鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的個體發(fā)生學(xué)及其學(xué)前教育意蘊.doc

鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的個體發(fā)生學(xué)及其學(xué)前教育意蘊 陳巍陳喜丹 （浙江紹興文理學(xué)院教育學(xué)院，紹興312000；浙江大學(xué)“985工程”哲學(xué)社會科學(xué)國家創(chuàng)新基地語言與認知研究中心，杭州310028；澳大利亞西悉尼大學(xué)積極心理學(xué)與教育研究中心，新南威爾士2751） 摘要鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)是近十年來認知神經(jīng)科學(xué)研究取得的最重要的發(fā)現(xiàn)之一，有關(guān)其個體發(fā)生學(xué)存在適應(yīng)說和聯(lián)想說兩種對立的假說。前者認為鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)是進化的產(chǎn)物，由生物性的遺傳基因決定。后者認為鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)是聯(lián)想序列學(xué)習(xí)的產(chǎn)物，是個體在感覺運動經(jīng)驗的獲得過程中形成的?；仡欉@兩種假說的各自證據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)聯(lián)想說更占優(yōu)勢。據(jù)此理論，學(xué)前教師應(yīng)充分創(chuàng)設(shè)有利于聯(lián)想序列學(xué)習(xí)的情境，以促進兒童鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的發(fā)育，提高兒童的運動技能、藝術(shù)感受與表現(xiàn)以及人際交往等能力。 關(guān)鍵詞鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)；適應(yīng)說；聯(lián)想說；聯(lián)想序列學(xué)習(xí)；學(xué)前教育稿件編號：xx11180001 基金項目：教育部哲學(xué)社會科學(xué)研究重大課題攻關(guān)項目“認知哲學(xué)研究”（編號：13JZD004）、中國博士后科學(xué)基金第七批特別資助項目“現(xiàn)象學(xué)與神經(jīng)科學(xué)對話中的他心問題研究”（編號：xxT70578）、浙江省教育廳科研項目“具身情緒啟動兒童隱喻理解的實驗研究”(編號：Yxx28164) 通訊作者：陳巍，紹興文理學(xué)院教育學(xué)院副教授，博士，浙江大學(xué)語言與認知研究中心在站博士后研究人員，E-mail:anti-monist163. 一、問題提出 人類個體在生命早期如何學(xué)習(xí)新的行為、掌握新的技能，并與他人建立有效的人際互動，從而更好地適應(yīng)社會環(huán)境，一直是發(fā)展心理學(xué)與學(xué)前教育學(xué)研究的熱門話題。上世紀90年代中期，帕爾瑪大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家陸續(xù)在豚尾猴大腦腹側(cè)運動皮層的F5區(qū)、頂下小葉(IPL)的PFG區(qū)發(fā)現(xiàn)了一種特殊的運動神經(jīng)元(motorneuron)，它對于執(zhí)行或觀察具有特定目標指向性(goal-directed)的行為都會做出激活反應(yīng)，并且無論是個體自己的動作執(zhí)行，還是觀察他人的動作執(zhí)行，甚至只是聽到他人執(zhí)行這一動作所對應(yīng)的聲音時，都會被激活。由于其反應(yīng)屬性就像鏡子一樣可以映射他人行為，因而研究人員將之命名為鏡像神經(jīng)元(mirrorneuron)。最新的證據(jù)顯示，人類大腦左側(cè)額下回后部(pos-teriorIFG)和頂下小葉喙部(rostralIPL)以及輔助運動系統(tǒng)(SMA)、內(nèi)側(cè)顳葉(MTL)也構(gòu)成了一個相似的鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)(mirrorneuronsystem，MNS)。