试论当代脑研究中的哲学和心理学方法论问题*，本文主要内容关键词为：方法论论文,试论论文,心理学论文,当代论文,哲学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
本文从学科交叉的方法论层面和生物哲学本体论角度，概要分析了当代自然科学家研究人脑的宏观微观深奥机制之重要进展和重大困难，揭示论证了哲学心理学观念方法体系对脑研究和神经科学事业的策略指导与视域互补等深刻价值功能。作者认为，人脑所蕴涵的奥秘原理和神经科学所面临的异常困难，不但是对自然科学家和生命科学家的最大挑战，而且也构成了对当代哲学思想家、行为思维科学家和心理学家的跨世纪性最大挑战。脑主题所蕴涵的心－脑关系问题、意识能动性和存在制约性、结构与功能的多序列相互作用规律及精神活动的唯物性微观机制等高深命题，无疑给哲学、心理学和神经科学的跨世纪交融互补与联合突破，带来了希望之光和智慧启示。
当代的脑研究或神经科学事业，已经构成了对自然科学家、生命科学家和人文社会科学家的空前吸引力与重大挑战：人脑如何能洞悉自身奥秘？精神、意识和心理表象的神经结构生物电化学反应是怎样与社会文化信息统一交融的？欲解开这些疑谜，我们无法靠各学科高度专一狭深的单独研究来攻破人脑整体原理，而应建立横跨智力领域和连接专业鸿沟的思想方法论桥梁，使与脑研究有关的自然科学、生命科学和社会科学实现交叉互补和贯通整合，以此达到与研究对象相一致的知识资源建设与信息手段共享，最终靠系统化优势和群体智慧充实完善脑研究战略及实践操作能力，建立统一而多元的神经科学体系，为破译大脑之谜奠定主体性基础。
具体而言，对大脑的跨学科性交叉研究是当务之急，尤其是哲学和心理学方法论的有机渗透和思想滋养，乃会给脑研究带来跨世纪的卓越巨变：宏阔深邃的立体视野和洞天倏开的坐标翻新！
1 神经科学对哲学心理学的包容性和亟需性
当代的科学研究，正在走向交叉渗透和联体创新。这种趋势不但来源于日益复杂深奥的研究对象之规定，而且亦源于日渐发达精妙的主体生活之需求。就脑研究而言，主持世界上首部《神经科学百科全书》的著名科学家乔治·阿德尔曼便深刻地指出：“神经科学应成为一门更坚实的交叉学科——其明确的目标是了解行为，包括人的高级精神活动是怎样通过脑和神经系统实现的。我们是在最宽广的交叉学科的意义上使用‘神经科学’这个术语的，涵及所有与认识脑和神经系统有关的科学；任何科学家，不管他是哪个学科的，是生物医学、物理学、社会科学，还是行为科学，只要他对了解精神——脑功能有兴趣，都可以认为是一名神经科学家”[1]。可以看出，作为一门新兴的前沿基础学科，神经科学体现了宽广的观念包容性和立体化学科交叉性特点，表征了人类科学事业在跨世纪时代整合群体智慧和多元协作手段而征服未知世界的先进趋势。
从客观上看，这种包容性和交叉性品格，来自于神经科学所面对的高度抽象之复杂特殊困难、以及异常精细之微妙浑沌部件等客体的内在性质。可以推论，此种卓颖特点必然蕴育了神经科学在新世纪的突破契机与深厚动力。著名神经科学家尤塔·尼廉姆尖锐地指出：“由于概念上和实践上的困难，心理生物学对心理世界的研究不大可能由于某种单一的论据或概念的发现而被突破。恰恰相反，它看来是未来许多世纪神经科学中的一个关键性问题。这门科学最后享有的任何成就，将是化学家、生理学家、心理学家、数学家乃至哲学家们合作贡献之结果。诚然，哲学的现代形式的实践者们可能属于最重要的贡献者之列，他们扮演形形色色的资料库之综合者的角色。自然，这不是每一位心理生物学家所追求的角色。另一方面，如不成为一名起码的朴实的哲学家，无人能在这个领域胜任工作”[2]。神经科学家对哲学的这种自觉性修养和方法论借重态度，深刻反映了他们在研究大脑过程中所面临的抽象性困难和形而上策略之内在需求，生动地说明了哲学思维对自然科学理论构建和有目的观察实验等学术行为的坐标制导功能。
