“神經(jīng)心理學(xué)之父”的人生賽道
「編者按：每個人都有自己的人生賽道和步調(diào)，唯一的對手是我們自己?！皩Υ蠖鄶?shù)人而言，人生不是什么冒險，而是一股莫之能御的洪流”，在隨波逐流的大潮中，你能否保持清醒，勇敢地去自我實現(xiàn)？赫布做到了，并以自己的選擇告訴我們，如果發(fā)現(xiàn)一條路走不通，請及時地在適當(dāng)?shù)奈恢玫纛^，重新規(guī)劃自己的路線?！?/span>
提到學(xué)習(xí)和記憶研究的奠基人，我們很可能會先想到俄國科學(xué)家巴甫洛夫（Van Pavlov）。1897年，巴甫洛夫發(fā)表了他對狗的經(jīng)典條件反射研究，從此，實驗心理學(xué)百花齊放。先有美國心理學(xué)家約翰·華生（John B. Watson）在此基礎(chǔ)上發(fā)展出了行為主義心理學(xué)，后有認(rèn)知心理生理學(xué)之開創(chuàng)者唐納德·赫布（Donald Olding Hebb, 1904.07.22 - 1985.08.20），也就是我們今天文章的主人公，于1949年在《行為的組織》（The Organization of Behavior）一書中提出了讓其享譽(yù)終身的赫布理論（Hebb's rule）[1]，描述了突觸可塑性的基本原理，對學(xué)習(xí)和記憶提供了生理學(xué)層面的新理解，引領(lǐng)了生理心理學(xué)新分支的發(fā)展。赫布也憑此被譽(yù)為“神經(jīng)心理學(xué)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之父”。
神經(jīng)科學(xué)家Paul Adams教授曾說：“生物學(xué)史上最有影響力的兩本書，一本是達(dá)爾文的《物種起源》，另一本就是赫布的《行為的組織》?！盵2]
唐納德·赫布（Donald Olding Hebb）和《行為的組織》[2]
“棄文從理”，興趣是最好的老師
1904年，唐納德·赫布出生于加拿大新斯科舍省的切斯特村莊（Chester），他的父母都是醫(yī)生。8歲之前赫布在家接受母親教育，他的母親深受瑪利亞·蒙臺梭利（Maria Montessori）的思想影響，贊同 “在智力發(fā)展之前先進(jìn)行感官教育” 。在濃厚的家庭文化氛圍和較為新式的家庭教育影響下，赫布上小學(xué)時表現(xiàn)極其優(yōu)秀，讓老師們大吃一驚，在10歲的時候跳級到了7年級，21歲時從達(dá)爾豪斯大學(xué)（Dalhousie University）畢業(yè)并獲得了文學(xué)學(xué)士學(xué)位。他最初是想發(fā)表一本成功的小說，所以主修英語和哲學(xué)，但成績并不出色?？赡芤驗橛啄昙彝ソ逃挠绊?，大學(xué)時期的赫布在思想上并不受當(dāng)時舊的教育模式限制，他并不認(rèn)為本專業(yè)的學(xué)業(yè)成績就可以代表個人的價值。他興趣廣泛，化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)也照單全學(xué)，還意料之外取得了優(yōu)異的成績。除此之外，赫布還選修了3門包含心理學(xué)主題的課程。這也為他日后的人生道路做了鋪墊。
獲得學(xué)士學(xué)位后，年輕的赫布在興趣探索上才剛剛開始，只做一名高中教師并不足以使他快樂，他開始讀弗洛伊德（Sigmund Freud）和威廉·詹姆斯（William James）的學(xué)說，自學(xué)心理學(xué)。1929年，赫布進(jìn)入麥吉爾大學(xué)（McGill University）心理學(xué)系成為一名在職研究生，與此同時他還在蒙特利爾一所小學(xué)擔(dān)任校長，并開始嘗試教育方法的改革。1931年，他成功轉(zhuǎn)成了麥吉爾大學(xué)心理學(xué)的全日制研究生。然而在麥吉爾大學(xué)讀研的最后一年，赫布的學(xué)習(xí)研究和個人生活都遇到了瓶頸，他的妻子意外去世，而自己也患有髖關(guān)節(jié)炎。
痛苦了一段時間后他決定振作起來，尋求改變。赫布后來在《行為的組織》中曾說：“我的碩士論文是在床上寫的，試圖證明骨骼反射是子宮內(nèi)學(xué)習(xí)的產(chǎn)物?！边@篇論文使他最終以優(yōu)異的成績畢業(yè)。1934年7月，赫布寫信給芝加哥大學(xué)著名的卡爾·拉什利教授（Karl Spencer Lashley），成為其博士生，加入了20世紀(jì)20年代美國唯一一個真正研究行為神經(jīng)基礎(chǔ)的實驗室。此時，也正是拉什利實驗室最輝煌的一段時間，赫布化悲痛為力量，獲得了快速的成長，在理論知識和實驗技能方面打下了堅實的基礎(chǔ)，思想和理論也在各方面的學(xué)術(shù)交流中開始萌芽，后來他跟隨拉什利前往哈佛大學(xué)，并于1936年獲博士學(xué)位。
1937年，從哈佛大學(xué)畢業(yè)后，赫布搬回蒙特利爾，在蒙特利爾神經(jīng)學(xué)研究所創(chuàng)始人懷爾德·彭菲爾德（Wilder Penfield）的病人身上研究腦損傷患者的神經(jīng)缺陷，并開啟了長期合作。兩年后赫布得到了第一份教職，開始在女王大學(xué)（Queen's University）哲學(xué)系擔(dān)任實驗心理學(xué)講師。1942年，他的博士導(dǎo)師拉什利又說服了赫布結(jié)束女王大學(xué)的工作，到佛羅里達(dá)加入自己在靈長類研究中心的團(tuán)隊，參與靈長類動物的智力與情緒研究。五年的時間里，赫布積累了豐富的實驗經(jīng)驗。1947年，43歲的赫布回到麥吉爾大學(xué)建立了自己的實驗室，迎來了自己學(xué)術(shù)發(fā)展的巔峰時期。
那些神奇的赫布“預(yù)言”
