袁建新

(华南农业大学 哲学系，广东 广州 510642)

康德在《纯粹理性批判》中声称，空间是先天的(apriori)直观的形式，并不表象物自身的任何属性，也不表象它们之间的关系，空间构成一切经验的可能性的先天条件，并不构成物自身存在的根据。依照“空间这个概念的形而上学阐明”的第一阐明，空间不是借助于外部经验得来的一种经验性概念，空间表象独立于经验，不来自经验[1]174。关于空间表象的非经验起源的学说，构成康德“先验观念论”的核心部分。1781年《纯粹理性批判》出版以来的二百多年，哲学家们对如何理解康德的这一学说争论巨大，特别是，非欧几何学和量子力学的产生，被多数哲学家和科学家认为是对康德学说的决定性反驳。然而，诺贝尔生理学或医学奖获得者约翰·欧基夫(John O’Keefe)创始的认知地图理论及近年来的一系列重要实验却证明了康德学说的正确性。在《康德和海马》一文中，John O’Keefe试图证明，非欧几何学和量子力学不仅未反驳康德的这个学说，而且证明了该学说的正确性[2]45-51。而且，John O’Keefe等还从康德的空间表象的先天性思想出发来建立其影响深远的认知地图理论。John O’Keefe的工作是从认知科学和神经科学上对康德哲学思想的重要发展。这与国内学者徐英瑾、刘晓力试图通过认知科学的成就来证明康德伦理学的错误完全相反。本文不能对二位学者的观点作系统回应，只是试图通过对被视为认知科学研究的经典的认知地图理论的康德哲学之根基的分析，以表明认知科学的发展不仅支持康德的空间表象的先天性学说，而且，以实证科学的成就证明了康德学说的正确性。本文分三部分论述这一点。第一部分分析认知地图理论的康德哲学之根；第二部分分析神经科学的实验研究对认知地图理论及康德的空间表象的先天性学说的证实；第三部分表明，只有联系康德的心灵具身性思想，才能揭示康德学说与认知地图理论的生物学上的共同根据，并简要指出我们需要进一步研究的问题。

一、认知地图理论的康德哲学之根

1978年，John O’Keefe和纳德拉(Nadel)合作出版了日后成为认知科学、神经科学和心理学的经典的《视为一种认知地图的海马》一书。两人在书中系统地阐述了认知地图理论[3]5。认知地图理论研究的主要问题是空间的本性及包括人类在内的动物在空间中的导航问题(navigational problem)。基于该目的，John O’Keefe和Nadel将解决动物和人类的空间导航问题置于历史的和哲学的语境中，特别是诉求于杜尔曼(Tolman)的认知地图观念与康德的空间的先天综合观念，来阐述其认知地图理论。Tolman的认知地图概念，特别是康德的空间思想构成了John O’Keefe和Nadel提出的认知地图理论的根基。就Tolman理论的影响而言，John O’Keefe和Nadel承认：“Tolman等对动物在简单的和复杂的迷宫中的位置学习的研究中，认知地图概念逐渐流行开来。不过，这些研究者未能提供出对认知地图概念的一种恰当的形式化，也没有研究者将认知地图概念转变为神经元的术语(neural teams)。”[3]62可见，John O’Keefe和Nadel接受了Tolman的“认知地图”概念，并将这一形式化的概念发展为具有神经科学基础的认知地图理论，并通过神经元的结构、活动、功能和机制赋予认知地图概念以内容，由此，两人革命性地将动物的空间导航问题转化为脑中神经元的物质活动问题。与Tolman的影响相比，康德的空间思想对John O’Keefe和Nadel的认知地图理论的影响更全面而深刻。这不仅体现在康德的空间表象的先天性学说构成认知地图理论的哲学基础，而且体现在该理论的基本学说的核心内容之中。下面分别做出分析。