1.1 科学原理的通约性和方法手段的全息综合性
按现代学者们的约定性划分看，人类的学术研究可分为三大领域，即自然科学、生命科学和人文社会科学。然而，对于某些特殊学科来说，这种划分标准就不太合适了。原因何在？科学哲学家C·G·亨佩尔说得有道理：“心理学有时被划入前者（指自然科学），有时又被纳入后者（指社会科学），又常常被说成是自然科学和社会科学的交叉学科。然而，在这几种领域里存在着一些基本差别，这是人们所普遍认可的；同时，我们所发现的关于科学探索的方法及其理论基础的许多内容，既适用于自然科学又适用于社会科学”[3]。这种带有普遍性和通约性的学术原理和思想方法，具体说来，就是哲学（包括科学哲学和生物哲学文化哲学等等）所发挥的思想策略与方法逻辑；当然还包括心理学、数学、计算科学以及人工智能等学科，它们对神经科学的实验证伪活动所提供的重要方法手段。以下简要讨论几个具体而有意义的问题：
(1)系统化和全息性原理。神经科学旨在通过研究大脑的多元性学科分支功能和多序列性结构反应，最终获得贯通性和整体化的脑研究水平。人脑拥有100多亿神经元和几百种化学递质，每个神经元可发出成千上万个突棘来联系其它神经元，且每个细胞膜可形成对几十种频率的生物电与突触量子化学反应模式之信息处理能力。几十个神经元构成相对独立的微柱体（基本功能单位），成百上千个神经元（或几十个微柱体）又聚合为巨柱体……。所以，大脑本身是一个系统化的多元结构功能世界，它又通过对各神经元、各微柱和巨柱乃至各区域的相互作用之信息整合方式，实现对外部世界和内部世界的宏观认知和表达功能。我们应当努力在心理现象和生理生化生物学实体结构之间建立合适的中介联系，以此解释精神之谜的物质原理。
这里，神经科学家借重系统论和全息生物学来寻求整体功能与各部分功能的定性定量关系，乃是十分关键和异常复杂的工作。我们根据多年的研究和实验模拟活动，推论人脑是一个进行内外界“物质能量信息”三位一体交换行为的高级生命器官，这三种因子可相互转化和组合叠加。并且，人脑从神经细胞及其分子量子层面发展叠合而成的情感思维意向等高级功能，必然增加了一个大于各子系统和亚层次组织之功能（和数）的“功能差数”[4]。还原式的研究必然要以丢失这个“功能差数”为代价，进而不可避免地要陷入不可知论、唯心主义或机械论的最后诠释之误区。我们认为，若忽视社会文化对人脑的信息改造和动力模式（乃至对结构的能动性反作用与积极引变），则我们很难理解人脑的额前区为何进化得如此硕大显著（包括其它新皮质）？为何类人猿、猩猩和猴子狺狺等无法具有人脑之智慧创造功能？所以，从系统化和全息性角度研究社会文化对大脑新皮质的信息引变过程，当是解开生物脑之智慧属性的一种新思路。