較之猴的鏡像神經(jīng)元，人類的鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的功能更為復(fù)雜，大量科學(xué)證據(jù)顯示，該系統(tǒng)參與了一些高級社會認知能力的發(fā)展，例如模仿、語言理解、心理理論(theoryofmind)以及共情(empathy)等。陽那么，人類的鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)從何處來呢？是先天存在于人類大腦中的，還是由后天的經(jīng)驗“誘發(fā)”產(chǎn)生并逐步成熟的？相比成人鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)及其功能的豐富研究，上述涉及鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)個體發(fā)生學(xué)(ontogeny)的研究尚處于起步階段。目前，在這方面存在兩種對立的假說：適應(yīng)說與聯(lián)想說。 二、鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的起源與發(fā)育之爭 在個體發(fā)生學(xué)上，適應(yīng)說認為鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)是自然選擇的結(jié)果，是進化的產(chǎn)物，是人類進化過程中為完成某一特定的功能而形成的一種屬性。目前許多研究者都認為鏡像神經(jīng)元是對行為理解功能的適應(yīng)結(jié)果，后天經(jīng)驗對鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)發(fā)育的影響非常微小。與之相對，聯(lián)想說的基本觀點是，鏡像神經(jīng)元是聯(lián)想序列學(xué)習(xí)(associativesequencelearning，ASL)的產(chǎn)物而非基于特定功能形成的。個體將在執(zhí)行和觀察同一行為中獲得的感覺運動經(jīng)驗聯(lián)想起來，就形成了鏡像屬性。 （一）適應(yīng)說的內(nèi)涵與證據(jù) 對鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的研究主要是運用腦成像與電生理等認知神經(jīng)科學(xué)技術(shù)，但這些技術(shù)由于倫理限制等原因很難在嬰兒群體身上運用，且很多實驗過程不適合嬰兒研究，因而迄今為止也沒有直接證據(jù)表明在新生的人類或高等靈長類動物大腦中存在鏡像神經(jīng)元或者具有鏡像屬性的神經(jīng)系統(tǒng)。有關(guān)鏡像神經(jīng)元及其系統(tǒng)的適應(yīng)說總體上依賴于進化心理學(xué)與進化神經(jīng)科學(xué)的證據(jù)。 早在鏡像神經(jīng)元被發(fā)現(xiàn)之初，就有大量研究者認為它是自然選擇或進化的產(chǎn)物，其功能特性與生物強大的遺傳傾向特性之間存在普遍聯(lián)系。具體而言，“面部加工及其鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)，或至少是涉及面部運動的部分，均依靠出生時就已經(jīng)存在的大腦網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)很可能是由基因預(yù)先決定的”。之所以需要此類神經(jīng)元，是因為“鏡像神經(jīng)元機制具有重要進化意義，靈長類動物憑此理解其同類做出的動作”。此外“它們構(gòu)成了相對簡單的動作知覺機制，這種機制在動物的進化過程中被多次運用”。針對模仿行為，有研究者甚至認為，人類鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)之所以變得復(fù)雜，是為了更好地整合一系列腦結(jié)構(gòu)和文化環(huán)境，以至于模仿變得在進化上對于人類極為有利。腦無需為了這個目的再進化出一個新的系統(tǒng)，通過改造已經(jīng)存在的系統(tǒng)使其擁有必要的屬性即可調(diào)控這種模仿行為。