<p>長期以來，科學家和哲學家一直在努力解釋大腦如何產(chǎn)生有意識的體驗。 有些人懷疑科學的客觀工具是否能夠處理如此主觀的現(xiàn)象。 即便如此，研究人員已經(jīng)開始確定伴隨意識而來的大腦活動變化，并且他們對意識進化的原因也有了一些有趣的想法。</p> <p><br />大腦如何從數(shù)十億個神經(jīng)細胞的電活動中喚起有意識的意識，仍然是生命中懸而未決的重大問題之一。</p> <p>&nbsp;</p> <p>我們每個人都知道我們有意識，有思想、知覺和感覺，但我們無法向任何人證明這一點。 只有我們才能接觸到讓我們體驗?zāi)切┧枷搿⒅X和感受的神秘本質(zhì)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在 1990 年代，哲學家大衛(wèi)&middot;查默斯 (David Chalmers) 將這種無法接受外部客觀審查的情況描述為意識的&ldquo;難題&rdquo;。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他提出，對于科學家來說，一項更容易解決的任務(wù)是它的&ldquo;神經(jīng)關(guān)聯(lián)&rdquo;&mdash;&mdash;當人們有意識體驗時，大腦活動在何處以及如何發(fā)生變化。</p> <p>&nbsp;</p> <p>除了好奇之外，科學家們最有可能被激發(fā)去發(fā)現(xiàn)意識的神經(jīng)關(guān)聯(lián)，以幫助診斷和治療意識障礙，例如持續(xù)性植物人狀態(tài)和一些精神疾病。</p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <p><strong><span class="h1">意識的三個維度</span></strong></p> <p><br />意識有幾個不同的維度可以衡量。 其中最重要的三個是：</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">覺醒或生理喚醒</span></strong></p> <p><br />意識或有意識的心理體驗的能力，包括思想、感覺和知覺</p> <p><br />感官組織，或者不同的感知和更抽象的概念如何交織在一起以創(chuàng)造無縫的意識體驗。</p> <p><br />這三個維度相互作用，時時刻刻產(chǎn)生我們的整體意識狀態(tài)。 例如，當我們完全清醒時，我們處于高度意識狀態(tài)，但當我們在晚上漸漸入睡時，清醒和意識都會減弱。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在 REM（快速眼動）睡眠期間意識和生理覺醒恢復(fù)，這是最有可能發(fā)生生動夢境的時候。 但這些感官體驗大多與外部刺激脫節(jié)，與清醒時將我們錨定在現(xiàn)實中的概念脫節(jié)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>以類似的方式，改變的意識狀態(tài)，例如由迷幻藥或低氧水平引起的意識狀態(tài)，涉及正常水平的覺醒但混亂的感官體驗。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這些可能包括聲音、氣味或視覺的幻覺，但也包括聯(lián)覺，通常是離散的感官之間存在串擾，例如喚起視覺體驗的聲音。</p> <p>&nbsp;</p> <p>處于昏迷或麻醉狀態(tài)的人的覺醒和意識水平甚至可能低于非快速眼動睡眠期間的水平。</p> <p>&nbsp;</p> <p>與此同時，在一種奇怪的混合意識狀態(tài)下，被稱為反應(yīng)遲鈍的覺醒綜合癥，或植物人狀態(tài)，患者每天都會經(jīng)歷睡眠和清醒的循環(huán)，但沒有任何意識跡象。</p> <p>&nbsp;</p> <p>盡管他們長時間睜著眼睛，但他們不會表現(xiàn)出對外部刺激的行為反應(yīng)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>其中一些患者將恢復(fù)有限的意識跡象，稱為&ldquo;最低意識狀態(tài)&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>例如對指令做出反應(yīng)或用眼睛跟隨移動物體的能力。</p> <p><br /><strong><span class="h1">意識的神經(jīng)關(guān)聯(lián)</span></strong></p> <p><br />處于不同意識狀態(tài)的患者提供了關(guān)于意識的神經(jīng)關(guān)聯(lián)的重要線索。</p> <p>&nbsp;</p> <p>功能磁共振成像 (fMRI) 和腦電圖 (EEG) 等技術(shù)揭示了伴隨這些狀態(tài)的神經(jīng)活動。