第二，大脑皮层虽有相对的区域性功能定位分工，但各区域之间不但发生着多级化双向联结方式与多样性相互作用模式，而且每个区域都包含了别的区域之若干个功能单元（或亚区）。因此，任何一种心理活动都需要大脑所有区域和系统（不同程度与不同方式）的参与。据M·Cynader等人近来研究，人脑的视皮质不单存在于枕叶Brodmann三个区（即17区、18区和19区），而且在颞叶、顶叶和额叶中都发现了十几个新的视皮质小区（参见注①528-533页）。另外，电刺激脑组织（视区、听区和额前叶分析区）的许多神经元时，并不能产生（它们自主活动时所产生的）再现性表象或感知分析经验。这些事实提示我们：人的意识性体验，乃是大脑许多细胞群网按内在路线（发动、扩散、串汇、募集、抑制）而进行的有序化全息协作过程，并非是某一区域的单独行为。临床神经心理学案例说明：大脑某一区域的局限性病灶对大脑功能影响较小且能代偿（尽管病灶损伤程度严重），但弥漫性轻度性的泛区域脑损伤则会导致严重的感觉认知障碍，且难以恢复或代偿之。另外，大脑的一种递质可出现于不同区域的几十种上百种神经元突触和胞体内，又有很多神经元使用着几种乃至几十种递质。这也决定了神经元相互影响、牵一发而动全体的系统化全息化工作关系。
总之，系统论和全息论之原理，可以启发神经科学家摆脱既成的观念策略方法，重建符合大脑真实规律的新假说新实验新模拟之操作分析路线，避免主观片面之误，推进脑科学的新突破。
(2)神经信息反馈控制论原理。前苏联心理学家л·к·阿诺兴提出的“机能系统自控”理论及其“整体传入综合”学说、“返回输入”模型和“超前反映（预期表象）”机制，修正和发展了巴甫洛夫的“反射弧”与“第二信息号系统”理论，体现了人脑的神经信息控制机制和超前能动性综合功能。他的杰出创造来源于他对哲学、技术科学和生物科学的广泛借鉴和批判扬弃。著名的神经心理学先驱A·P·鲁利亚对阿诺兴的学说给予了高度评价：“根据阿诺兴的观点，可以成为行为推动力的不单是直接感知到的信息，而且还有关于未来的表象、预期的行为效果及其反馈影响。……把未来的结果模式同执行行动的效果进行对照，这个过程是行为动作之非常重要的机制。它具体表现于‘返回传入’及其额前叶超前反映的主导角色等过程中。这个论点及反射环图式，在许多方面都先于最近由控制论引入科学的那些自体调节思想”[5]。
我们在执行《视觉反馈系统及其认知译码机制》的国家项目里，研究证实了“视觉传出纤维具有改善外部辨识水平、对比整合内外信息、循环再生内部信息并参与解码、外周成像等五种重要功能”[6]。同时，丁峻在美国罗斯道夫神经科学院所做的“心理表象三区整合分析比较”实验显示：人脑形成完整的心理表象过程中，的确有来自视觉听觉区的客体表象、来自体感觉区的身体表象和来自额前区的意念表象之三位一体整合加工，最后产生行动表象而引起人的运动、言语和表情姿态反应。其中，额前区显示了超前时相的预期反应，这是它的预期表象作为内驱力或激活源、作为知觉坐标和调节模板而呈现的重要活动。同时，额前区对人的每种早期感知觉经验进行“编码”（符号化）登记；当进入青年时期以后，额前区不但可以主动参与视听区的感知活动（下达知觉模式或认知概念），还可综合前期经验形成预期表象（理想、意图、策略）[7]。所以，大脑借助额前区实行意念控制，依靠反馈机制进行行为调节，以多元信息整合达到最优呈现，体现了精妙特性。
1.2 神经科学的思想艺术与方法论动力
科学研究，从内容和过程来说，是一门学问与创造行为；从其贯穿的思路策略和手段经验来看，又是一门艺术与表现行为。法国生理学家C·贝尔纳深有体会：良好的方法能使我们更好地发挥运用天赋的才能，而拙劣的方法则可能阻碍才能的发挥。在生物学科中，由于现象复杂，谬误的来源又极多，方法的作用较之其它学科甚至更为重要。（《科学研究的艺术》）。