(一)康德的空间表象的先天性学说构成认知地图理论的哲学基础

对此，我们通过分析John O’Keefe和Nadel创立认知地图理论的《视为一种认知地图的海马》一书导论部分就能清楚地看出这一点。

在该书导论部分，John O’Keefe和Nadel通过对哲学和科学史上关于空间本性的两种理论的分析，来支持康德的空间表象的先天性理论，并在此基础上提出其认知地图理论。这两种理论就是绝对空间理论和相对(或关系的)空间理论。两人指出，非欧几何学和相对论的发展对理解物理空间和心理空间具有重要影响，其结果是，多数思想家认同空间的关系论，拒绝绝对空间理论，他们并且试图从有机体(动物)与外部对象及其关系的相互作用中衍生出的空间的心理学概念。两人明确反对相对(或关系的)空间理论，支持康德的绝对空间理论。两人认为，绝对空间是原初的，其精心制作并不依赖于在先的相对空间的概念，而是一种类似康德的先天直观的绝对空间框架[3]1。基于这一立场，John O’Keefe和Nadel在《视为一种认知地图的海马》的第一章联系科学和哲学史具体分析了近现代科学和哲学史上关于空间本性的关系论和绝对论、经验论和先天论的主要代表人物(包括牛顿、莱布尼茨、贝克莱、康德、詹姆斯、格式塔心理学家以及现代心理学的著名人物皮亚杰、胡尔和吉布松等)的观点及其对研究动物的空间表象和空间导航的影响[3]5。两人指出，关于空间本性的经验论和关系论在20世纪70年代以前占据主流地位，除Tolman等少数心理学家外，大多数心理学家拒绝康德的空间的先天综合本性的理论，由此导致在20世纪60年代之前，关于认知地图的天赋性理论及与此相关的心灵地图(mental maps)概念，在心理学界几乎完全为行为主义等主流心理学理论所拒绝。这导致以下结果：不管是关于空间起源的严格的经验主义方法还是空间的关系论，因拒绝康德的空间的先天论及非经验起源的统一的空间框架的学说，由此不仅不能解释包括人类在内的不同有机体的空间导航能力(这些能力天赋地呈现出来，并在有机体开始生存活动时就可得到)，而且，基于经验主义和空间的关系论所得到的实验结果都与神经科学的实验数据和逻辑不一致。两人认为，这要求我们去寻找统一的空间知觉的神经元的相关性，将“统一的绝对空间框架”这一概念奠基于脑中，“关于绝对空间的心理学观念从关系空间或关系空间的世界衍生出来的观念”的哲学立场都是错误的[3]52。两人由此表明认知地图理论必须建立在康德关于空间起源的先天论的基础上：“在三维空间中客观地表象世界的能力，即，建立认知地图的能力，必须是天赋的(innate)。”[3]62两人认为，先天论者“假定某种空间知识先于具体经验而可得到”的观点正确，康德是先天论者，因为他接受“统一的空间框架是天赋的”这一观念；康德断定，心理空间是绝对的和先天的，空间事实上是绝对的，但空间不是如绝对论者牛顿所设想的那样是物理世界的一种性质，而是心灵的天赋的组织原理，借助于这种原理，来自物理世界的诸感觉被构造进一种意识的杂多之中去，空间由此是知觉的一种方式，而不是被知觉到的一种东西。可见，John O’Keefe和Nadel在分析认知地图理论的哲学基础时就追随康德，认为这种理论赖以存在的哲学基础必须是康德的空间的绝对论，认知地图理论必须建立在康德关于空间表象的起源的先天性基础上。

John O’Keefe和Nadel还认为，对康德理论进行适当修改，就可采用。这种修正集中体现在将康德关于心理空间的绝对性和先天性的起源奠基于动物和人类的进化的基础上。两人认为，通过进化，动物能够发展出关于知觉的一种天赋的空间模式，这种模式能赋予知觉者以外部世界的精确知识。两人并把该观点称为新康德主义[3]10。

总之，John O’Keefe和Nadel在1978年提出认知地图理论时，就将其理论置于康德关于空间的绝对论和先天论基础上，由此，康德的空间的先天性学说构成创立认知地图理论的哲学之根。不仅如此，康德学说同样体现在认知地图理论的基本内容之中。