</p> <p>&nbsp;</p> <p>科學家通過功能連接的測量來檢測活動模式，使用統(tǒng)計技術(shù)來揭示大腦不同部位神經(jīng)事件時間之間的相關(guān)性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>例如，這揭示了涉及工作記憶、注意力和走神的大腦區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>當他們將來自 fMRI 和腦電圖的數(shù)據(jù)結(jié)合起來時，研究人員發(fā)現(xiàn)大腦深處的活動，在丘腦中，在清醒期間與默認模式網(wǎng)絡(luò)中的活動同步變化。</p> <p>&nbsp;</p> <p>丘腦的運作就像一個感覺中繼站，而默認模式網(wǎng)絡(luò)是大腦皮層（大腦的最外層）內(nèi)區(qū)域的集合，這些區(qū)域與走神和自我意識密切相關(guān)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>相比之下，在非快速眼動睡眠和麻醉期間，丘腦與默認模式網(wǎng)絡(luò)和參與注意力的皮層網(wǎng)絡(luò)之間的功能連接中斷。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在意識障礙中，研究人員可以看到影響意識的功能連接性降低和物理損傷</p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <p><strong><span class="h1">皮層和大腦深部結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系。</span></strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>這證明了這些連接對于維持整個大腦的清醒和信息交換是多么重要。</p> <p><br /><strong><span class="h1">大腦活動的地形</span></strong></p> <p><br />盡管我們對意識的神經(jīng)相關(guān)性的理解有所進步，但是醫(yī)生仍然難以診斷無法對問題或命令做出反應(yīng)的患者。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他們無法判斷這樣的患者是完全無意識、有意識但與外部刺激脫節(jié)，還是有意識并意識到他們的環(huán)境，但無法做出反應(yīng)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>最近在 Nature Communications 上報道的一種全新方法可能會提供一種評估此類患者清醒度、意識和感覺組織的方法。</p> <p>&nbsp;</p> <p>新技術(shù)不是記錄特定大腦區(qū)域或區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的活動，而是測量整個大腦活動的梯度。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這類似于在地圖上記錄地形的陡度，以及該陡度如何隨時間變化，而不僅僅是道路、城鎮(zhèn)和村莊的位置。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這種研究大腦活動的創(chuàng)新方法考慮了功能幾何形狀如何塑造時間動態(tài)，并考慮到每個區(qū)域和網(wǎng)絡(luò)都具有多種功能和連接這一事實。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;意識是復(fù)雜的，研究它就像解決一個亂七八糟的魔方。&rdquo;第一作者、密歇根大學醫(yī)學院麻醉學系研究助理教授 Zirui Huang 博士說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;如果你只看一個表面，你可能會對它的組織方式感到困惑。 你需要從各個方面來解決這個難題。&rdquo;他補充道。</p> <p><br /><strong><span class="h1">意識的三個梯度</span></strong></p> <p><br /><strong>Huang 博士和他的同事研究了神經(jīng)活動的梯度&mdash;&mdash;由 fMRI 測量&mdash;&mdash;如何隨著意識的三個主要維度而變化：</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">喚醒能力或覺醒意識</span></strong></p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>感覺統(tǒng)合。