知对象回路中的位置被原外周回路取代。由于外周回路所含的特征组合与原核心回路不同,此时认知对象回路的特异性发生整体性的改变。

2.20.2复杂认知对象回路

从认知层面看,复杂认知对象回路是反映复杂认知对象的回路。例如,“做饭”这个认知对象中的“洗菜”“切菜”“做米饭”等这些认知对象。

复杂认知对象回路既反映复杂对象整体,又反映构成这个整体的或和这个整体相关的认知对象,还反映这些构成或相关的认知对象之间的关联关系。如“洗菜”这个认知对象中“菜”“洗菜盆”“水”“洗菜的动作”等这些认知对象之间的关系。

复杂认知对象回路由一定数量的认知对象回路、认知对象单元回路通过相互之间的连接形成。复杂认知对象回路的产生与发展过程是其“所含的单元回路、简单认知对象回路的产生与发展”与“以单元回路、简单认知对象回路之间连接过程为主要特征的复杂认知对象回路整体产生、发展”两个层面的总体过程。

除单元回路、简单认知对象回路的产生、发展过程外,复杂认知对象回路的产生、发展的特点在于:复杂认知对象回路内单元回路、简单认知对象回路之间连接的产生、强化;反映复杂认知对象回路整体特征的单元回路的产生与发展;复杂认知对象回路的核心区的形成。

一、复杂认知对象回路内单元回路、简单认知对象回路之间连接的产生、强化

复杂认知对象回路内单元回路、简单认知对象回路之间连接仍然是单元回路之间的连接,特点如下。

1)简单认知对象回路(可能)占有确定的空间位置。

2)简单认知对象回路之间的连接主要为单元回路核心区之间的轴突-突触强化路径连接。

3)简单认知对象回路之间主要为内部的连接强化水平明显高于简单认知对象回路之间的连接。

4)简单认知对象之间核心回路之间的连接强化水平明显较高。

5)复杂认知对象回路内单元回路、简单认知对象回路之间连接整体上一般具有明显的时序性。

复杂认知对象回路内的连接产生机制仍然是单元回路之间的连接,当多个单元回路同时活跃时或在产生LTP的时间内活跃时产生、强化相互间的连接。一般来说,构成复杂认知对象的单元回路在一个思维过程的多个思维过程单元中活跃,因此复杂认知对象回路内单元回路、简单认知对象回路之间连接整体上一般具有明显的时序性。

复杂认知对象回路的强化不仅需要所含单元回路、简单认知对象回路相应的认知对象的反复出现,还需要这些认知对象以一定关系构成的、和复杂认知对象相应的认知对象整体的反复出现。

二、反映复杂认知对象回路整体特征的认知对象单元回路的形成

1)新回路的临时单元回路的产生。

新的临时回路的产生见“通常的、有其他单元回路影响的认知对象临时单元回路的产生”。

2)新单元回路的发展与核心区的产生。

新回路的发展与核心区的产生见“认知过程单元回路的长时变化过程与现象”之“各功能区单元回路核心区的形成与结构变化”。

3)新回路发展过程中,被激活统计优势的出现。

首先,随着新回路的发展,新回路内部连接强化水平逐渐接近原有回路。

其次,新回路所含特征更接近这个复杂认知对象所含的特征

由此,随着新回路的发展,在这个复杂认知对象(或所含核心特征)出现时,新回路被激活的概率逐渐接近乃至超过已有回路。

4)新回路的核心回路地位的确定。

当这个“新”回路在这个复杂认知对象(或所含核心特征)出现被激活的概率明显高于其他回路时,这个新回路成为反映复杂认知对象的认知对象回路的核心回路。

三、认知对象回路群核心区的形成

复杂认知对象回路由多个认知对象回路通过相互之间的连接强化构成。

在复杂认知对象回路产生、发展的早期,构成这个复杂认知对象回路的认知对象回路之间、这些认知对象回路各核心区之间发展水平更接近,在整个后知识处理机构中的分布也更均匀,相互之间的连接水平也更接近、均匀。

但是这种均匀不是绝对的,各区域之间从认知对象回路核心区分布数量、核心区发育水平、认知对象回路之间的连接水平总是存在一定差异。

这些差异使得核心区分布数量、核心区发育水平、认知对象回路之间的连接水平较高的区域复杂认知对象回路被整体或部分激活的概率复杂认知对象回路产生、发展的早期比其他区域略高。由于驻留能量效率的差异,这样有一定的概率在发展水平较高区域的复杂认知对象回路被激活时其他区域的回路没有被整体激活。