神经科学在实验工具（如脑成像术）和实证水平（如量子生物学、脑模拟和人工智能）上的巨大进步，一方面归因于其它学科的技术创新和理论扩展，另一方面则是由于神经科学家们缺少满意的学说和理论，而不得不转身致力于微观层面的实证研究，以期获得对大脑深微细节的认知，借此实现对大脑高级功能的量化表征与实证解释，最终用来沟通人脑的宏观机制和心理现象。科学家目前认为，大脑表现出来的新奇特性是很难在较低的结构水平上观察到的，它与大脑的联合性高级功能密切相关。近些年来，探索复杂性和研究非线性的尝试等，以及引进新概念、吸收新方法和运用新思维，都对神经科学如何发现新问题和做出新预测的关键活动产生了重要影响。
我们认为，发现问题和做出预测的过程，不仅来自于科学逻辑行为（如观察与实验），也来自于理论构思活动（建模和仿真分析）。对于神经科学而言，强调思想的艺术性和方法的灵巧性，并不排斥科学家思想的科学性和方法的严格性。艺术旨在表达完美的理念，而科学力图揭明对象的真谛。所以，科学家心中必定事先拥有真理的轮廓印象和美妙形式，他们在叶脉、电子云、基因双链结构和神经元柱状体里发现了美妙的真理；艺术家胸中也要盛满大自然和人类生活的种种美妙形态与理想规范，方能借此传达出具象的真理。否则，缺少激情、美感、旨趣、灵性，科学家便会成为事实与数据的保管员，无法用超前的想象力来贯通经验材料和透视对象的深幽本质。中国生理学家杨雄里说得好：“仔细地思考这样一个问题：目前取得的这么多神经科学的微观成果，到底与解释人脑的高级功能有什么关系？人们不得不承认：确实需要去创立一系列新的方法，把神经生理学家非常熟悉的离子通道、突触、神经元的兴奋和抑制等等概念，与脑的高级功能之间沟通起来。这些新方法可能蕴藏着本质上崭新的原理”[8]。
可见，神经科学在当代虽注重细胞分子水平的研究，但决不意味着把这种微观研究视为唯一的前沿性高水平工作，恰恰要提倡开创非细胞非分子水平的宏观性整体性思辨和分析，以求实现科学研究的哲理化和艺术化理想，将科学事实与理性想象、神经细胞和精神现象加以贯通融汇。特别需要强调，虽然当代的脑研究取得了许多微观研究成果，但恰恰缺乏合适的假说、原理和理论，借以发现这些微观成果的宏观意义和整体功能。因为从材料到理论的过渡需要创造性的想象力，“科学假设与理论不是从观察事实中导出的，而是被发明出来借以说明事实的。它们包含着对所研究的现象之间可能具有的联系之猜测，对使这些现象之所以发生的统一性及行为方式的猜测。这种类型的‘幸运的猜测’需要巨大的独创性，尤其当它们与流行的科学思想模式发生重大分歧时”[9]。对所研究问题的试探性回答或假设，乃是科学发展的真正动力与思想艺术方法特征，科学创造并不是对现成材料使用某种逻辑程序而推得的，虽然检验假说需要关键的实证工作。
2 哲学心理学对脑世界的独特理解和审视
冯·诺伊曼曾认为，人脑的语言不是单纯的数学语言，任何脑模拟与计算机仿真都代替不了大脑的生命活动本质。数学家和哲学家哥德尔也认为：数学在任何形式系统或计算机程式中都有“不可穷尽性”，亦即有其无法处理的命题或程序。我们看到了这一点：机器永不可能提出完备的逻辑，因为机器一旦制成后，它就难以自动完善和灵活适应新的信息环境，而人脑则没有这种极限性和对软件的绝对依赖性。
