誰會從經驗中學習?神經系統、制約與類憂鬱狀態

經驗學習的核心,是把過去的刺激或結果留在體內,變成一種內在狀態,進而改變下一次的反應。神經系統是讓這個過程更快速、更有選擇性、也更複雜的強大工具,但對最簡單的習慣化(對無害的重複刺激逐漸不再反應)來說並非必要。黏菌沒有神經細胞,卻已被證實:面對反覆出現的無害迴避刺激,牠的反應會逐漸減弱,休息一段時間後又會恢復。[R5]

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SEO標題: 沒有神經系統也能從經驗中學習嗎?依學習能力替生命分層
中繼描述: 從「經驗學習」的角度整理動物、水母類、黏菌、植物與細菌,並延伸到人類的制約、恐懼學習,以及憂鬱時身體變得遲緩的現象。

1. 摘要

經驗學習的核心,是把過去的刺激或結果留在體內,變成一種內在狀態,進而改變下一次的反應。神經系統是讓這個過程更快速、更有選擇性、也更複雜的強大工具,但對最簡單的習慣化(對無害的重複刺激逐漸不再反應)來說並非必要。黏菌沒有神經細胞,卻已被證實:面對反覆出現的無害迴避刺激,牠的反應會逐漸減弱,休息一段時間後又會恢復。[1]

2. 問題:到底什麼才叫「學習」

對刺激的反應變弱,不一定就是學習。感覺器官麻痺、肌肉疲勞或受傷,同樣會讓反應下降。要證明是習慣化,必須確認停止刺激後反應會恢復,而且對新的刺激仍然有反應。

廣義的經驗學習包括習慣化、敏感化(反而變得更敏感)、古典制約、操作制約(透過獎勵與懲罰來學習)、空間學習與社會學習等。學習越複雜,就越依賴把感覺輸入、記憶保持、價值評估與行為選擇串連起來的神經迴路。

3. 依據:依學習能力替生命分層

生物類群 神經系統 對經驗性變化的評價
哺乳類、鳥類、魚類等 有中樞神經系統 制約、空間與社會學習、解決問題的能力都很明確
昆蟲、蜘蛛、甲殼類、軟體動物、線蟲 有神經系統 即使神經系統很小,也能進行聯想學習與行為更新
水母、海葵等 沒有集中的大腦,但有神經網 除了習慣化,部分物種已被證實能進行聯想學習 [2]
海綿、扁盤動物等 沒有典型的神經元 有行為調節,但嚴格意義上的學習證據有限
黏菌 沒有神經系統 針對特定刺激的習慣化獲得較有力的支持 [1]
植物、真菌、細菌 沒有神經系統 有依賴歷史的反應與「預先啟動」(先前處理過,之後反應更快),但能否稱為「學習」仍有爭議
病毒 沒有自主的感覺與行為系統 通常不當作會學習的個體來看待

這張表的界線並不絕對。把「記憶」「適應」「學習」劃在哪裡,評價就會跟著不同。

4. 機制:人類的學習也是動物式的嗎

底子顯然是動物式的。狗光是聽到吃飯前反覆聽過的那句話就會流口水,這就是食物與聲音連結在一起的古典制約。人看完恐怖片後,有一陣子會對鏡子或背後格外警覺,這也可以視為一種經驗學習:是畫面中看到的威脅、恐懼向相似情境擴散,再加上想像中的預測共同作用的結果。[3]

人類的特別之處在於,不必親身經歷,也能從別人的反應、語言、影片、規則與對未來的模擬中學到東西。在動物式的聯想學習之上,還疊加了用語言壓縮資訊、靠文化共享經驗的能力。

5. 常見誤解

  • 沒有神經系統就完全學不會:至少類似習慣化、依賴歷史的變化,在沒有神經的生物身上也存在。
  • 只要反應變了就是學習:必須和疲勞、中毒、損傷、發育以及演化適應區分開來。
  • 人的理性可以壓過動物式的學習:就算腦袋明白是安全的,由制約形成的自律反應也可能搶先出現。
  • 動物活動減少就等於人類的憂鬱症:我們能觀察到的只是「類憂鬱行為」,罪惡感、絕望這類主觀感受無從確認。

6. 實踐:該如何理解憂鬱時身體動不了

人類的憂鬱症有時會出現精神動作遲滯,也就是思考、說話與啟動自主動作都變慢。額葉皮質、基底核、運動系統與獎賞系統等多個網路都牽涉其中,所以絕不只是意志力薄弱。[4]

囓齒類動物在經歷慢性壓力或社會挫敗之後,也會出現探索減少、迴避社交、對獎賞的反應變弱、活動量下降。不過在研究中,這並不被當作「憂鬱症本身」,而是模擬部分症狀的類憂鬱狀態。[5]

從演化的角度來看,面對躲不掉的危險或體力耗盡時,壓低活動量的調節機制,短期內可能有幫助。但人類的憂鬱症無法簡單地用「生存模式」來解釋。它是基因、壓力、睡眠、發炎、身體疾病與社會環境等交互作用的多因子疾病。

7. 結論

經驗學習的最小形態,是保存過去的痕跡並改變下一次反應的彈性資訊處理。神經系統是專門負責這件事的裝置,人類高階的推理也建立在動物式的學習迴路之上。同時,我們不能僅憑行為看起來相似,就推斷對方有同樣的主觀經驗或同樣的疾病。


參考資料(5筆)

  1. Boisseau RP, Vogel D, Dussutour A. “Habituation in non-neural organisms: evidence from slime moulds.” Proceedings of the Royal Society B (2016). PMCID: PMC4855389 pmc.ncbi.nlm.nih.gov
  2. Botton-Amiot G, et al. “Associative learning in the cnidarian Nematostella vectensis.” PNAS (2023). PMCID: PMC10068830 pmc.ncbi.nlm.nih.gov
  3. Debiec J, Olsson A. “Social Fear Learning: From Animal Models to Human Function.” Trends in Cognitive Sciences (2017). PMCID: PMC5507357 pmc.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Bennabi D, et al. “Psychomotor Retardation in Depression: A Systematic Review of Diagnostic, Pathophysiologic, and Therapeutic Implications.” BioMed Research International (2013). PMCID: PMC3830759 pmc.ncbi.nlm.nih.gov
  5. Song J, et al. “Animal models for the study of depressive disorder.” CNS Neuroscience & Therapeutics 27(6):633–642 (2021). DOI: 10.1111/cns.13622. PMCID: PMC8111503 pmc.ncbi.nlm.nih.gov
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