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唐納德·赫布 |
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唐納德·赫布，為皇家科學學會院士（英語：Fellowship of the Royal Society，簡稱FRS，ForMemRS及HonFRS）（英語：Donald Olding Hebb，1904年7月22日－1985年8月20日），加拿大心理學家，認知心理生理學的開創者。在神經心理學領域有重要貢獻，致力於研究神經元在心理過程中的作用。他被認為是神經心理學與神經網絡之父。[1]
出生與教育
赫布出生於加拿大新斯科舍省切斯特（Chester）。曾就讀於戴爾豪斯大學並於1925年獲文學士學位。畢業後回家鄉中學教書。後來他對西格蒙德·弗洛伊德、威廉·詹姆士、約翰·華生等人的著作產生興趣，並於1928年進入麥吉爾大學心理學系，成為一名在職研究生。在這裡他閱讀了查爾斯·謝靈頓、伊萬·巴甫洛夫等人的作品，並以優等成績畢業。1934年進入芝加哥大學學習，師從行為主義心理學家卡爾·拉什利（Karl Lashley）。後跟隨拉什利前往哈佛大學，並於1936年獲博士學位。
1937年他返回加拿大，在蒙特利爾神經科學研究所（Montreal Neurological Institute）與神經科學家懷爾德·彭菲爾德（Wilder Penfield）一同從事研究。1939年赴女王大學任教。在這裡他與肯內特·威廉姆斯（Kenneth Williams）一同發明了用來測試老鼠智力的赫布－威廉姆斯迷宮（Hebb-Williams maze），並證明了「老鼠幼年時期的經歷對其成年後解決問題的能力有持久性的影響」，這一結論成為了發展心理學中的重要原理。1942年起他前往耶基斯國家靈長類研究中心（Yerkes National Primate Research Center）工作，並再次與拉什利合作，從事黑猩猩的情緒研究。1947年回到麥吉爾大學任心理學教授，並於次年出任系主任。1949年他出版《行為的組織》（The Organization of Behavior）一書，提出了知名的赫布理論。1970年擔任麥吉爾大學校長。1972年退休，並繼續擔任榮休教授。1980年又回到戴爾豪斯大學任心理學榮休教授。1985年逝世。
生平
他的父母都是擁有醫學博士學位的鄉村醫生，他是四個孩子中的長子。母親受 M.蒙台梭利教育思想的影響而成為他的啟蒙老師，直到他 8 歲進入學校以前一直接受母親的教育。他幼年早熟並酷愛閱讀，當他進入小學後，10 歲時便升到 7 年級。16 歲時，全家遷往新斯科舍省達特茅斯。1921 年入加拿大東部夏里法斯的達爾豪西大學主修英語，他也想成為小說家，但並不成功。1925 年以最低的學科平均成績獲達爾豪西大學文學學士學位。畢業後，他在原來的鄉村教書，23 歲時讀到 S.弗洛伊德的著作，對精神分析學說發生興趣，也認為心理學方面還有許多有待改善的方面，然後進入麥基爾大學心理系研究所成為一名兼讀學生（當他是研究生時，他依然在鄉村教書），他認為有義務去改善教育實務方面的問題。
他嘗試做不同的實驗，在一項實驗中，他認為額外的學校作業不能用來當做懲罰，這樣做會造成學生的負向態度，雖然他認為很多懲罰對於維持秩序是有所幫助的，但是他認為用鞭子打學生手心是錯的。他描述到：「有一天我準備打一個男孩，他退縮，以至於鞭子的末梢從他的手邊滑過，反而打到我的重要部位，像是打傷了殘暴者，我對那個男生說：『我傷的比你更加嚴重。』但是我想他並不了解這個笑話。」
在麥基爾大學時他閱讀了謝林頓（Charles Sherrington）及 I.巴甫洛夫的著作，發覺巴甫洛夫的理論有其限制性並對其重要性感到懷疑，此間他也在閱讀苛勒的的格式塔心理學和拉什利大腦生理學的著作並極有興趣，1932 年獲得碩士學位。1934 年被美國芝加哥大學錄取，師從 K.S.拉什利，並和苛勒在那辦研討會。1935 年拉什利接受了哈佛大學的教職工作，邀請赫布一同前往。1936 年，赫布在哈佛大學完成博士學位。其後一年，在哈佛擔任教學跟助理的工作。1937 年赫布回加拿大擔任蒙特利爾神經學中心與腦科醫生潘菲爾德（Wilder Graves Penfield 1891-1976）一起工作，他主要是研究病人手術過後的心理狀態，他發現即使實際上大腦額葉有所損傷，但是對智力卻沒有影響，甚至有智力增加的案例，之後他都是在研究這個問題，後來他提出細胞集合理論來解釋知覺及在大量腦組織損傷條件下仍能保持一定智力水平的現象。在這裡研究了潘菲爾德的病人五年之後，赫布對智力下了結論：「在幼年時期的經驗，正常的發展概念、思考模式、以及組成智力的察覺方式，嬰兒腦部受傷會干擾到發展的歷程，但是同樣的傷害對成人來說就不會干擾到發展的程序。」赫布到此為止完成了三個觀察：