由此“具有一個鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)或許就是人類進化上獲取模仿能力的一個必要步驟，并間接地推動了10萬年前人類文化進化史上的一次巨大飛躍”。如，模仿使得類似火的使用等推動人類文明發(fā)展的重要發(fā)現(xiàn)得以迅速被掌握，并被廣泛傳播。總之，這些觀點認為鏡像神經(jīng)元是在高等動物進化過程中被“設(shè)計”（design）去執(zhí)行一系列的社會認知功能。目前，適應(yīng)說支持者所提供的證據(jù)主要集中在以下兩個方面。 首先是鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)進化的種系發(fā)生學(xué)(Philogeically)證據(jù)。有學(xué)者指出，人類額下回區(qū)的喙部（基本上與BA44區(qū)聯(lián)系）與猴腦F5區(qū)是進化上的同源組織。以一種功能性視角來看，許多論據(jù)認為作為著名的語言運動中區(qū)Broca區(qū)一部分的BA44區(qū)，除了言語運動表征功能之外，還包括（如猴F5區(qū)）對于手部動作的運動表征功能。這也解釋了從手勢運動到言語運動的進化歷程，以及兩者之間的緊密關(guān)聯(lián)。例如，演講時通常伴隨不隨意的手勢。進化認知神經(jīng)科學(xué)的證據(jù)進一步顯示，鳴禽的高級發(fā)聲中樞(HVC)與視覺聯(lián)合區(qū)(auditoryassociationregion，F(xiàn)ieldL)中存在一類具有鏡像屬性的神經(jīng)元。其中HVC區(qū)、猴腦F5區(qū)以及人腦Broca區(qū)具有進化上的同源性。 其次，如果適應(yīng)說成立，那么先天存在的鏡像神經(jīng)元的功能屬性應(yīng)該在個體發(fā)育早期的社會認知活動中就會有所體現(xiàn)。這方面的證據(jù)主要集中在有關(guān)新生兒面部動作模仿的研究中。如有學(xué)者在實驗室情境中發(fā)現(xiàn)新生兒具有模仿成人面部動作的能力，其中最有力的觀察于張嘴和吐舌兩個動作。如果成人實驗者張開嘴而非吐舌，嬰兒會提高張嘴的頻率而非吐舌的頻率。新生兒的模仿行為不能被描述為反射行為。反射是被一個刺激自動引發(fā)，而非被有目的的主體自動激活。盡管新生兒的模仿也依賴于成人實驗者的行為，但實驗者吐舌的動作并不只是觸發(fā)了新生兒吐舌的動作，它同時改變了嬰兒自發(fā)吐舌這種動作出現(xiàn)的頻率和呈現(xiàn)的方式。新生兒可能要有一個時間上的滯后才能重復(fù)這種行為，而重復(fù)的動作可能每次都是不同的。 （二）聯(lián)想說的內(nèi)涵與證據(jù) 對于聯(lián)想說來說，重點在于質(zhì)疑適應(yīng)說的上述證據(jù)，并回答鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)是如何在感覺運動經(jīng)驗獲得過程中形成的，尤其是后天的經(jīng)驗與學(xué)習(xí)過程會對鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)產(chǎn)生何種程度的影響。庫克(Cook)等人認為在個體發(fā)展的整個進程中，鏡像神經(jīng)元是在聯(lián)想學(xué)習(xí)的領(lǐng)域一般性加工中形成的。雖然它們可能有心理功能，但并非一定要有一個特定的進化目的或適應(yīng)功能。 聯(lián)想序列學(xué)習(xí)解釋認為，鏡像神經(jīng)元的反應(yīng)屬性是通過如下步驟獲取的：在學(xué)習(xí)前，具有高級視覺屬性的感覺神經(jīng)元(例如位于紋外皮層(extrastriateareas)的神經(jīng)元）與具有感覺運動屬性的運動神經(jīng)元（例如位于前運動皮層和頂葉皮層的神經(jīng)元）之間不存在系統(tǒng)化的聯(lián)結(jié)。在那類可以產(chǎn)生鏡像神經(jīng)元的學(xué)習(xí)過程中，編碼產(chǎn)生特殊運動指令的運動神經(jīng)元與編碼運動感覺屬性的感覺神經(jīng)元之間形成了關(guān)聯(lián)性的激活。這種經(jīng)驗可以通過模仿、鏡像自我觀察、對自身運動的觀察或執(zhí)行與他人的同步動作而獲取。關(guān)聯(lián)性的激活增強了那些編碼感覺屬性的神經(jīng)元與編碼運動指令的神經(jīng)元。