随着复杂认知对象回路的发展,这种差异被逐渐积累、放大,逐渐形成了占有特定的空间位置、区域内复杂认知对象回路整体、构成这个复杂认知对象回路的认知对象回路、认知对象回路之间连接水平远超其他区域的认知过程回路群核心区。

当复杂认知对象(或所含特征)出现时,认知对象回路群核心区内的认知对象回路被激活的概率明显高于其他区域。

四、复杂认知对象回路的结构特征

1)单元回路内、认知对象单元回路内的单元回路间、认知对象回路单元回路间、认知对象回路之间特异性连接的连接强化水平由高到低呈阶跃性的变化。

2)发展到一定水平后,形成简单认知对象单元回路群核心区和复杂认知对象认知对象回路群核心区两个层次的空间结构,简单认知对象单元回路群核心区位于复杂认知对象回了的认知对象群核心区内。

五、复杂认知对象回路的特异性

其来自于:

1)所含的认知对象回路。

2)所含认知对象回路的特异性。

3)所含认知对象回路之间的总体连接状态,包括:哪些回路之间存在连接、连接的方向、连接的发育水平、相互作用关系,等等。复杂认知对象回路内的时序结构、控制结构是决定其特异性的决定因素之一。

4)和其他认知对象回路的连接状态。

六、复杂认知对象回路的稳定、发展与衰减

复杂认知对象回路的构成层次越多、构成认知对象回路越多、越复杂,新形成的含有完整的复杂认知对象回路特征单元回路就越少,含部分特征的就越多。

复杂认知对象回路的构成层次越多、构成认知对象回路越多、越复杂,新形成核心认知对象回路的核心区就越少。

复杂认知对象回路所含特征有自身个体的稳定、发展与衰减过程;由于结构复杂,复杂认知对象回路整体初期难以保持稳定;发展到一定水平后,尤其是认知对象回路群核心区形成且发展到一定水平后,由于单元回路之间在活动过程中正反馈作用,决定复杂认知对象回路区别于其他回路的特征组合、表达时序反而更容易被表达,此时复杂认知对象回路的特异性非常稳定。

2.20.3多层次复杂认知对象回路、特别复杂的认知对象回路群

从认知层面看,多层次复杂认知对象回路是反映特别复杂认知对象的回路。多层次复杂认知对象回路的活动过程可以含有多个相对独立的思维过程,如“做饭”这个多层次复杂认知对象回路的活动过程包含“洗菜”“切菜”“做米饭”等这些相对独立的思维过程,这些相对独立的思维过程构成内部关联性较强的、“做饭”这个思维过程的整体。多层次复杂认知对象回路在类似的思维过程中,在总的认知过程中形成。

构成多层次复杂认知对象回路的单元回路、认知对象回路由于在内部相关性很强的“一个”思维过程中反复活动,这些单元回路、认知对象回路之间的连接强化水平较高。

当多层次复杂认知对象回路发展水平较高时形成核心区。核心区占有区别于其他多层次复杂认知对象回路的、亚功能区尺度的、确定的空间位置。核心区内单元回路、认知对象回路的发育水平和相互连接水平较高(即便是同一单元回路,处于多层次复杂认知对象回路核心区内的单元回路核心区发育水平也明显较高)。核心区内的神经胶质细胞的发育水平明显较高。当多层次复杂认知对象回路的核心区活动时,其所在区域表现为明显的兴奋灶。

在特别的、复杂的认知过程中,如某领域的科学研究、专业厨师的学习-实践过程,可以形成了内部构成之间高度相关的、特别复杂的认知对象回路群。

2.21时序结构

由于认知对象回路之间的具有方向性的次第连接,使思维活动表现出一定时序性,如语序、连续的动作,等等,我们称这种认知对象回路之间具有方向性的次第连接形成的结构为时序结构。

2.21. 1思维活动的时序性与时序性的来源

一、单元回路间相互激活的时序表现与激活方向差异

从认知层面看,思维与行为过程表现出一定的时序性,如语序、连续的动作等。从基础层面看,思维与行为过程的时序性是不同的单元回路按一定次序先后激活产生的,认知层面的时序性是不同的单元回路按一定次序先后激活的外部表现。

我们把单元回路之间的时序关系分解到两个关联密切的单元回路——单元回路A、单元回路B。 A和B之间可以相互激活,但在大量的思维活动中,A激活引起B激活和B激活引起A激活的这两种情况的出现概率存在很大差异。我们称这种差异为单元回路间激活的方向性差异。