我们认为，迄今为止所有关于大脑的理论假说，均未完满揭示出人脑的关键构造机理。同时，在脑模拟和计算机仿真方面所形成的探索性思路和成果，都有一定的合理性，可以帮助神经科学家了解电脑与人脑的异同性。这种努力不管最终能否成功，都有助于科学家从另一个天地探索人脑的本质。虽然目前最先进的计算机拥有10[3]字节之记忆容量和每秒几亿次之运算速度，但它比人脑的神经元数目还少两到三个数量级，且无法模拟一个小孩极容易做到的辨别声音、认人、认路和运用语言等行为。这其中的关键原因是什么？我们推测，一是人脑绝非由单一的CPU（中央处理器）指挥运作的，而是可能由串行和并行路线复杂构成的整体网络之功能行为；第二，电脑的软件内容和容量是一次性给定和无法自动更新完善的东西，更难以超前应变和识别所有的语言形式（包括自然语言、人工语言和本体语言等三大系列）：第三，电脑以逻辑程序为运行法则，人脑则可受理性、情感、潜意识本能、直觉顿悟和外界境况等多元因素影响，进而做出不可理喻的某些奇妙判断或预见感应。
鉴于以上分析，我们有理由召唤哲学心理学家加盟于脑研究之行列，向神经科学事业贡献其独特深邃的智慧眼量和宏阔坐标，从而为神经科学的微观研究、实证模拟和仿真建模启开新颖的思路范式。加之，当代的哲学和心理学吸收了数学、物理学、信息科学、计算科学、混沌学和非线性科学等新概念新方法，必然使其特有的抽象性超前性智慧增添了精细准确之魅力，从而造益于脑研究事业的学说建构和实证模式等工作，为新世纪的神经科学做出积极的建设性和超越性思想贡献。
2.1 人脑的文化属性和生物学特征
按照生物科学的综合理解，人脑的神经元是以多频率的生物电脉冲信号进行细胞内信息传达、以多媒质多级量的突触化学量子反应进行细胞间通讯的复杂系统。因而，胞膜及离子通道、神经递质和调质、神经动作电位和电脉冲频率、细胞的相互连接及胞核信息处理等内容，便成为知识和经验在大脑中的结构动力学表征方式。然而，上述东西对人脑和动物脑而言，并无本质上的差别。于是，不能以此来鉴别人脑与非人类的动物脑之根本特征。
从大脑皮质的发育进化史来看，人脑以新皮质（尤其是额前叶新皮质）发展最快、容量增加最多，而动物脑则基本上变化不大。所以，新皮质（尤其是额前叶新皮质）可以作为理解人脑智慧特性的生物学重心。从大脑的宏观语言方式（思想载体或思维媒介）看，动物脑只具有一些狭窄直观的视听觉表象及体感觉表象，而人脑却拥有丰富细腻的原初表象，组合式表象和虚构性表象等三种形态。特别是人类借助书面语言、口头语言、视觉艺术和听觉艺术语言、哲学的逻辑概念等独特文化力量，发展完善了强大丰厚、精细微妙的第二信号系统，可以借助对抽象概念的掌握和运用而处理更深广的信息、创造更新颖的作品、鉴赏体验更深邃的远古艺术及异在文明。简括而言，人脑是以其文化属性（对知识和经验的抽象性掌握和创造性运用能力）而优越于动物脑的；这种功能性辨识可以导入对人脑高度发达的（额前叶）新皮质之结构性辨识的水平。
社会性和文化性是人脑不同于动物的主要客观内容，文化表象（特别是意念性表象、概念表象）是人脑优越于动物脑的主要思维形式。所以，我们不能单纯从大脑内部来寻找意识的来源，意识现象决不是大脑细胞单纯的生物生理生化活动之结果。这里，我们要与大脑机能同功论、行为主义、还原论、唯心主义和神秘的不可知论划清界限。特别是从知觉映象到心理表象的过渡方式，使感觉的历时性具体直观性和分立性成份等内容，变成了共时性呈现的、抽象与完整的高级表象形式，为人脑从事表象认知（概括化和图式化）奠定了形态基础。需要指出，心理表象不单包括生动的视听觉表象和体感觉表象，也包括象征化的语词表象、文字概念表象、音乐表象和数码符号表象等抽象性表象。它们都是对客观刺激的真实反映和对客观世界的合理象征，因为人脑中不可能有空空无物（无声无形）的什么概念形式来供人表征外物、作为抽象思维之工具符号。