- 大腦並不是一個簡單的配電盤，而是以交互關聯的整體在運作。如果是的話，那大量破壞額葉的大腦組織將會變的更加嚴重。
- 智力來自於經驗，而不是由遺傳決定。
- 兒童期的經驗比在成年期的經驗在決定智力上更顯重要。
1939－1942 年轉入奎恩斯大學任講師、副教授。1942 年，拉什利接受了佛羅里達州橘園市（Orange Park）的靈長類生物學耶基斯實驗室的主任一職，之後便邀請赫布加入，在耶基斯實驗室，赫布研究黑猩猩的情緒跟個性問題，赫布做過許多觀察，而這些觀察則更進一步的激發他在學習跟知覺的神經生理學理論的研究。以下是他的觀察：「黑猩猩看到一部份（如：一個頭，或展示人體模型上的手）時，會受到驚嚇，或可能好一點，感到害怕」。基於這些和其它的觀察，赫布發展他本身對於恐懼的獨特解釋 [1]。1948 年起，赫布聘於麥基爾大學，歷任心理學教授、系主任、校長等職直至退休。在那時候生理心理學並非十分普遍，但赫布雀覺得非常幸運能夠得到這份工作。而他認為在他的一生中影響他最深的兩個人就是拉什利和潘菲爾德。
赫布以其「赫布律」（Hebbian Rule）[2]而聞名。1949 年，他提出了一個假設，來說明經驗如何塑造某個特定的神經迴路。受巴甫洛夫著名的條件反射實驗的啟發，赫布的理論認為在同一時間被激發的神經元間的聯繫會被強化。比如，鈴聲響時一個神經元被激發，在同一時間食物的出現會激發附近的另一個神經元，那麼這兩個神經元間的聯繫就會強化，形成一個細胞迴路，記住這兩個事物之間存在着聯繫。
赫布律基於三個基本假設
- 共同激活的神經元成為聯合。
- 聯合能發生在相鄰的或疏遠的神經元間，即整個皮層是聯合存儲。
- 如果神經元成為聯合，它們將發展成為功能體，細胞集合。
不是所有輸入信號都能激發神經細胞產生自己的信號。神經元就像個微處理芯片，它通過突觸接收大量的信號，並且不斷地把從突觸接收到的輸入信號進行整合。但不同的是，微處理器有許多輸出途徑，神經元則只有一個，就是它的軸突。所以，神經元對輸入信號的反應方式只有一個：要麼通過軸突激發一個衝動，向迴路中相鄰的一個神經元發出信號，要麼相反，不發出信號。
當神經元接收這樣一個信號時，它的樹突上的跨膜電位差輕微地升高，這種膜電位的局部改變被稱為神經元突觸的「激發」。當突觸快速、高頻地激發，就會發生一過性強化，即在短時記憶形成過程中觀察到的變化。但是通常單個突觸短暫地激發不足以使一個神經元發放衝動，即術語稱的動作電位。當神經元的許多突觸一起激發，共同的作用下就會改變神經元膜電位，產生動作電位，把信號傳遞到迴路中的另一個神經元。 赫布認為，就像管弦樂隊的一個不合拍的演奏者一樣，如果神經元上的一個突觸不能和其他的突觸同步激發，就會被當作蹩腳的角色剔除。但是那些同步激發的突觸 - 其強度足以使神經元發放動作電位 - 就會被強化。這樣一來，大腦根據神經衝動流的方向，發展神經迴路，逐步精化和完善，建立起大腦神經元間的網絡聯繫。
他的《行為的組織》一書書中有一個後來被廣泛引用的段落：「當細胞 A 的一個軸突和細胞 B 很近，足以對它產生影響，並且持久地、不斷地參與了對細胞 B 的興奮，那麼在這兩個細胞或其中之一會發生某種生長過程或新陳代謝變化，以致於 A 作為能使 B 興奮的細胞之一，它的影響加強了。」這個機制以及某些類似規則，現在稱為赫布律，又稱突觸學習學說。
成就
綜述
赫布律的主要理論名詞是「細胞集合」（cell assemblies）[3]和「階段順序」。細胞集合是與環境事物連結的神經細胞組。假如與此神經細胞組聯結的事物沒有出現，而此神經細胞組則會經驗到此物體的觀念。任何重複的刺激會在腦中興奮一群特定的細胞。這一群細胞分布在大腦皮層、間腦（視丘與下視丘）以及基底核，可以在刺激的觸發下暫時成為一封閉系統，透過他們之間眾多的聯絡神經，使興奮活動在系統內維持一段相當的時間。細胞集團理論有下列的特性：
細胞集合