思维活动的时序性直接来源是单元回路间激活的方向性差异。

二、激活方向差异的来源

造成激活方向差异的直接原因是A到B和B到A之间能量发送路径的效率差异。由于轴突传导兴奋的单向性,A、B之间的连接由A到B的能量发送路径和B向A的能量发送的路径构成。当A向B的能量发送路径效率高于B到A时,A激活向B发送的能量高于B激活时向A发送的能量,由于这个因素,虽然受其他因素影响也可能是由B到A激活,但大量的相互激活过程中就表现出A到B的激活概率大于B到A激活概率这种统计上的确定性。A、B之间能量发送路径效率差异越大,激活方向的差异性就越明显,A、B间激活的时序性就越强。

三、单元回路间相互激活的时序性与激活方向性实现过程与环境

思维活动的时序性不是在一个、两个单元回路活动中表现出来的,而是在认知结构总体的、大量的单元回路活动过程中表现出来的,特别是复杂认知对象回路群核心区的活动过程。

假设一个复杂认知对象回路群核心区存在单元回路A、B、C、D。其中,A和B相连接,A到B的连接路径的强化水平高于B到A的连接强化水平;B和C、D相连接,B到C、D的连接路径的强化水平高于C、D到B的连接强化水平,B到C的连接路径的强化水平高于B到D的连接强化水平。

当这个复杂认知对象回路群核心区活动时,复杂认知对象回路群核心区的活动水平整体提高。A、B、C、D的活动水平也提高,都接近激活的临界水平。不考虑其他回路的影响和这几个单元回路发育水平的差异,当B被激活是分别向A、C、D发送能量,由于单元回路间连接水平和能量发送、接受的效率差异,C接收的能量最多、D次之、A最少,C被激活的概率最大、D次之、A最少。从A到B的连接、激活情况和B到C、D的连接、激活情况类似。由此,这个复杂认知对象回路群核心区活动过程中,A、B、C、D之间更多的表现为A-B-C、A-B-D的时序过程,其中A-B-C出现的概率大于A-B-D的出现概率。

四、认知对象单元回路之间能量发送效率差异产生于强化

在人总体的认知过程中,认知对象单元回路之间能量发送效率差异,最初来源于相应的外部刺激出现的时序性。

假定在思维与认知机构外存在“一个”“事物”,这个事物处于连续的变化过程中,并且这个变化过程能够为感受器与思维与认知机构“分辨”。这个“事物”对感受器产生刺激,感觉器、后知识处理机构接收刺激;由于感受器、后知识处理机构本身的结构与活动机制,这个事物对感受器、后知识处理连续的刺激过程的某一段被后知识处理机构先后记录为A、B两个认知对象单元回路。

首先,一般来说,由于A出现的早,A所含的特征较多地持续到B,B出现一定数量的、A不包含的特征,因此B所含A的特征要多于A所含特征,这是A到B能量发送效率高于B到A的原因之一。

其次,由于A先产生、激活,B后产生、激活,由于突触连接强化是在突触前膜的神经元兴奋释放递质,突触后膜的神经元接收递质后兴奋时产生的,这种情况更多地产生A到B方向的能量发送路径的强化。

由于以上两个原因,A到B的能量发送效率大于B到A的能量发送效率。当这个事物同样的连续变化过程反复出现时,这中差异被反复强化。

2.21.2简单的次第激活线路

1.可能的次第激活的线路

如果单元回路A到B间存在一定发展水平的连接、A到B的有明显的激活方向的优势;B和单元回路C间也存在这种关系,那么单元回路A、B、C间形成一个A到B再到C的可能的、简单次第激活的线路。

在认知对象回路总体中,尤其是复杂认知对象的回路群核心区中,很多认知对象单元回路相互连接,形成非常多的可能的次第激活的线路。

2.确定的次第激活的线路及活动

在可能的次第激活线路中,有一些线路相互间的连接强度远远大于其他线路,其在思维过程中次第激活的概率较高,并且明显大于其他线路,在统计上表现出存在的确定性,如下图所示。

如图,我们从这个认知对象或复杂认知对象回路群核心区中拿出认知过程单元回路ABCDE,连接线及箭头表示单元回路之间的连接和即有优势的激活方向。

仅这几个单元回路构成的可激活线路就有多个,如ABC、ADB、ADE等。但AB之间的连接水平明显高于AD之间的连接水平,当A激活时向B发送的能量更多,B被激活的概率明显高于D,同样,B激活后C被激活的概率明显高于E。由此,ABC这个线路被次第激活的概率明显高于ADBE、ADE等其他线路。