对心－脑关系的多种判断，生动体现了不同的哲学家和心理学家对人脑高级功能及其物质基础的大相径庭之认识路线。这个问题不但是困扰神经科学家的形而上谜题和形而下迷津，而且也构成了对哲学家和心理学家之智慧与效力的最大挑战。迄今为止，哲学家和心理学家对此有三种判断：①心身平行论。认为心理过程和生理过程是一种平行相伴的关系，井水不犯河水，彼此不因为因果关系而发生相互影响；②心脑同型论。认为刺激（信号）物与脑神经活动、客体表象与主体映象之间，具有某种相似的结构或机能状态；③心脑等同论。认为人脑的心理与生理活动是一元化本质的两个侧面方式。
一些科学家指出，心脑二元论并不适合于状态空间方法，甚至它还需要第三个状态空间，从而构成了一种科学反常。而心身相互作用论者则不能在状态空间形式体系中描述心身相互作用机制。尤其是关于裂脑人的研究，二元论者会不可避免地陷入自相矛盾的境地；分裂脑患者有两种精神，即每个大脑半球各有一种不同的精神，他有可能用左手持刀杀人，又用右手侠义地拯救受害人！另外，为什么一种独立无倚的（“非物质”的）精神，竟能够被一种相当简单的药物（如麦角酸二乙酰胺）所强力扰乱？笔者认为，对心身关系或心脑关系的探索，必须遵循科学性和创造性的原则，运用哲学心理学的宏观眼量和神经科学的微观实证方法来综合进行，吸收模糊集、人工智能、计算机仿真、量子生物学等新技术新观念，来努力寻找大脑生物特性与心理功能的差异点和沟通原理，方可最终把握心身关系的科学内容。下面，结合我们的有关研究，来从哲学心理学和神经科学的交叉角度谈谈对人脑的新理解。
2.2 心理表象及其神经科学机制
前面讨论过人脑的文化属性及其心理表象的卓越作用，本节集中分析心理表象的哲学心理学意义及其神经科学形成机制，以推进对脑研究的新学说新方法之运用。
(1)大脑心理活动的统一语汇
笔者在上节讨论了心理表象的三种形态（即原初映象、组合式表象和虚拟性表象），它们从种类上又可分为（视听觉）客体表象、（体感觉）身体表象和（分析统觉）意念表象三大类。按表象的材料性质看，可划分为形象化表象与抽象化表象两种形式。因而，确立表象对自然语言和人工语言的双重表征之唯物论原理，消除人们对大脑的抽象模糊加工过程（如语义化、逻辑化、概念化等方式）之困惑，建立大脑心理活动统一语汇的认识路线，能够帮助我们把握功能辨识的核心，从宏观的表象层面进入微观的神经细胞之结构性辨识水平。没有这种统一语汇及综合加工过程，大脑便无法真实守恒地表征外部世界和能动反应内部意志。
因此，心理表象是大脑心理活动的统一语汇和宏观形态，它对应着大脑生理活动的电化学微观本质和神经元群柱结构功能。关于大脑形成心理表象的宏观加工路线，是基于多通道的并行式编码而实现串行式解码的模式；上行性加工是编码和接收过程，下行性加工是解码和对比输出过程。在这些立体化、同步化和共时空过程中，大脑的视觉区、听觉区、体感觉区和额前叶分析区进行了三位一体的表象整合加工，最终在客体表象、身体表象和观念表象之联合交汇基础上，形成了主客体相统一和富于超前创造性的新表象，为主体从事创造性实践及实现个性理想而贡献了内在蓝图。
(2)大脑的“功能差数”及文化参量
前面分析过大脑的“功能差数”问题，即指大脑的高级宏观机能（精神意识心理现象）与低级构造功能（生物学机能）、系统总功能和各子系统之部分功能之间的差别分量。笔者认为，对大脑宏观结构与高级功能的探索，必须从它的微观结构和始基功能之辨析入手，努力找出心理活动文化表象“源于生物系统又高于生物系统”的那个部分之结构功能机制。我们发现，大脑的宏观剖面是一个六面体立体结构：上有顶叶，下有皮质下系统。前有额叶，后有枕叶，左右侧各有左右颞叶。从微观上看，大脑的新皮质（特别是额前区）形成了大量的细胞微柱和巨柱；每个柱状体分别同“上下、左右、前后”方向的六列神经元（突起）发生联系，从而构成一种“六点阵立方体”空间构型。这种构型的每个几何中心（平面中心及立方体中心）是能量物质和信息汇聚的最密集部位，可以方便地沟通该柱状体细胞同四面八方的柱状体细胞，造成每个皮质区同其它区域、同皮质下区域的广泛性立体性细胞沟通与相互作用。
