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<p>長期以來，科學(xué)家和哲學(xué)家一直在努力解釋大腦如何產(chǎn)生有意識(shí)的體驗(yàn)。 有些人懷疑科學(xué)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(shí)而來的大腦活動(dòng)變化，并且他們對(duì)意識(shí)進(jìn)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(gè)神經(jīng)細(xì)胞的電活動(dòng)中喚起有意識(shí)的意識(shí)，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(gè)人都知道我們有意識(shí)，有思想、知覺和感覺，但我們無法向任何人證明這一點(diǎn)。 只有我們才能接觸到讓我們體驗(yàn)?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(xué)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(shí)的&ldquo;難題&rdquo;。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他提出，對(duì)于科學(xué)家來說，一項(xiàng)更容易解決的任務(wù)是它的&ldquo;神經(jīng)關(guān)聯(lián)&rdquo;&mdash;&mdash;當(dāng)人們有意識(shí)體驗(yàn)時(shí)，大腦活動(dòng)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(xué)家們最有可能被激發(fā)去發(fā)現(xiàn)意識(shí)的神經(jīng)關(guān)聯(lián)，以幫助診斷和治療意識(shí)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(shí)的三個(gè)維度</span></strong></p> <p><br />意識(shí)有幾個(gè)不同的維度可以衡量。 其中最重要的三個(gè)是：</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">覺醒或生理喚醒</span></strong></p> <p><br />意識(shí)或有意識(shí)的心理體驗(yàn)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(shí)體驗(yàn)。</p> <p><br />這三個(gè)維度相互作用，時(shí)時(shí)刻刻產(chǎn)生我們的整體意識(shí)狀態(tài)。 例如，當(dāng)我們完全清醒時(shí)，我們處于高度意識(shí)狀態(tài)，但當(dāng)我們?cè)谕砩蠞u漸入睡時(shí)，清醒和意識(shí)都會(huì)減弱。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在 REM（快速眼動(dòng)）睡眠期間意識(shí)和生理覺醒恢復(fù)，這是最有可能發(fā)生生動(dòng)夢(mèng)境的時(shí)候。 但這些感官體驗(yàn)大多與外部刺激脫節(jié)，與清醒時(shí)將我們錨定在現(xiàn)實(shí)中的概念脫節(jié)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>以類似的方式，改變的意識(shí)狀態(tài)，例如由迷幻藥或低氧水平引起的意識(shí)狀態(tài)，涉及正常水平的覺醒但混亂的感官體驗(yàn)。</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?dāng)_，例如喚起視覺體驗(yàn)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(shí)水平甚至可能低于非快速眼動(dòng)睡眠期間的水平。</p> <p>&nbsp;</p> <p>與此同時(shí)，在一種奇怪的混合意識(shí)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(huì)經(jīng)歷睡眠和清醒的循環(huán)，但沒有任何意識(shí)跡象。</p> <p>&nbsp;</p> <p>盡管他們長時(shí)間睜著眼睛，但他們不會(huì)表現(xiàn)出對(duì)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(shí)跡象，稱為&ldquo;最低意識(shí)狀態(tài)&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>例如對(duì)指令做出反應(yīng)或用眼睛跟隨移動(dòng)物體的能力。</p> <p><br /><strong><span class="h1">意識(shí)的神經(jīng)關(guān)聯(lián)</span></strong></p> <p><br />處于不同意識(shí)狀態(tài)的患者提供了關(guān)于意識(shí)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(dòng)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>科學(xué)家通過功能連接的測(cè)量來檢測(cè)活動(dòng)模式，使用統(tǒng)計(jì)技術(shù)來揭示大腦不同部位神經(jīng)事件時(shí)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(dāng)他們將來自 fMRI 和腦電圖的數(shù)據(jù)結(jié)合起來時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)大腦深處的活動(dòng)，在丘腦中，在清醒期間與默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)中的活動(dòng)同步變化。