(二)上述康德关于空间表象起源的先天性思想同样体现在认知地图理论的基本内容之中

John O’Keefe和Nadel提出的认知地图理论有五个基本假定，该理论的基本内容都包含在这五个假定之中，它们直接或间接体现了康德关于空间的先天性思想。

认知地图理论的第一个基本假定是关于认知地图的空间表象的起源和形成的。该假定认为，包括人类在内的脊椎动物的脑具有一种神经元的系统——位置系统(locale system)，该系统就一种“异我中心的”(allocentric)空间框架(或认知地图)而言对知觉到的刺激的表象和编码进行组织。在动物的导航中，对环境的地标的空间定位都被储存在这种地图之中。而这种位置系统就是海马。该假定是关于位置或构图系统的观念，该观念隐含着，当动物形成对世界的记忆时，其脑中的神经元的活动自发地以相互联系起来的方式形成心灵活动的一种空间框架。在此空间框架下，神经元依照先天的遗传机制形成彼此之间活动的环路，并依照这些机制和环路自发编码感觉刺激，形成空间表象和记忆。John O’Keefe和Nadel把产生绝对空间的这种系统叫作认知地图，而海马构成了一种认知性构图系统[3]1-2。可见，认知地图的第一个基本假定以康德关于空间表象的综合的先天性和绝对性为根据。与此同时，由于认知地图理论把“天赋的”(innate)或“先天的”视为“在产生空间中所涉及的脑的诸部分的功能和结构，都为有机体的基因中的信息所具体指定，先天论并不对物理空间的本性做出任何声称，而只注意心理空间的进化，心理空间为有机体提供何种生存优势、遗传指令(genetic instructions)对所涉及的神经元的结构的发展提供何种程序”[3]8-9，认知地图理论就在生物学上实现了康德认识论的这一思想：心灵空间被视为一种先天直观[4]。可见，依照认知地图理论的第一个假定，不同神经元细胞的活动依照天赋的遗传学上被规定的机制来形成其活动的环路，以表象空间及空间中的事物和事件，表明空间表象的起源独立、不来自经验，而这一结论正是《纯粹理性批判》之“空间这一概念的形而上学阐明”的第一阐明所得出的结论。

认知地图理论的第二个基本假定，是关于动物如何运用认知地图这种空间表象来进行空间导航的。该假定认为，在动物的脑中的海马结构所形成的位置系统被脊椎动物用于空间导航，海马结构的各种解剖学上的组成部分包含在对空间信息的处理的不同方面的调制之中，这些部分具有不同类型的神经元，这些神经元对动物的位置、头-定向、视野及其通过空间中的运动做出反应。这一假定认为，这些不同种类的神经元应该存在于海马结构之中，而且，依照空间的绝对性和先天性，这些神经元活动的机制及其联系的环路是独立于经验和后天学习而在遗传上已确立起来的，由此是天赋的。可见，该假定与第一假定一样体现了康德关于空间直观的形式原理独立于经验、不来自经验的先天起源的思想。

认知地图理论的第三个基本假定是关于动物的认知地图的先天进化和后天学习的规律的。该假定认为，(海马的)空间上的构图被进化为具有其自身的不同于学习规则的脑的多重记忆系统之一；其他类型的系统遵循学习规律——例如学习和记忆系统(包括较简单的联想机制和某些几何学的任务，这些任务能运用“分类策略”获得)，这些规律与位置系统的规律不同。依照该假定，认知地图理论将由进化所规定的先天的空间表象能力的规则和原理、与由经验和学习而来的规律区分开来。该假定与康德关于先天直观和经验性直观的区分一致。依照康德，先天直观作为一种纯粹直观，其活动规则是天赋的，而经验直观处在纯粹直观的约束条件之下，其活动规则除了以纯粹直观的天赋规则为原理外，还依照经验性的联想规律(即想象力的联想规律)进行[1]172-173。

认知地图理论的第四个基本假定是关于动物的认知地图的储存的地点的。该假定认为，空间地图储存在海马中。尽管为了导航的目的，储存在海马中的信息确实与储存在脑中其他地方的信息相互作用，但这些空间地图不是在脑的其他任何地方，而只在海马中储存并巩固。海马内存在一种对空间地图的巩固机制。如果将这一假定与前面揭示出的“认知地图理论奠基于康德的空间直观的先天性和绝对性的思想”一起考察，那么，我们将看到，认知地图理论明确接受康德“空间这一概念的形而上学阐明”的第二、第三和第四阐明的结论。因为这几个阐明表明，不同的空间部分、不同的外部直观、储存经验信息的经验空间都是作为唯一的、无所不包的空间的大小量的限制而存在的，即它们都是绝对空间的一部分[1]175。