所以，这个空间立体构型中发生着上行与下行、编码与译码、串行和并行、逻辑加工和直觉体验、情感因素与智性因素的复杂融汇。概要说来，它是各种外部信息与内部信息、视听觉体觉意念觉之间相互作用的综合场所。犹如人是社会的细胞，家庭组织是社会的最小群体单位那样，神经柱状结构也是大脑的基本功能单位，它全息和缩微地表征了大脑的重要活动内容和结构属性。其中，额前叶发挥了极重要的“观念输出”、“命名赋义”、“推想预测”、“分析指挥”等功能。
也即是说，额前叶新皮质作为一种“文化皮质叶”，为大脑视听区及体感区接收到的自然表象添加了诸如概念、意义、原理、功能等等抽象性深邃性和超前性创造性的文化内容，使我们所接触的一草一木顿然闪熠出审美的金光、隽永的奥妙和深厚的情意来。具体来说，额前区同顶叶、视区和听区等部位，都有广泛多样的神经联会结构；它同杏仁核、海马、丘脑、下丘脑及桥脑网状系统也有丰富致密的输入输出联系。用正电子发射扫描成像术观察到，在人脑进行阅读、听写、分析音乐、作画、想象和虚构故事等创造性活动时，脑血流图同位素放射（18F葡萄糖示踪剂）显示，大脑额前区新皮质呈现出最高水平的糖利用率和血流量代谢水平，其次为视听区和顶区。尤其在表象认知和联想构思活动中，人脑上述四区的神经耗氧过程／水平趋向于动力性联合状态，表现为同步性变化之正相关反应。在认知难度递减时，各脑区血流量及耗能水平同步下降；尤其面对简单图形或熟悉的事物时，额前区血流量及耗糖耗氧量急剧下降。所以，上述事实佐证了大脑的“功能差数”原理，它提示我们：额前叶新皮质的观念输出功能，已经超出动物脑很不发达的额前叶之本能作用，显示了对知识和经验的抽象性加工吸收与创造性使用功能，从而成为大脑“功能差数”的主要体现形式。
更值得说明的是，大脑额前区不但在分析决策和设计反应等思想行为输出过程中异常重要，而且在信息的终极编码和原初解码过程中也发挥了关键的“认知”操作功能。所谓对信息的终极编码，即指额前叶对视听区和体感区感知信息的命名赋义、反应模式、价值意义等内容，进行登记注册和总体管理，以便作为指令性信息库而协调大脑以后的各种活动。这种功能可以解释“第二信号系统”及“高级条件反射”的生理心理学机制。另外，这种功能也对婴幼儿形成体象思维、青少年形成形象思维、成年人形成符号思维和文化人形成概念思维等活动，提供了内在的表象模式与信息坐标。例如，婴幼儿虽常见到“太阳”，但尚未形成概念；在他听说了“太阳”和“空气”这个名词以及会说会认会写这些名词以后，便将“太阳”的形态表象同它的言语表象、文字表象相连通，储存于额前区内。以后只要见到有关太阳的任何一种信息，便会产生它的完整表象并加以深刻象征与联想。
更复杂的知识学习和思维活动，诸如记忆策略、联想路线、创造性构思、推理预测等，都需要人依靠某种内在模式而进行。在这里，额前叶不但要通过概念库引导感觉中枢产生与合成许多复杂表象，还要协调指导有关的神经网络反应路线和相互作用模式，以期产生最优化的思维活动效能和最佳思想成果。所以，额前区是专门处理和执行抽象信息（观念性表象）的中枢；成年人与婴幼儿、文化人与蒙昧人、人与动物（猩猩狺狺类人猿）之最大区别，便首先体现于额前叶新皮质的体积面积、沟回数量、深度、细胞数和突起密度等方面。它是大器晚成、厚积薄发的精妙产物，情知意的“总司令”。