</p> <p>&nbsp;</p> <p>丘腦的運(yùn)作就像一個(gè)感覺中繼站，而默認(rèn)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(shí)密切相關(guān)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>相比之下，在非快速眼動(dòng)睡眠和麻醉期間，丘腦與默認(rèn)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(shí)障礙中，研究人員可以看到影響意識(shí)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(duì)于維持整個(gè)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(dòng)的地形</span></strong></p> <p><br />盡管我們對(duì)意識(shí)的神經(jīng)相關(guān)性的理解有所進(jìn)步，但是醫(yī)生仍然難以診斷無法對(duì)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(shí)、有意識(shí)但與外部刺激脫節(jié)，還是有意識(shí)并意識(shí)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(bào)道的一種全新方法可能會(huì)提供一種評(píng)估此類患者清醒度、意識(shí)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(dòng)，而是測(cè)量整個(gè)大腦活動(dòng)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(shí)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(dòng)的創(chuàng)新方法考慮了功能幾何形狀如何塑造時(shí)間動(dòng)態(tài)，并考慮到每個(gè)區(qū)域和網(wǎng)絡(luò)都具有多種功能和連接這一事實(shí)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;意識(shí)是復(fù)雜的，研究它就像解決一個(gè)亂七八糟的魔方。&rdquo;第一作者、密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院麻醉學(xué)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(gè)表面，你可能會(huì)對(duì)它的組織方式感到困惑。 你需要從各個(gè)方面來解決這個(gè)難題。&rdquo;他補(bǔ)充道。</p> <p><br /><strong><span class="h1">意識(shí)的三個(gè)梯度</span></strong></p> <p><br /><strong>Huang 博士和他的同事研究了神經(jīng)活動(dòng)的梯度&mdash;&mdash;由 fMRI 測(cè)量&mdash;&mdash;如何隨著意識(shí)的三個(gè)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(shí)</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(gè)活動(dòng)梯度，該梯度對(duì)應(yīng)于從視覺和默認(rèn)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(gè)梯度隨著意識(shí)的變化而變化，從涉及感知和行動(dòng)的區(qū)域延伸到負(fù)責(zé)信息整合和抽象概念形成的區(qū)域。</p> <p>&nbsp;</p> <p>第三個(gè)梯度與感覺組織有關(guān)，跨越視覺系統(tǒng)和有助于控制運(yùn)動(dòng)的軀體運(yùn)動(dòng)皮層。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們證明了人類意識(shí)的中斷&mdash;&mdash;由于藥理學(xué)、神經(jīng)病理學(xué)或精神病學(xué)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(xué)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(shí)。 &ldquo;因此，開發(fā)獨(dú)立于行為和任務(wù)的評(píng)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(cè)量有可能降低這些患者意識(shí)臨床評(píng)估的不確定性。&rdquo;他補(bǔ)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(xué)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(shí)&mdash;&mdash;這個(gè)&ldquo;難題&rdquo;。</p> <p>&nbsp;</p> <p>其他科學(xué)家認(rèn)為，要想更多地了解意識(shí)的起因，就必須操縱大腦活動(dòng)，看看會(huì)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(yán)格控制的方式改變大腦活動(dòng)。</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(qiáng)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(dòng)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這會(huì)增強(qiáng)直徑僅幾厘米的區(qū)域內(nèi)數(shù)百萬個(gè)神經(jīng)元的電活動(dòng)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在清醒的參與者中，TMS 脈沖會(huì)觸發(fā)跨多個(gè)皮層區(qū)域的復(fù)雜活動(dòng)鏈，而在非快速眼動(dòng)睡眠中，相同的脈沖會(huì)產(chǎn)生更短暫、更局部的效果。