认知地图理论的第五个基本假定，是将这一理论扩展到人类。该假定认为，尽管认知地图理论纯粹是关于动物的空间理论，但该理论被用来说明人类的言语和情节记忆。依照该理论，侧部化(lateralization)使右侧的海马维持一种原初的空间上的功能，而左侧的海马将时间的意义和言语实体合并起来，由此使两者共同为情节记忆的调制提供基础。该假定表明，认知地图理论尽管来自对动物(主要是对小白鼠)的实验研究，但这种理论同样可扩展到人类。该假定由此表明，认知地图理论关于空间直观的先天性思想与康德从人类学立场论证空间的先天性思想可以实现无缝对接，即来自动物的实验研究对认知地图的证实，同样是对康德关于人类的空间表象的先天性思想的证实。2010年以来的一系列重要实验研究证明了认知地图理论的正确性，由此证实了康德关于人类的空间表象的先天性起源学说。

二、认知地图理论的实验证明及对康德空间表象的先天性起源学说的证实

认知地图理论现已成为神经科学研究海马功能的影响巨大的最重要理论，尽管有批评者认为该理论存在预测的模糊性[5]。不过，2010年以来的一系列判决性实验证明了该理论的正确性，由此也证实了康德关于空间表象的先天起源学说的正确性。

如上所述，依照O’Keefe等，海马的认知地图的神经元表征是一种康德式的先天综合系统，这种系统在遗传上已经部分地或整个地形成了，以充当表象外部环境的经验信息的一种框架。这表明，通过海马的神经元表征出来的认知地图的基本构成成分是独立于空间经验，甚至先于空间经验就存在的。依照认知地图理论，处在表征认知地图的神经元基础之下的，是海马结构中的空间上的反应性的神经元[6]。换言之，由于空间、位置及与位置相联系的事件，都在脑中通过由位置细胞、头定向细胞、格栅细胞及边界细胞组成的神经元的一种环路所表征，因此，若实验能证明在空间导航过程中动物的这四种神经元及其环路是独立于经验、不来自经验而先在的，那么，就证明了动物的神经元活动所表征的活动机制及彼此之间联结的环路是在经验之前就天赋地形成了的，由此就证明了在对空间表象的神经元表征中，存在非经验起源的成分，这些成分构成了认知地图的神经元表征、编码、组织经验信息的先天原理，也就证明了空间直观(或表象)具有独立于、不来自经验的天赋原理，由此证实了康德关于空间是先天的直观的形式的学说。1971年以来，John O’Keefe、莫泽(Moser)夫妇(三人共享了2014年诺贝尔生理学或医学奖)等围绕小白鼠的海马及覆盖海马区域的脑中的四种细胞在小白鼠的空间导航活动中所扮演的角色进行了一系列实验研究，证明了上述结论的正确性。

自1971年John O’Keefe和Dostrovsky首次发现位置细胞(place cells)以来，Moser夫妇、Rank等在小白鼠的海马及覆盖海马区域的脑中发现了表征认知地图的其他三种细胞：头定向细胞(head direction cells)、边界反应细胞(boundary responsive cells)和格栅细胞(grid cells)。此外，具有空间反应的、结合这四种细胞的其他类型的细胞也在动物的脑中被发现。位置细胞、头定向细胞和格栅细胞(或类似于这些细胞)的神经元信号在啮齿动物之外的其他动物中(如在鱼类、猕猴和人类中)也被发现。这些发现表明，空间上协调一致的神经元细胞的兴奋构成了包括人类在内的脊椎动物的空间行为和空间记忆的基本构成成分[7]2。而且，对表征空间的这些不同类型的神经元细胞的实验研究，表明这些细胞的兴奋所遵循的机制及其彼此联结的神经元环路独立于经验、不依赖于经验而具有先天起源。下面是几个重要的实验证据。

