在簡要介紹意象圖式的認知神經機製和心理機製方麵的內容之前，還需要說明視知覺與意象圖式之間的視覺表象的一般機製。在認知心理學革命發生之前，心理表象研究麵臨著較大的困境。一方麵，表象既難以像感知覺那樣憑借外部客觀刺激來加以對照，又不像思維那樣易於用語言行為作為可供分析研究的客觀指標。[1]直到20世紀六七十年代，一些認知心理學家開始嚐試通過某種“表象外在化”的實驗技術來研究表象，情況才有所改變。例如，心理學家謝潑德（Roger N.Shepard）等通過所謂“心理旋轉”技術研究視覺掃描與視表象之間的關係。他們的研究表明，表象的生成依賴於視知覺對物理客體的“心理掃描”，它是通過步驟的變換而形成的一係列中介狀態。也就是說，視表象與視知覺是“功能等價”的。這類研究似乎告訴人們，視覺表象與視知覺在大腦中定位於相似的地方。在此背景下，有學者試圖探求視覺表象與視知覺的共同的神經機製問題。

早在20世紀60年代初，美國神經科學家D.休伯爾（D.H.Hubel）等人發現，在大腦視覺皮層中，具有類似朝向敏感性的神經元傾向於排列在與皮層表麵垂直的細胞柱裏。可以想象，人類初級視覺皮層的廣大區域，總共有大約四億個神經元排列在細胞柱鑲嵌列陣裏，每個細胞柱包含數千個具有相同朝向敏感性的神經元。[2]進一步研究還發現，除視覺皮層外，在其他皮質區也發現有大量的視皮層功能區。這表明，視覺功能區具有廣泛分布的特征。根據這些研究，一些學者主張，表象的生成源於視皮層神經元集群活動的加強以及這種反複加強所形成的固定反應模式。[3]當然也有學者認為，作為“頭腦中的圖像”或“心靈的看”，表象畢竟與視知覺存在諸多不同。許多實驗研究也確實證明，表象產生過程的視覺皮層的活動比單純的感知活動更為強烈。

不論視知覺與視覺表象和意象（圖式）之間是一種怎樣的聯結機製，有一點是明確的，即它們都具有圖像性和空間性。如果我們不對表象、意象這些過去隻能靠內省報告的心理現象作隨意的、寬泛的解釋，就必須肯定其非語言性、非符號性，而強調其視覺性質。因此，由視覺通道所勾勒的圖景，我們不難從神經機製方麵理解視知覺與視覺表象、意象的內在關聯性。正是在這個意義上，認知神經科學家M.法爾斯（Martha Farath，1988）堅持認為，意象和知覺“共享處理”某些一般表達區域；心理意象的能力是對視知覺的模擬。[4]最新的腦成像技術如PET、fMRI、ERP等的運用，已經證明表象與知覺過程在相當大程度上啟動了大腦的相同部位。而且，當我們把視知覺、視覺表象、意象（圖式）納入形象（圖像）思維來做整體考慮時，我們不得不承認人類右腦所承擔的主要功能。這不僅與斯佩裏等人的“裂腦”研究成果相印證，也與認知心理學的“雙重編碼理論”相吻合。

一些認知心理學家對上述問題提出自己的看法。皮亞傑認為，意象的機能首先是知覺、模仿和心理映像，但意象絕不是知覺的副本，“意象本身就是內化的模仿”[5]，具有運動的本性，而這正是它區別於知覺的特征。同時，意象作用不在於抽象的知識，而在於其與物或事所具有的特殊的和具體的關係。盡管意象本身能夠格式化（schematized），但這有完全不同的意義。因為，意象本身還不是格式，可以把它稱作圖式（schema）。

認知心理學家S.柯斯林、約翰遜-萊爾德等對形象思維在建模活動中的機製進行過深入探討。柯斯林等人發現，心理表象（意象）最重要的功能之一就是它可以使某些運演的結果形象化。心智意象往往通過類似陣列的結構來執行視覺任務。對此，柯斯林作了一個類比，即存儲於記憶中的視覺信息可以看作是一個CRT屏幕上所顯示的形象，心理意象模型通常通過視覺緩衝來處理形象圖式。[6]約翰遜-萊爾德等人從心理實在論的角度提出了一種“心理模型”理論。所謂心理模型，是指工作記憶中創建的暫時的知識結構，是一種心理表達形式，它被用來指稱人的心理的內部模型，而這個內部模型與外部世界的“關係結構”具有相似性；反過來，這種關係結構允許人們通過內部模型的操作來進行推理和對物理世界進行預言。具體來說，“模型表達事態，因而模型的結構不像命題表達結構那樣是任意的，它具有直接的表達功能或類比作用。模型的結構反映了世界的相應事態的有關方麵”[7]。在這裏，約翰遜-萊爾德等人的“關係結構”就是一種空間關係結構。他們假設人們進行推理操作的是外部事物的結構特征（各要素在問題狀態空間中的相互關係），而非語言（陳述命題的語言）的結構特征。這樣，即使是演繹推理過程也是由一個視覺—空間信息加工過程來實現的。而且因為右腦的空間特征更為明顯，約翰遜-萊爾德（1994）甚至主張右腦以及頂葉也參與了推理活動。[8]這一觀點顯然與那種認為右腦在模型化推理中占有更重要地位的觀點，是相互印證的。[9]

那麽，“拓撲”“場”“映射”“狀態空間變換”等術語對我們有什麽啟示，早期的格式塔心理學家已經注意到視知覺的拓撲性質和場的性質。這些性質包括所謂“同胚”（homeomorphism）“同倫”（homotopy）“同構”（isomorphic）等方麵。[10]P.丘奇蘭德在《認知神經生物學中的某些簡化策略》一文中認為，大腦結構中的一些相互聯係的神經元層，其作用不是符號加工，而是空間坐標變換。他依據視知覺的拓撲性質、丘腦地形圖的映射，以及大腦感覺—運動皮層的“全息圖”性質，認為從感覺空間到大腦狀態實際上就是從一個神經狀態空間中的一些點到另一個神經狀態空間中的一些點的坐標變換，其結果是形成不同層次的所謂“拓撲形態映射圖”。（見圖11-1）並認為這種拓撲形態映射圖為理解神經係統的認知活動提供了強有力的、適用性極廣的工具。

圖11-1 用相鄰拓撲形態映射圖所做的坐標變換[11]

P.丘奇蘭德的觀點可以給我們一些方法論的啟示，即坐標變換的機製以及由此構成的分層的拓撲形態映射圖可能更多地分布於從視覺通道通往大腦右半球的整個神經係統區域當中。隻有在右腦所呈現的圖像世界裏，拓撲形態映射圖才能達到它的最大化表征。當然這一想法仍有賴於認知神經科學研究成果的證實。