</p> <p>&nbsp;</p> <p>然而，在快速眼動(dòng)睡眠期間，脈搏會(huì)喚起一種類似于完全清醒的人大腦中所見的活動(dòng)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(huì)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(shí)的患者的大腦中，TMS 會(huì)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(huì)隨著清醒和意識(shí)的水平而減弱</p> <p>落下。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">意識(shí)理論</span></strong></p> <p><br />盡管我們對(duì)意識(shí)的神經(jīng)相關(guān)性的理解有所進(jìn)步，但問題仍然存在：意識(shí)是如何從大腦活動(dòng)中產(chǎn)生的？</p> <p>&nbsp;</p> <p>科學(xué)家們提出了幾種理論。 兩個(gè)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(jiǎn)而言之，GNWT 提出存在一個(gè)跨越大腦的遠(yuǎn)程連接網(wǎng)絡(luò)，稱為全局工作空間。</p> <p>&nbsp;</p> <p>當(dāng)神經(jīng)信息能夠訪問這個(gè)工作空間時(shí)，它就會(huì)變得有意識(shí)，這使得它可以在整個(gè)大腦中傳播，包括記憶、感知、運(yùn)動(dòng)輸出和注意力的專門中樞。</p> <p>&nbsp;</p> <p>至關(guān)重要的是，當(dāng)獲得對(duì)全局工作空間的訪問權(quán)限時(shí)，對(duì)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(xué)研究所心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)教授 Michael Graziano 教授以及加利福尼亞州歐文市查普曼大學(xué)克里恩健康與行為科學(xué)學(xué)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(cuò)覺。</p> <p>&nbsp;</p> <p>其中的兩個(gè)例子是內(nèi)克立方體和人臉花瓶錯(cuò)覺，其中有意識(shí)的意識(shí)在對(duì)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(shí)理論的核心。</p> <p>&nbsp;</p> <p>其中之一，IIT，使用一個(gè)復(fù)雜的方程式來計(jì)算一個(gè)實(shí)體的意識(shí)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(shí)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這與泛心論的哲學(xué)理論一致，泛心論認(rèn)為意識(shí)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(duì)所有這些意識(shí)理論都有疑問。 他爭(zhēng)辯說，它們甚至不能被稱為理論，因?yàn)樗鼈儗?shí)際上并沒有解釋意識(shí)，它們只是描述了意識(shí)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他將此比作牛頓萬有引力定律（計(jì)算引力的方程式）與愛因斯坦廣義相對(duì)論（解釋引力的實(shí)際含義）之間的區(qū)別。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Graziano 教授自己的意識(shí)理論，注意力圖式理論，或 AST，并沒有聲稱已經(jīng)解決了意識(shí)的難題，而是試圖解釋為什么我們相信我們是有意識(shí)的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>根據(jù) AST，動(dòng)物大腦進(jìn)化出了一種模型&mdash;&mdash;或圖式&mdash;&mdash;它們當(dāng)前的注意力狀態(tài)，它們可以用來預(yù)測(cè)和控制它們持續(xù)的注意力焦點(diǎn)。</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?cè)诳臻g中的位置以及它們的工作方式。 Graziano 教授認(rèn)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(rèn)為注意力圖式會(huì)讓人們相信他們有一種內(nèi)在本質(zhì)&mdash;&mdash;意識(shí)&mdash;&mdash;可以讓他們集中注意力。</p> <p>無內(nèi)容意識(shí)</p> <p><br />令人驚奇的是，專業(yè)的冥想者可能能夠達(dá)到一種純粹的意識(shí)狀態(tài)，沒有任何思想、知覺、感覺，甚至沒有自我、時(shí)間或空間的感覺。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這種特殊的意識(shí)狀態(tài)為意識(shí)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(xué)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(shí)的開放&rdquo;。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他們發(fā)現(xiàn)無內(nèi)容意識(shí)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(dòng)也存在脫鉤，但注意力網(wǎng)絡(luò)本身的活動(dòng)很強(qiáng)。 同時(shí)，默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)有所下降。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Graziano 教授說冥想中的無內(nèi)容意識(shí)可能符合他的理論中描述的注意力預(yù)測(cè)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(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>