当线路ABC处在一定的活跃水平时,A被激活后更大的概率引起线路上B、C的次第激活。

2.21.3复杂的、多层次的次第激活线路

一、临时形成的复杂的、多层次的激活线路活动

复杂的、多层次的次第激活线路示意图

如图:单元回路ABC是一个明显强化的、确定的次第激活的线路,甲乙丙具有一定水平的强化连接但并无明显的、确定的次第激活的关系,ABC分别和甲乙丙具有一定水平的强化连接,ABC甲乙丙都处接近激活临界状态。

当A被激活时分别向B、甲发送能量;ABC这个激活线路次第激活,过程中B向乙、C向丙分别发送能量;甲乙丙由于ABC的激活而被激活;由于ABC间存在次第激活的关系,甲乙丙间也表现出次第激活的关系,形成甲乙丙间临时的、实际的次第激活线路活动,同时形成甲乙丙间的临时次第激活线路。

此时,ABC、甲乙丙间形成的多层次的、复杂的激活线路活动过程和临时次第激活线路;本次激活过程甲乙丙的激活次序受ABC的影响而显现。

二、临时次第激活线路的保存

临时激活线路通过以下几个方面保存。

1)单元回路间就有方向性的、初步的连接强化。

2)单元回路间相近的活动过程状态。

3)激活线路一定时间内相对较高的活跃水平。

4)产生特定的临时单元回路,这个(些)临时的单元回路同时和线路上已有的单元回路相连接(这个过程是复杂认知对象回路的形成过程)。

三、激活线路的强化与保存

当这个多层次激活线路反复出现时,由于甲乙丙激活时也存在相互间的能量发送,且存在时序上的次第关系,甲乙丙间连接及次第关系被不断加强。加强到一定水平后,甲乙丙间的激活次序由甲乙丙间自身的连接状态决定,即便ABC不被激活,甲乙丙也可被次第激活,形成确定的激活线路。

这是一个最简单的多层次、复杂激活线路的示意结构,在不同层次、不同复杂水平的认知对象单元回路中,在思维与认知机构中,大量的认知对象单元回路彼此间相互连接,形成很多复杂、更复杂的激活线路。

2.21.4思维与认知机构时序结构的总体与活动

后知觉处理机构存在数量非常多的认知对象回路、单元回路,这些回路之间连接的总体所含的时序关系构成思维与认知机构特别复杂的时序结构;思维与认知机构的时序活动在时序结构基础上表现出统计上的确定性;由于环境、思维过程的可能性和多样性,在一个具体的思维过程中思维与认知机构可以表现出从未出现过的或出现概率较小的时序活动,形成或强化新的时序关系,从而改变时序结构。

2.22控制结构

2.22. 1控制的概念

1948年,诺伯特·维纳发表了著名的《控制论——关于在动物和机器中控制和通讯的科学》一书。继维纳经典的控制论学说后,继承经典控制论中的思想,人类认识-实践过程中产生了许多相关领域和研究成果,如工程控制论、生物控制论、神经控制论、经济控制论以及社会控制论等。

从我们的世界观来看,从事物普遍的、系统内部之间整体的相互作用角度来看,控制是事物相互作用过程中的一种关系、一种形式,是指一个事物对其他事物产生作用,使这个、这些事物发生相应变化,这个变化又作用到原事物中,使原事物某一或某些状态发生变化或得以保持。在中国古典哲学中,将事物之间控制关系的总体称之为“生克”。现在,我们还可以沿用这个概念。

在实际的认识-实践过程中,我们往往按需要将个别事物之间具体的控制关系从控制关系整体中分离出来。

控制的本质还是事物之间的相互作用,控制是人类从特定角度对事物之间相互作用关系的认识。对控制既要从事物普遍的、系统内部之间整体的相互作用角度认识,也要从具体事物、具体关系的角度认识,

反馈是控制关系中最基本关系的之一,是指事物之间的相互作用使这些事物或事物内部的某个、某些属性的属性值保持、收敛在一个确定的状态或远离这个确定的状态。当这种关系使相关属性保持、收敛在一个确定的状态时我们称之为负反馈,远离这个确定状态时为正反馈。