(3)大脑研究的两种新模型和图式
前面做了理论讨论和抽象分析，为了量化认识，关于“功能差数”及“六点阵立体成像原理”的数学模型，可从下面的图式及公式中得到大脑宏观性与微观性的描述：
A)表象与神经语言的模糊集对应，大脑生物学语言与本体自然语言的信息映射关系。这些关系反应了一种复杂微妙的功能等价与结构等价规律。按照模糊集原则，我们把视认知的模态匹配过程表示为集的交：A∪B（如下图）。
设A为视觉二维信息的模糊集，B为大脑经验模式信息的模糊集，C为集A与集B关于特征要素信息的匹配交合集。此式表征了视认知重构三维信息的模糊集过程。同样，大脑的生物学、文化特性和综合特性之关系，可用集的补模型来表示：
B是全集∪（大脑综合特性）之一个子集（生物学特性）；所有不属于B的元素或信息所组成的斜线部分之集，叫做集B的补集或余集设其为大脑的文化性社会性信息特性）。
另外，大脑各神经网络相互作用关系，可用集的并来表示：A∪B。也即：
甲网络的功能为集A，乙网络的功能为集B，阴影部分为甲乙两网络相互作用的功能合成集。当然可以是更多个集之和。
并且，可以用模糊集来表征大脑各子系统功能之和与大脑整体机能的复杂关系（见下图）：集A为心理功能子系统，集B为生物功能子系统，集∪为大脑整体功能系统。属于A而不属于B集的阴影部分元素，即为A与B集的差集D(D=A-B)。这个差集便是我们讨论的大脑系统“功能差数”之韦恩模型。有关数学符号模型，将在下面建构。
B)“六点阵方格中心像素”认知模型与大脑系统“功能差数”的量化研究。所谓认知，是上行信息的编码综合与下行信息的解码匹配之相互作用过程，包括来自大脑内部的经验模式和命名赋义等互补完形化信息，也包括来自其它感觉区的信息联汇和立体全息性加工。参照祖克尔的“ZS区域生长法”之像素合成与扩展学说，以及傅里叶公式F(u)=R(u)+jI(u)，拓扑学关于图象基元的群集同胚律、容限空间连通定义和群集零伦律，Lowe的2-D-3-D方法，Marr的5/2D（上行性深度特征抽取法）理论和章明的二域广义群集法等等交叉性成果，我们建立了视认知“六点阵方格中心像素”的三维成像匹配完形之数学模型：
｛Ii｝=｛(Z[,1]+X[,1])，(Z[,2]+X[,2])，(Z[,3]+X[,3])，
Y[,1]，Y[,2]，Y[,3])(i=1，2，3，……)
ii=｛Ii｝(i=1，2，3，……)
设大脑的内部概念表象集之特征矢量集是（来自前额区）：
(4)结论
①认知的神经科学语言，是生物电脉冲和量子化学反应；认知的心理学语言是广义的三位一体表象（意象）。
②沟通心理表象和生物语言的大脑微观等功／等构方式，是“六点阵立体方格中心像素”协同组织之形态。
③大脑经验模式和概念系统，以及其它感觉中枢的感知映象，对于视觉二维信息的三维加工是必需的和关键的。
④认知过程是编码与解码、上行加工与下行加工、并行与串行、微观计算化和宏观模态化的整体全息方式。
⑤大脑高级功能与子系统功能之和、心理机能与生物功能之差别性，可被“功能差数”解释：“六点体象素”学说是人脑独具的抽象功能之微观机制——在生物反应基元加入了概象文化。
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