最重要的实验证据来自Moser夫妇和John O’Keefe等的研究团队的开创性研究。在2010年发表于世界著名的《科学》杂志的两篇论文中，这两个研究团队通过对新生小白鼠的空间表象系统的发展及海马的认知地图的发展的实验研究，表明动物的脑能在没有对所探测位置的先前经验的情况下表象空间。

这两个实验都提到康德的理论。如上所述，依照康德，人类认知必须存在某些认知的“先天条件(aprioriconditions)”，这些条件不能从经验中起源，而必须先于经验被给予。空间和时间构成“先天的直观的纯粹形式”，这些形式被认为是思维的约束条件，而不是探究和经验的结果。这两个研究都报告说，当一个动物最初遇见一种广延的环境时，脑的空间表象的关键组成部分都已经处在适当位置。这种发现支持这一观点：空间表象确实包含先于经验的天赋的构成成分。在这两种研究中，研究者将电极放到一些自由活动的14天大的新生小白鼠的大脑的海马结构部分，并记录下出生后16天到2周后的小白鼠的单个神经元的活动(电脉冲的“兴奋”)。研究者由此能够在这些新生小白鼠首次离开其巢穴去探测外面的世界时，对具有不同空间编码特征的三种细胞进行取样。尽管对第三类空间的神经元细胞(格栅细胞)的成熟没有取得一致看法，但这两个研究都一致同意其中的两种细胞——方位细胞和位置细胞——在小白鼠出生后的16天(睁开眼睛只有两天)就已呈现出来了。这两个研究报告都描述了一种令人瞩目的检验证据：这三种类型的神经元的活动在最年幼的小白鼠中、在它们的恰当细分中都可以观察到。可见，方位细胞、位置细胞和格栅细胞这三种神经元的兴奋特性的那些可定义的特征都依赖于一些独特的神经元的环路设计，在这些区域中，细胞的分布、细胞的神经元传递物质、细胞的类型、区域的输入和输出特性，在刚出生的小白鼠的眼睛睁开之前，就都已经被发现基本上处在某种位置。这两个研究都表明，新生小白鼠的方位细胞已经是类成年的，而位置细胞在数量上增加，且随着年龄和经验而经历了相当大的精致化。依照这两个实验，表征空间位置和方位的位置细胞和方位(或头定向)细胞所遵循的神经元编码机制及其神经元联结的环路，是在新生小白鼠探测周围环境的空间经验之前就已经确立好了的。即，小白鼠对空间的方位和位置的表象的神经元编码机制和神经元联结的环路不是通过经验得来的，而是独立、不来自经验而天赋了的。这些实验为康德200年前关于空间概念作为一种心灵的先天能力的观点提供实验支持，康德关于空间表象的先天起源结论是正确的[8]。

2015年的两个实验研究进一步证实了头定向细胞表象空间的先天性起源结论。这两个实验表明，在新生小白鼠出生后的第11—12天、眼睛睁开之前的3—4天(上述2010年的两个实验研究是第16天，即小白鼠眼睛睁开后的两天)，就能在背侧的海马回钩前部(dorsal Presubiculum)区域，前背侧的丘脑的核(anterior-dorsal thalamic nucleus)区域和内嗅皮层(Entorhinal cortex)区域被发现。即头定向细胞系统在小白鼠的眼睛睁开之前就已形成，这些细胞之间的神经键的联系在视觉信息的输入之前就已非常好地组织起来了。

而对上述2010年实验中关于格栅细胞起源的先天性的实验证据所存在的争论，之后的实验倾向于认为格栅细胞具有先天起源。有研究表明，对那些个别的内嗅皮层区域的格栅细胞来说，格栅性质似乎是在一夜之间就突现出来的。这一点或许表明，与头定向细胞的神经元网络一样，这些细胞之间的联系框架或许在格栅信号突现时早就很好地确立起来了。雷(Ray)和布莱希特(Brecht)的实验研究证实，位于内嗅皮层区域第二层的锥形细胞(calbindin-positive pyramidal cells)的六边形格栅排列在小白鼠出生时就已处在适当位置。这个研究也表明，格栅神经元之间的内在联系的环路在小白鼠开始探测周围的空间环境时就已出现[7]8-9。