广义的说,凡是具有上述特征的系统都可称之为控制系统。控制系统是普遍的,可以说所有的系统都是控制系统。控制系统的特征、属性也是这个世界事物的一般属性、规律,对控制系统的认识是哲学和一些具体认识-实践领域共同的课题。

在这里,控制指的是思维与认知结构中以控制器回路对认知对象定义区回路和知觉镜像区回路的活动水平的调节为主要特征的控制关系、控制过程。回路之间的控制关系的构成了认知结构控制结构。

在思维过程中,控制结构、控制关系、控制过程决定是一个特定时刻那个特异性回路活跃、表达什么样的特征的决定因素之一。

2.22.2控制器单元回路、控制源、控制对象

控制器单元回路的产生、发展、活动过程和知觉镜像区单元回路相似,这里不再复述。

引起控制器单元回路活动的能量来源我们称之为控制源。控制器单元回路的控制源有:能量接收路径连接的认知对象定义区单元回路、知觉镜像区单元回路、知觉功能区轴突延伸至单元回路的神经元、感受器轴突延伸至单元回路的神经元。控制器单元回路接收控制源发送来的信号后活动水平升高。

控制对象是控制器单元回路的能量发送路径连接的神经回路,主要包括:认知对象定义区单元回路、知觉镜像区单元回路。控制器单元回路在活动时向控制对象发送由控制颗粒递质构成的控制信号。接收控制信号的回路在接收控制信号后其活动水平按递质-受体关系升高或降低。

2.22.3含控制器单元回路的认知对象单元回路

从控制器单元回路的控制源和控制对象来看,一个控制器单元回路可以连接一定数量的控制源和控制对象。从认知对象单元回路的构成来看,一个认知对象单元可以不含控制器单元回路;也可以含一个或多个控制器单元回路,控制器单元回路是认知对象单元回路的构成部分。在涉及认知对象单元回路之间的控制关系时,我们称含控制器单元回路的认知对象单元回路为控制单元回路。

在控制单元回路内部,各功能区单元回路之间的连接强化水平更高,单元回路内其他功能区单元回路的活动对控制器单元回路的影响比认知结构内其他控制源更大。在论述单元回路之间的控制关系、控制过程时,我们将简化掉控制单元回路的内部结构。

原始的控制单元回路由刺激-注意-知觉-思维-行为过程原始机制为主要决定因素的思维与认知过程产生,大部分原始的控制单元回路在人个体发育(或说总的认知过程)早期形成,如警戒色\图纹、母亲的笑脸、挨打等。

在总的认知过程中,原始控制单元回路和其他认知对象单元回路共同活动,和其他认知单元回路连接,添加新的功能区单元回路,如:在看见母亲的笑脸的同时接收“好”“对”等这些听觉刺激,控制单元回路添加了含“好”“对”等这些特征的听觉镜像区单元回路或说和这些听觉镜像区单元回路产生连接强化。

在这个控制单元回路发展到一定水平后或说和含“好”“对”等这些特征的听觉镜像区单元回路连接强化水平较高时,即便没有看到母亲的笑脸,在听到含“好”“对”这些声学特征的刺激时,这个控制单元单元回路中的控制器单元回路也可以被激活。

2.22.4简单控制回路与控制过程

如果相互间形成一定水平连接强化的两个认知对象单元回路中有一个含有控制器单元回路,且控制器单元回路对两个认知对象单元回路相互关联的激活过程有明显的控制作用时,我们称这两个认知对象单元回路间构成了简单控制回路,下图为简单控制回路的示意图。

简单控制回路1示例图

如图所示,此简单控制回路中只有认知对象单元回路1中含有控制器回路。

控制器单元回路产生多种控制信号;认知对象单元回路2中有相应种类的神经元产生相应种类受体接收控制器单元回路产生一种、多种或全部种类的控制信号;接收的控制信号对相应种类的神经元的兴奋产生抑制或促兴奋作用;当控制器产生的控制信号对认知对象单元回路2整体产生明显的抑制或促兴奋作用时我们统称这种作用为极化作用。

控制回路的作用与机制如下

不考虑此简单控制回路和思维与认知机构其他回路的连接和知觉功能区的连接等。

1)控制器单元回路对认知对象单元回路2起抑制作用时。

如认知对象单元回路1首先活跃,则其控制器单元回路抑制认知对象单元回路2的活跃,使之保持静息或基础活动水平。

如认知对象单元回路2首先活跃或整体激活,单元回路2活跃过程中向单元回路1发送信号,提高单元回路1的活跃水平或促成单元回路1的整体激活,单元回路1的活跃水平提高或整体激活时控制器单元回路产生并向认知对象单元回路2发送控制信号的水平提高或阶跃性的提高,抑制认知对象单元回路2的活跃,使之活跃水平降低或回到静息状态(或基础活动水平)。