這要滿足兩個原則：一是鄰近性（contiguity），觀察者在同一時間看到并且做出與被觀察者相同的動作（如嬰兒看到成人的吐舌動作，并做出相似的動作）；二是相倚性(contingency)，通過一個事件推測另一個事件（如通過成人吐舌動作可以預(yù)測嬰兒會發(fā)生相應(yīng)的模仿）。在學(xué)習(xí)之后，感覺神經(jīng)元的激活會傳遞給那些與感覺神經(jīng)元之間存在強烈聯(lián)結(jié)的運動神經(jīng)元。這些運動神經(jīng)元也就演變成了鏡像神經(jīng)元。目前，聯(lián)想說得到了一系列實驗室實驗的支持。 按照適應(yīng)說的觀點，如果鏡像神經(jīng)元是一種自然選擇的基因適應(yīng)產(chǎn)物，那么進化賦予的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在功能上就應(yīng)該具有某種程度的穩(wěn)定性。換言之，鏡像神經(jīng)元的發(fā)展對那些妨礙其適應(yīng)功能的環(huán)境擾動應(yīng)該具有抵御或“免疫”能力。然而，大量實驗的證據(jù)顯示，鏡像神經(jīng)元或鏡像機制無法抵抗對不相似動作的編碼。不匹配或逆鏡像(counter-mirror)感覺運動訓(xùn)練會消除自動模仿，甚至?xí)崔D(zhuǎn)磁共振成像(fMRI)和運動誘發(fā)電位(MEP)的鏡像反應(yīng)。如有研究者對被試進行了大約90分鐘的不匹配感覺運動訓(xùn)練：當(dāng)觀察到一個小指運動時，他們就重復(fù)進行食指運動，反之亦然。在這項訓(xùn)練之前，他們的手指運動表現(xiàn)出鏡像運動誘發(fā)電位反應(yīng)。如觀察食指運動比觀察小指運動誘導(dǎo)出更多的食指肌肉運動，反之觀察小指運動比觀察食指運動誘導(dǎo)出更多的小指肌肉運動。在實施這一短暫的訓(xùn)練之后，這一模式就被改變了，即觀察食指運動比觀察小指運動誘導(dǎo)出了更多的小指肌肉運動。這暗示鏡像神經(jīng)元具有超越適應(yīng)說設(shè)想的極強可塑性(plasticity)。上述結(jié)果也印證了以往研究中發(fā)現(xiàn)一些長期接受某類技能訓(xùn)練的個體在觀察其他個體執(zhí)行相同動作時會產(chǎn)生更強烈的鏡像神經(jīng)元放電。例如，對鋼琴表演中的手指動作的觀察表明，鋼琴家的鏡像神經(jīng)系統(tǒng)激活程度比普通被試更高。其次，按照適應(yīng)說的觀點，鏡像神經(jīng)元的產(chǎn)生是為了更好地幫助生物體適應(yīng)外部環(huán)境，并與其他個體之間進行有效的社會互動。然而，近期的研究發(fā)現(xiàn)，鏡像神經(jīng)元或鏡像機制無法抵御對無生命刺激的編碼。任意關(guān)于聲音、色彩和形狀的刺激都能在感覺運動訓(xùn)練之后誘導(dǎo)出鏡像的運動誘發(fā)電位、磁共振成像和行為效應(yīng)。例如，有研究者對被試進行了大約50分鐘的感覺運動訓(xùn)練：當(dāng)看到機器鉗子打開時，他們就張開自己的手；當(dāng)看到機器鉗子閉合時，他們就握攏自己的手，如此反復(fù)訓(xùn)練。在這項訓(xùn)練開展之前，鉗子運動誘發(fā)的自動化模仿比人類手部運動要少，但訓(xùn)練后的24小時，鉗子運動所誘發(fā)的自動模仿效應(yīng)和手部運動誘發(fā)的效應(yīng)一樣強烈。這說明鏡像神經(jīng)元的活動并不具有對象特異性。 結(jié)合上述證據(jù)，聯(lián)想說認為，種系發(fā)生學(xué)上的證據(jù)恰恰支持了聯(lián)想序列學(xué)習(xí)對于鏡像神經(jīng)元產(chǎn)生的設(shè)想。研究者可以有充分的理由假設(shè)，凡是具備聯(lián)想學(xué)習(xí)能力的物種（例如鸚鵡、狗、大象與海豚）都具有類似的鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)。至于新生兒面部模仿能力，已有研究發(fā)現(xiàn)，閃爍的光線、歡快的音樂等一系列喚起刺激都能誘發(fā)新生兒吐舌這一動作，而當(dāng)嬰兒在觀察一個機械的“舌頭”時也會誘發(fā)更頻繁的吐舌動作。此外，聯(lián)想序列學(xué)習(xí)理論較之適應(yīng)說也更容易實現(xiàn)操作化的檢驗。 