知覺獲知是在神經系統中的表徵是一群而不是一個細胞，因此這是一個較為分散的表徵系統。同時，表徵不同的心智活動，並不完全繫於細胞的獨特身份，因為一個細胞可同時參與幾個細胞集團。 在細胞集合中，無論是組成分子或是聯絡通路，均有相當程度的餘裕性，所以容許神經系統有部分的破壞，依然能執行所負擔的功能。同時這些平行通路可容許由不同的部位到達興奮全體的目的。 細胞集合的成立雖然依賴連結，但連結的成果並非使刺激直通於反應，而是在中樞建立一個有緩衝作用（使刺激的影響能盤桓較久）的迴路。 人的大腦神經元運作的方式的確和原子內粒子的運作方式類似，人類的大腦的確是所有神經網絡的總和。每個神經元本身並不重要，重要的是這些神經元怎麼聯合起來，聯合起來可以做些什麼事，這才是的細胞集合的核心。
階段順序
階段順序是一連串交互關聯的細胞組合。如果在一個環境中，一連串的事件典型地同時發生，這在神經層次上則代表着階段順序。階段順序的激發導致了相關觀念的產生，階段順序在多次進行後，往往有跳躍的現象出現，這種在細胞集合或階段順序熟練運作後所產生的精簡過程稱之為分餾化。分餾化的存在隱含着一項知識在熟練之後，只需觸動較少的神經細胞，便可引發該項知識。這說明何以破壞成人皮層前葉並不影響其智力。早期的學習依賴細胞集合的建立或階段順序的安排。後期的學習則注重階段順序的重新整合。對於赫布來說學習有二種。第一是在幼年時期緩慢建立的細胞組合及階段順序。第二是可以描述成人生活特徵的頓悟學習。成人的學習是把細胞組合及階段順序重加安排，而不涉及它們的發展。
記憶
他對記憶也有所研究，赫布相信有兩種記憶：長期記憶和短期記憶。短期記憶持續時間不超過一分鐘，而且與由環境事件所引發的反射神經活動相聯結。如果一個經驗重複足夠的次數，此經驗就可儲存在長期記憶中。短期記憶轉化為長期記憶的過程就稱為凝固作用。如果在凝固作用期間發生了創傷經驗，那麼短期記憶就無法轉化為長期記憶。研究指出：全部的凝固作用大約要持續一小時的時間。大腦結構顯示出凝固作用的核心是在海馬。
感覺剝奪
感覺剝奪阻礙了正常的認知功能，因為它阻礙了在神經迴路和環境之間的關係。感覺剝奪研究的結果顯示有機體需要正常的刺激，就如同他們需要食物、水、和氧氣一樣。研究指出：飼養在充實環境下的動物比飼養在比較簡單的感覺環境下的動物，有較好的學習。赫布對此的解釋是：飼養在充實環境下的動物發展了較複雜的神經迴路，能應用到新的學習。由此他提出為了保證成熟個體心智健康的發展，有必要接觸多樣化的環境刺激。在哲學上，赫布是一個宿命論者，相信自由意志為生物學上可以觀察到的現象。在赫布看來，哺乳動物具有擺脫眼前環境控制而進行思維的能力。高等哺乳動物尤其能按內部而非外來的計劃活動。從生物上來說，這就是自由意志。
兒童語言發展
在兒童語言發展研究方面，他支持先天與後天相互作用論。他認為，嬰兒在出生時就對人類言語的聲音模式具有特殊敏感性，腦中具有接收、理解和生成言語的特殊結構。但是要使這種結構產生言語功能，還需要有適當的環境和經驗的作用。這就是說，人類之所以有言語功能，一方面是因為大腦中先天就有專司言語功能的特殊結構（言語中樞），具有處理抽象語言符號的能力，另一方面則是因為後天經驗的作用和語言環境的影響。赫布的上述觀點已為國際學術界所普遍接受。 赫布在 1974 年麥基爾大學退休之後為名譽教授，搬到出生地新斯科舍省切斯特附近的小農場，他在心理學上跟醫學上依然保持活躍。1952 年的當選為加拿大心理學會主席。1959 年當選為美國心理學會主席，曾獲得 8 個榮譽博士學位。1958 年獲沃倫金質獎章，1961 年獲美國心理學會卓越科學貢獻獎。
參考文獻
- ↑ Jean-Pierre Didier, Emmanuel Bigand. Rethinking Physical and Rehabilitation Medicine: New Technologies Induce New Learning Strategies. Springer, 2010. ISBN 9782817800332.
- ↑ Hebb’s rule with an analogy. Psychology and neuroscience，Neuroquotient，March 14th, 2018
- ↑ Neural syntax: cell assemblies, synapsembles, and readers，National Library of Medicine，2010.09.023.