</strong></span></p> <p><br />研究人員利用了現(xiàn)有的 fMRI 數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是清醒的、處于麻醉狀態(tài)、處于所謂的植物人狀態(tài)&mdash;&mdash;被稱為&ldquo;反應(yīng)遲鈍的清醒綜合癥&rdquo;&mdash;&mdash;或被診斷為精神分裂癥等精神病的人的大腦記錄的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他們發(fā)現(xiàn)了一個活動梯度，該梯度對應(yīng)于從視覺和默認模式區(qū)域延伸到涉及注意力的網(wǎng)絡(luò)的喚醒水平的變化。</p> <p>&nbsp;</p> <p>另一個梯度隨著意識的變化而變化，從涉及感知和行動的區(qū)域延伸到負責信息整合和抽象概念形成的區(qū)域。</p> <p>&nbsp;</p> <p>第三個梯度與感覺組織有關(guān)，跨越視覺系統(tǒng)和有助于控制運動的軀體運動皮層。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們證明了人類意識的中斷&mdash;&mdash;由于藥理學、神經(jīng)病理學或精神病學原因&mdash;&mdash;與一種或多種主要皮質(zhì)梯度的退化有關(guān)，具體取決于狀態(tài)。&rdquo;黃博士指出。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他告訴《今日醫(yī)學新聞》，一些無法以任何方式做出反應(yīng)的患者可能仍有意識。 &ldquo;因此，開發(fā)獨立于行為和任務(wù)的評估方法非常重要。&rdquo;他說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;根據(jù)我們的工作，皮質(zhì)梯度測量有可能降低這些患者意識臨床評估的不確定性。&rdquo;他補充說。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">經(jīng)顱磁刺激</span></strong></p> <p><br />像黃博士這樣的科學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多關(guān)于它的神經(jīng)相關(guān)性，但他們的發(fā)現(xiàn)并沒有揭示大腦如何產(chǎn)生意識&mdash;&mdash;這個&ldquo;難題&rdquo;。</p> <p>&nbsp;</p> <p>其他科學家認為，要想更多地了解意識的起因，就必須操縱大腦活動，看看會發(fā)生什么。</p> <p>&nbsp;</p> <p>經(jīng)顱磁刺激 (TMS) 是一種非侵入性技術(shù)，可以以嚴格控制的方式改變大腦活動。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該技術(shù)涉及通過靠近參與者頭部的導(dǎo)電線圈傳遞強電脈沖，產(chǎn)生短暫的磁脈沖，在最靠近線圈的大腦部分引起電活動。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這會增強直徑僅幾厘米的區(qū)域內(nèi)數(shù)百萬個神經(jīng)元的電活動。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在清醒的參與者中，TMS 脈沖會觸發(fā)跨多個皮層區(qū)域的復(fù)雜活動鏈，而在非快速眼動睡眠中，相同的脈沖會產(chǎn)生更短暫、更局部的效果。</p> <p>&nbsp;</p> <p>然而，在快速眼動睡眠期間，脈搏會喚起一種類似于完全清醒的人大腦中所見的活動模式。</p> <p>&nbsp;</p> <p>有趣的是，在清醒但處于植物人狀態(tài)的患者中，TMS 會引起短暫的局部效應(yīng)，類似于健康人在非 REM 睡眠期間所見的效應(yīng)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但在清醒的、最低意識的患者的大腦中，TMS 會引起與健康、清醒的人相似的反應(yīng)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>因此，研究人員得出結(jié)論，大腦區(qū)域之間交流的復(fù)雜性和空間范圍會隨著清醒和意識的水平而減弱</p> <p>落下。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">意識理論</span></strong></p> <p><br />盡管我們對意識的神經(jīng)相關(guān)性的理解有所進步，但問題仍然存在：意識是如何從大腦活動中產(chǎn)生的？</p> <p>&nbsp;</p> <p>科學家們提出了幾種理論。 兩個突出的想法是全局神經(jīng)元工作空間理論 (GNWT) 和綜合信息理論 (IIT)。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">全局神經(jīng)元工作空間</span></strong></p> <p><br />簡而言之，GNWT 提出存在一個跨越大腦的遠程連接網(wǎng)絡(luò)，稱為全局工作空間。