三、鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的發(fā)育對學(xué)前教育的啟示 與適應(yīng)說相比，聯(lián)想說為鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)提供了更靈活、更多樣的發(fā)育途徑?；诼?lián)想序列學(xué)習(xí)理論的鏡像神經(jīng)元個體發(fā)生學(xué)刻畫了幼兒社會認知發(fā)展的生物基因與后天學(xué)習(xí)的耦合動力學(xué)圖景，也為學(xué)前兒童健康教育、藝術(shù)教育、科學(xué)教育、社會教育與語言教育等五大領(lǐng)域之間的整合提供了一個統(tǒng)一的心理學(xué)解釋框架。 首先，聯(lián)想說肯定了模仿、鏡像自我觀察、對自身運動的觀察、執(zhí)行與他人同步的動作，對于鏡像神經(jīng)元形成與發(fā)育的重要意義。這對于當(dāng)前學(xué)前兒童教育的五大領(lǐng)域具有豐富的啟示。以學(xué)前兒童健康教育為例，3-6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南（以下簡稱指南）在健康教育上尤其強調(diào)要利用多種活動發(fā)展兒童的身體平衡和協(xié)調(diào)能力，并倡議田埂行走、玩跳房子、踢毽子、蒙眼走路、踩小高蹺、投擲、拍球、滾鐵環(huán)等游戲活動。對于拍球、跳繩等技能性活動，不要過于要求數(shù)量，更不能機械訓(xùn)練。然而，指南并未介紹具體的訓(xùn)練方式與有效的訓(xùn)練方法。鑒于鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)在感覺一運動發(fā)展上扮演的樞紐角色及其發(fā)育規(guī)律，聯(lián)想序列學(xué)習(xí)理論建議教師要在體育活動中充分利用模仿、鏡像自我觀察、對自身運動的觀察、執(zhí)行與他人同步的動作等方法來有效提高兒童的身體平衡和協(xié)調(diào)能力。例如，可以篩選出身體平衡與協(xié)調(diào)性較好的兒童作為榜樣，讓其他兒童在某項活動前后反復(fù)觀察前者的動作姿態(tài)要領(lǐng)，并開展模仿練習(xí)，以利用鄰近性原則激活兒童的鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)。教師需要通過示范、講解等方式，及時向兒童反饋某些動作要領(lǐng)與動作結(jié)果之間的關(guān)系，如投籃姿勢與投籃命中率的關(guān)系等。此外，還可以開展同步化練習(xí)，讓完成某項活動較好的兒童與其他兒童同步練習(xí)，以利用相倚性原則激活兒童的鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)。又如，指南強調(diào)在音樂舞蹈活動等藝術(shù)教育中引導(dǎo)幼兒感受空間方位和運動方向。按照聯(lián)想序列學(xué)習(xí)理論，除了通過自我觀察來判斷并改善空間感與運動方向感之外，利用鏡像觀察也是一種極為有效的學(xué)習(xí)方式。具體的做法是在幼兒音樂舞蹈活動室的實體墻上有選擇性地嵌入專用鏡來即時反饋幼兒舞蹈學(xué)習(xí)的效果，實現(xiàn)視覺與運動之間的有效聯(lián)結(jié)。此外，雖然目前尚無證據(jù)確認鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)直接參與了邏輯訓(xùn)練與知識記憶歸納的學(xué)習(xí)過程，但在注重動手技能的學(xué)前兒童科學(xué)教育中，聯(lián)想序列學(xué)習(xí)的意義仍然不可忽視。 其次，聯(lián)想說更為關(guān)注鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)與其他社會腦(socialbrain)區(qū)域的關(guān)系，為幼兒社會認知的發(fā)展與社會教育提供了辯證的視角。當(dāng)前有國內(nèi)學(xué)者借助適應(yīng)說過分夸大鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)在幼兒教育上的價值，認為鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)的活動越頻繁、越強烈，相應(yīng)產(chǎn)生的社會行為就越好、