在與懷爾德·彭菲爾德的合作中，他的主要研究是對病人進(jìn)行了額葉切除手術(shù)[3]，從中他發(fā)現(xiàn)，不同大腦區(qū)域的損傷會產(chǎn)生不同的認(rèn)知障礙，大腦損傷發(fā)生的年齡，對其在智力方面的影響很重要。在這篇論文中，他討論了智力的兩個組成部分，一個固定不變的組成部分和一個可受環(huán)境經(jīng)驗影響的可變組成部分。在《行為的組織》一書中，他稱這兩種智力為A智力和B智力。后來雷蒙德·B·卡特爾（Raymond B Cattell）將這兩種智力的概念重新命名為流動智力和結(jié)晶智力 [4]，開始被廣泛研究。
在女王大學(xué)任職期間，赫布與學(xué)生肯內(nèi)特·威廉姆斯（Kenneth Williams）合作發(fā)明了一個可變路徑迷宮，即Hebb-Williams迷宮[5]，用來測試?yán)鲜笾橇?，并發(fā)表實驗論文，提出“老鼠幼年時期的經(jīng)歷對其成年后解決問題的能力有持久性的影響”[6]。智力不是僅由遺傳決定的，早期經(jīng)歷可能永久性地影響智力發(fā)展，日后這一新理論成為了發(fā)展心理學(xué)中的重要原理。
Hebb-Williams迷宮[7]
1949年，赫布出版《行為的組織》一書，提出了著名的赫布理論，解釋了在學(xué)習(xí)的過程中腦神經(jīng)元所發(fā)生的變化，包含了一些新的概念。他首先闡述了突觸可塑性（Synaptic plasticity）及脈沖時序依賴可塑性（STDP, Spike-timing-dependent plasticity）理論，認(rèn)為當(dāng)一個突觸的突觸前和突觸后元素同時活躍時，突觸連接就會加強(qiáng)，即 “Cells that fire together, wire together” 。因為協(xié)同活動促進(jìn)了軸突的分化，從而創(chuàng)造了與靶區(qū)細(xì)胞形成更多突觸連接的機(jī)會。但這種突觸間的可塑性依賴于時間，突觸前和突觸后神經(jīng)元被激活的時間先后順序能決定的該突觸的變化情況。理論提出的20年后，電生理記錄海馬體的長時程增強(qiáng)（Long-term potentiation ）的研究才驗證了赫布的理論。1998年后，我國神經(jīng)科學(xué)家蒲慕明教授也在STDP領(lǐng)域進(jìn)行了開創(chuàng)性的研究 [8] ，此后的腦科學(xué)家們也紛紛對該理論進(jìn)行了發(fā)展及補(bǔ)充 [9] 。
師從卡爾·拉什利，赫布進(jìn)一步論述了記憶印痕（engram/neuropsychology）及細(xì)胞集群（Cell assemblies）理論，認(rèn)為經(jīng)常同時放電的神經(jīng)元會互相聯(lián)結(jié)，形成細(xì)胞群組，代表特定的記憶印痕，其中一個神經(jīng)元的激活會致使另一個也被激活。進(jìn)入二十世紀(jì)后，此理論逐步得到了驗證。2007年，梅福德實驗室（Mayford Laboratory）利用轉(zhuǎn)基因小鼠標(biāo)記被激活的神經(jīng)元，發(fā)現(xiàn)在建立條件反射時，同一范式中，小鼠大腦中被激活的是同一群神經(jīng)元[10]。希娜A·喬斯林（Sheena A. Josselyn）及團(tuán)隊在2009年首次在細(xì)胞集群的水平證明了記憶印痕的存在：通過殺死杏仁核內(nèi)一類特定的神經(jīng)元集群，小鼠失去了特定的恐懼記憶 [11] 。
在海馬體內(nèi)，白色非印記齒狀回細(xì)胞，紅色印跡細(xì)胞在情境恐懼條件反射中被激活 [12]
除此之外，赫布還在《行為的組織》書中討論了期望（expectancies）、注意力（attention）、智力（intelligence）和心理疾病（mental illness）等主題。這些于1949年提出的概念果然如他自己當(dāng)初所預(yù)料的一樣，被應(yīng)用于神經(jīng)生理學(xué)、腦科學(xué)和心理學(xué)，以及工程學(xué)、機(jī)器人技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)等各個領(lǐng)域，產(chǎn)生了革命性的影響。例如赫布學(xué)習(xí)理論被視為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)，在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，突觸間傳遞作用的強(qiáng)弱被當(dāng)作是（被映射成）神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中相應(yīng)權(quán)重的大小。如果兩個神經(jīng)元同步激發(fā)，則它們之間的權(quán)重增加；如果單獨激發(fā)，則權(quán)重減少 [13] 。
從科研到教育的“華麗轉(zhuǎn)身”
唐納德·赫布一直將兩位大師拉什利和彭菲爾德作為影響自己最深的兩位良師益友?；氐禁溂獱柎髮W(xué)后，他先后任職心理學(xué)教授、系主任、校長，至榮譽(yù)退休教授，期間培養(yǎng)了大量的優(yōu)秀人才，其中就有布倫達(dá)·米爾納（Brenda Milner），在跟隨赫布讀博時，被推薦與彭菲爾德在蒙特利爾神經(jīng)學(xué)研究所合作，后因病人H.M.案例聞名于世。