</p> <p>&nbsp;</p> <p>當神經(jīng)信息能夠訪問這個工作空間時，它就會變得有意識，這使得它可以在整個大腦中傳播，包括記憶、感知、運動輸出和注意力的專門中樞。</p> <p>&nbsp;</p> <p>至關(guān)重要的是，當獲得對全局工作空間的訪問權(quán)限時，對于感官數(shù)據(jù)的特定解釋是&ldquo;贏家通吃&rdquo;的情況。</p> <p>&nbsp;</p> <p>根據(jù)新澤西州普林斯頓神經(jīng)科學研究所心理學和神經(jīng)科學教授 Michael Graziano 教授以及加利福尼亞州歐文市查普曼大學克里恩健康與行為科學學院助理教授 AaronSchurger 博士的說法，這解釋了，例如， &ldquo;雙穩(wěn)態(tài)&rdquo;視錯覺。</p> <p>&nbsp;</p> <p>其中的兩個例子是內(nèi)克立方體和人臉花瓶錯覺，其中有意識的意識在對相同感官數(shù)據(jù)的兩種不同解釋之間切換。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">綜合資訊</span></strong></p> <p><br />大腦區(qū)域之間的信息交流和整合是許多意識理論的核心。</p> <p>&nbsp;</p> <p>其中之一，IIT，使用一個復(fù)雜的方程式來計算一個實體的意識程度，根據(jù)它整合信息的程度。</p> <p>&nbsp;</p> <p>根據(jù)方程式，即使是沒有生命的物體，如巖石和茶壺，也有一絲意識。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這與泛心論的哲學理論一致，泛心論認為意識是所有物理系統(tǒng)的基本屬性。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">控制注意力是什么感覺</span></strong></p> <p><br />格拉齊亞諾教授對所有這些意識理論都有疑問。 他爭辯說，它們甚至不能被稱為理論，因為它們實際上并沒有解釋意識，它們只是描述了意識。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他將此比作牛頓萬有引力定律（計算引力的方程式）與愛因斯坦廣義相對論（解釋引力的實際含義）之間的區(qū)別。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Graziano 教授自己的意識理論，注意力圖式理論，或 AST，并沒有聲稱已經(jīng)解決了意識的難題，而是試圖解釋為什么我們相信我們是有意識的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>根據(jù) AST，動物大腦進化出了一種模型&mdash;&mdash;或圖式&mdash;&mdash;它們當前的注意力狀態(tài)，它們可以用來預(yù)測和控制它們持續(xù)的注意力焦點。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了控制我們的身體，大腦使用我們四肢的內(nèi)部模型、它們在空間中的位置以及它們的工作方式。 Graziano 教授認為注意力的控制沒有什么不同。</p> <p>&nbsp;</p> <p>更重要的是，他認為注意力圖式會讓人們相信他們有一種內(nèi)在本質(zhì)&mdash;&mdash;意識&mdash;&mdash;可以讓他們集中注意力。</p> <p>無內(nèi)容意識</p> <p><br />令人驚奇的是，專業(yè)的冥想者可能能夠達到一種純粹的意識狀態(tài)，沒有任何思想、知覺、感覺，甚至沒有自我、時間或空間的感覺。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這種特殊的意識狀態(tài)為意識的神經(jīng)關(guān)聯(lián)提供了更多線索。</p> <p>&nbsp;</p> <p>德國弗萊堡大學的研究人員使用腦電圖研究一位前佛教僧侶的大腦，他將此描述為&ldquo;清晰、有意識的開放&rdquo;。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他們發(fā)現(xiàn)無內(nèi)容意識與 alpha 波的急劇下降和 theta 波的增加有關(guān)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>感覺皮層和背側(cè)注意力網(wǎng)絡(luò)的活動也存在脫鉤，但注意力網(wǎng)絡(luò)本身的活動很強。 同時，默認模式網(wǎng)絡(luò)的活動有所下降。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Graziano 教授說冥想中的無內(nèi)容意識可能符合他的理論中描述的注意力預(yù)測模型。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>