到2017年止，对上述编码和表象空间的四种类型的神经元细胞的实验研究已证明，四种空间细胞中的三种(头定向细胞、位置细胞和边界反应细胞)在小白鼠真正开始异我中心(以世界为中心)的导航前的几天就已突现出来，这三种细胞的出现是独立于对外部世界的经验而呈现出来的，由此，其出现所遵循的神经元编码及联结的环路是独立于经验而具有先天起源的。而关于格栅细胞独立于经验的起源的实验证据尽管存在争论，但仍存在[7]9-10。可见，神经科学的研究已经证明，动物脑中表象和编码空间的四种不同类型神经元细胞之间的神经环路及其活动机制并不从外部世界承继其结构，这种结构是以独立于经验的方式起源的。对这些细胞的实验研究由此证明康德关于空间表象起源的先天性理论是正确的。

三、结论及需进一步研究的问题

综上所述，John O’Keefe和Nadel创立认知地图理论的哲学基础来自康德关于空间表象的先天起源学说，而该理论的5个基本假定及其所表达的基本内容也集中体现了康德关于空间表象必须具有先天成分的思想。2010年以来的神经科学的一系列重要实验研究证明，表征空间表象的四种神经元细胞在动物开始空间经验时就已存在，由此表明这些细胞的活动所遵循的神经元环路及其机制是独立于后天的经验和学习而在遗传上被规定了的。这证明了动物产生空间表象的机制和组织原理是独立于经验和学习而天赋地呈现出来的，由此证明空间表象的形式原理是先天地形成的，康德关于空间表象的先天起源的学说是正确的。

认知地图理论是从神经生物学上来证明空间表象的先天起源，然而，康德在《纯粹理性批判》中未提及人脑与空间表象的关系。因此，今后的研究需要证明，康德关于空间表象的先天起源的学说本身是否存在某种生物学的基础，而这种基础与神经生物学相一致。现有研究表明，在《从实用观点来看的人类学》、《形而上学讲义》等著作中，康德都把人视为一种具身的存在物，康德的人由此首先是一种生物学意义上的人。他并且在《形而上学讲义》中指出，尽管灵魂不在脑中，也不在身体的任何部位中，它有其确定位置，但脑构成思维的条件，因为脑是神经的根的所在，由此对我们的感觉和表象有极大影响。可见，尽管康德在《纯粹理性批判》中是以先验论证的方法来阐明空间表象的先天起源，但这种阐明不仅不排斥认知地图理论从生物学上来解释空间表象的先天起源，而且，与认知地图理论一样，在其他著作中，康德承认从生物学上解释空间表象的先天起源的可能性和可行性。然而，与21世纪对意识的本性的科学观点(这种观点把心灵与身体看作同一事物的两个方面，而意识是从脑中的神经元的组织和性质中突现出来的)一致，而认知地图理论将动物(包括人类)的海马视为产生认知地图的位置所在，由此以心脑同一论为基础，而这与康德理论不一致，因为依照康德，尽管心灵是具身的，但他认为心灵在身体中没有任何确定位置，由此反对心脑同一论。于是，尽管康德和认知地图理论的创立者都承认空间表象的先天起源具有生物学基础，都承认心智和意识是在人类身体中产生出来的，但他们对这种基础的解释却不同：认知地图理论把空间表象的先天起源置于动物的脑的海马结构之中，而由于康德不赞成心灵在身体中有确定定位，由此不承认对空间表象的先天起源的解释要以心脑同一论为生物学基础。尽管在心灵哲学史上，心脑同一论不被认为是一种解释心智现象和意识现象的合理理论，但科学和常识却倾向于该理论。因此，如果康德不承认该理论是解释空间表象的先天起源的合理理论，那么，其关于空间表象的先天起源的学说似乎又与科学和常识存在某种不一致，这就给我们解释康德哲学提出了一种挑战，康德的心身关系理论在何种意义上与现代神经科学的发展相一致？这是我们今后要研究的。