自本科畢業(yè)之后，赫布積累了大量的教學(xué)經(jīng)驗，他認(rèn)為人的學(xué)習(xí)是依靠內(nèi)在動機(jī)的，教育的目的是為學(xué)生的學(xué)習(xí)和研究創(chuàng)造必要的條件。作為老師，可以訓(xùn)練學(xué)生的技能，幫助他們選擇研究主題，為他們創(chuàng)造學(xué)習(xí)環(huán)境，甚至督促他們合理利用時間，但研究和學(xué)習(xí)的動機(jī)和熱情必須來自學(xué)生自己。更重要的是，結(jié)合自己的成長經(jīng)歷，赫布反對當(dāng)時舊的學(xué)業(yè)評價指標(biāo)（考試方式），不同意刻板地根據(jù)學(xué)生當(dāng)下的記憶水平和重新組織舊知識的能力評估學(xué)生的個人能力（畢竟赫布自己在小學(xué)和本科時都曾因此受到輕視），而應(yīng)該重視學(xué)生的對新事物的接納，思考和創(chuàng)造的能力。這些思想在當(dāng)時都是非常超前的。他的教學(xué)理念也在一定程度上為麥吉爾大學(xué)帶來了廣泛的積極影響。
1980年，加拿大心理學(xué)協(xié)會成立The Donald O. Hebb獎項，作為加拿大杰出的心理學(xué)家，赫布獲得了該獎的首個獎項。該獎每年頒發(fā)給通過科研、教學(xué)及作為領(lǐng)導(dǎo)或作為發(fā)言人，為科學(xué)心理學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)的人 [14] 。
參考文獻(xiàn)：
Hebb DO. Organization of Behaviour. John Wiley & Sons. 1949,ISBN 978-0-471-36727-7 Adams P. Hebb and Darwin. Journal of Theoretical Biology. 1998,195(4):419-438. Hebb DO, Penfield W. Human behavior after extensive bilateral removal from the frontal lobes. Arch Neurol Psychiatr. 1940,42:421–438. Cattell RB. The measurement of adult intelligence. Psych Bulletin. 1943,40:153–93. Hebb DO, Williams K. A Method of Rating Animal Intelligence. Journal of General Psychology. 1946, 34(1):59-64. Hebb DO. The Effect of Early and Late Brain Injury upon Test Scores, and the Nature of Normal Adult Intelligence. Proceedings of the American Philosophical Society. 1942, 85(3):275-292. David I. Shore, Lianne Stanford, W. Joseph Macinnes et al. Of mice and men: Virtual Hebb-Williams Mazes permit comparison of spatial learning across species. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience 2001,1(1): 83-89. Bi GQ, Poo MM. Synaptic modifications in cultured hippocampal neurons: dependence on spike timing, synaptic strength, and postsynaptic cell type. Journal of Neuroscience. 1998, 18 (24): 10464–10472. Chen X, Li X, Wong YT, et al. Cholecystokinin release triggered by NMDA receptors produces LTP and sound-sound associative memory. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2019,116, 6397-6406. Reijmers LG, Perkins BL, Matsuo N, et al. Localization of a Stable Neural Correlate of Associative Memory. Science. 2007,317(5842):1230–1233. Han JH, Kushner SA, Yiu AP, et al. Selective erasure of a fear memory. Science, 2009,323(5920):1492-1496. Josselyn SA and Tonegawa S. Memory engrams: Recalling the past and imagining the future. Science. 2020,367(6473): eaaw4325. Canadian Psychological Association > CPA Award Descriptions and Past Recipients - www.cpa.ca". www.cpa.ca. Retrieved 2015-06-24. wiki. https://en.wikipedia.org/wiki/Donald_O._Hebb#cite_note-4
制版｜小圭月
??版權(quán)聲明：本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自微信公眾號腦人言，文章略有修訂。
saixiansheng@zhishifenzi.com