以上形成对认知对象单元回路2活跃的负反馈抑制机制。

2)控制器单元回路对认知对象单元回路2起促兴奋作用时。

如认知对象单元回路1首先活跃,则其控制器单元回路促进认知对象单元回路2的活跃,使之活跃水平提高或被整体激活。

如认知对象单元回路2首先活跃或整体激活,单元回路2活跃过程中向单元回路1发送信号,提高单元回路1的活跃水平或促成单元回路1的整体激活,单元回路1的活跃水平提高或整体激活时控制器单元回路产生并向认知对象单元回路2发送控制信号的水平提高或阶跃性的提高,促进抑制认知对象单元回路2的活跃,使之活跃水平提高、整体激活或维持整体激活状态。

以上形成对认知对象单元回路2和整个简单控制回路活跃的正反馈促进机制。

2.22.5复杂控制回路与控制过程

如果相互间形成一定水平连接强化的多个(三个以上)认知对象单元回路中有两个或含有控制器单元回路,且控制器单元回路对这些认知对象单元回路相互关联的激活过程有明显的控制作用时,我们称这些个认知对象单元回路间构成了复杂控制回路。

2.22.6思维与认知机构控制结构的总体与活动

后知觉处理机构存在数量非常多的认知对象回路、单元回路,这些回路之间连接的总体所含的控制关系总体构成认知结构特别复杂的控制结构;控制结构的活动在控制结构基础上表现出统计上的确定性;由于环境、思维过程的可能性和多样性,在一个具体的思维过程中思维与认知机构可以表现出从未出现过的或出现概率较小的控制活动,形成或强化新的控制关系,从而改变控制结构。

2.22.7控制结构在认知过程中的发展、变化

一、控制回路的指向性与控制效率变化

控制回路的指向性与控制效率变化要联系到人的个体发育过程和具体的认知过程。

在个体发育的初期、早期,思维与认知机构中形成的认知对象单元回路多为“外部刺激作用于处于原始机制起主导作用状态下的后知识处理机构”状况下产生。

此时产生的认知对象单元特征构成简单、在思维与认知机构各个功能区中的分布较为均匀。控制器单元回路在控制器中的分布也较为均匀,其延伸至思维与认知机构其他区域的轴突分布也较为均匀和各认知过程单元回路的连接强化水平较低且差异不大,除认知对象特征与控制信号的耦合关系外,控制器单元回路对认知对象单元回路的控制作用差异不大,对个别的、具体的单元回路的控制效率较低。

随着人个体与认知过程的发展,越来越多的认知对象回路核心区、复杂认知对象回路群核心区出现,个体发育早期形成的原始控制回路在核心区内或临近核心附近被激活的概率明显大于其他区域,从而发育水平更高、核心区更明显,此时这些原始控制回路的控制器单元回路的核心区仍在控制器内较均匀的分布,不同的控制器单元回路和不同的认知对象回路核心区、复杂认知对象回路群核心区强化连接水平出现较大水平的差异,控制器单元回路对不同的认知对象回路核心区、复杂认知对象回路群核心区指向性和控制效率出现明显差异。

在总的认知过程和思维与认知机构发展的一定水平后,形成的控制器单元回路尤其其核心区在控制器中有明显的、确定的、数量较少的空间位置,其和不同的认知对象回路核心区、复杂认知对象回路群核心区的连接呈“点对点”的样式,强化连接水平也存在较大水平的差异。控制器单元回路对不同的认知对象回路核心区、复杂认知对象回路群核心区指向性和控制效率差异更为明确。

二、控制器单元回路的单极化

一个控制器单元回路产生控制的知觉特征颗粒组合的和递质组合对其他的认知对象单元回路可能没有控制作用,也可能没有兴奋作用或抑制作用。在认知过程中知觉特征颗粒组合的和递质组合可能逐渐变化,对特定认知对象表现出单极的控制作用,或抑制或促兴奋。

2.23认知结构的整体发展过程

认知结构的整体发展是人个体从出生起认知对象回路与回路间连接产生、发展的整体过程。我们在这里只提出这个命题,不做详细论述。有需要的、有兴趣的读者可以尝试推演一下这个过程。

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