長期以來,科學家和哲學家一直在努力解釋大腦如何產生有意識的體驗。有些人懷疑科學的客觀工具是否能夠處理如此主觀的現象。即便如此,研究人員已經開始確定伴隨意識而來的大腦活動變化,並且他們對意識進化的原因也有了一些有趣的想法。
大腦如何從數十億個神經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。 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那些思想、知覺和感受的神秘本質。
在 1990 年代,哲學家 David Chalmers 將這種無法接受外部客觀審查的情況描述為意識的“難題”。 他提出,對於科學家來說,一項更容易解決的任務是它的“神經關聯 neural correlates”——當人們有意識體驗時,大腦活動在何處以及如何發生變化。除了好奇之外,科學家們最有可能被激發去發現意識的神經關聯,以幫助診斷和治療意識障礙,例如持續性植物人狀態和一些精神疾病。
意識的三個維度
意識有幾個不同的維度可以衡量。其中最重要的三個是:
。覺醒或生理喚醒
。意識或有意識的心理體驗的能力,包括思想、感覺和知覺
。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造無縫的意識體驗。
這三個維度相互作用,時時刻刻產生我們的整體意識狀態。例如,當我們完全清醒時,我們處於高度意識狀態,但當我們在晚上漸漸入睡時,清醒和意識都會減弱。
在 REM(快速眼動)睡眠期間意識和生理覺醒恢復,這是最有可能發生生動夢境的時候。但這些感官體驗大多與外部刺激脫節,與清醒時將我們錨定在現實中的概念脫節。
以類似的方式,改變的意識狀態,例如由迷幻藥或低氧水平引起的意識狀態,涉及正常水平的覺醒但混亂的感官體驗。 這些可能包括聲音、氣味或視覺的幻覺,但也包括聯覺,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。 處於昏迷或麻醉狀態的人的覺醒和意識水平甚至可能低於非快速眼動睡眠期間的水平。
與此同時,在一種奇怪的混合意識狀態下,被稱為反應遲鈍的覺醒綜合症 unresponsive wakefulness syndrome,或植物人狀態,患者每天都會經歷睡眠和清醒的循環,但沒有任何意識跡象。 儘管他們長時間睜著眼睛,但他們不會表現出對外部刺激的行為反應。 其中一些患者將恢復有限的意識跡象,稱為“最低意識狀態 minimally conscious state ”,例如對指令做出反應或用眼睛跟隨移動物體的能力。
意識的神經關聯
處於不同意識狀態的患者提供了關於意識的神經關聯的重要線索。 功能磁共振成像 magnetic resonance imaging (fMRI) 和腦電圖 electroencephalography (EEG) 等技術揭示了伴隨這些狀態的神經活動。 科學家通過功能連接的測量來檢測活動模式,使用統計技術來揭示大腦不同部位神經事件時間之間的相關性。 例如,這揭示了涉及工作記憶、注意力和走神的大腦區域網絡。
當他們將來自 fMRI 和腦電圖的數據結合起來時,研究人員發現大腦深處的丘腦 thalamus 活動在清醒期間隨著默認模式網絡中的活動而變化。 丘腦的運作就像一個感覺中繼站,而默認模式網絡是大腦皮層 cortex(大腦的最外層)內區域的集合,這些區域與走神和自我意識密切相關。
相比之下,在非快速眼動睡眠和麻醉期間,丘腦與默認模式網絡和涉及注意力的皮層網絡之間的功能連接中斷。 在意識障礙中,研究人員可以看到影響皮層和大腦深部結構之間連接的功能連接減少和物理損傷。 這證明了這些連接對於維持整個大腦的清醒和信息交換是多麼重要。
大腦活動的地形
儘管我們對意識的神經相關性的理解有所進步,但是醫生仍然難以診斷無法對問題或命令做出反應的患者。 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,還是有意識並意識到他們的環境,但無法做出反應。 最近在” Nature Communications “上報導的一種全新方法可能會提供一種方法來評估此類患者的清醒度、意識和感覺組織。
新技術不是記錄特定大腦區域或區域網絡的活動,而是測量整個大腦活動的梯度。 這類似於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、城鎮和村莊的位置。 這種研究大腦活動的創新方法考慮了功能幾何形狀如何塑造時間動態,並考慮到每個區域和網絡都具有多種功能和連接這一事實。
“意識是複雜的,研究它就像解決一個亂七八糟的魔方,”第一作者、密歇根大學醫學院麻醉學系研究 the University of Michigan Medical School Department of Anesthesiology助理教授 Zirui Huang 博士說。 “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,”他補充道。
意識的三個梯度
Huang 博士和他的同事研究了神經活動的梯度——由 fMRI 測量——如何隨著意識的三個主要維度而變化:
。喚醒能力或覺醒
。意識
。感覺統合。
研究人員利用了現有的 fMRI 數據,這些數據是清醒的、處於麻醉狀態、處於所謂的植物人狀態(稱為“反應遲鈍的覺醒綜合徵 unresponsive wakefulness syndrome”)或被診斷為精神分裂症等精神病的人的大腦記錄的。
他們發現了一個活動梯度,該梯度對應於從視覺和默認模式區域延伸到涉及注意力的網絡的喚醒水平的變化。 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域延伸到負責信息整合和抽象概念形成的區域。 第三個梯度,與感覺組織有關,跨越視覺系統和軀體運動。
“我們證明了人類意識的中斷——由於藥理學、神經病理學或精神病學原因——與一種或多種主要皮質梯度的退化有關,具體取決於狀態,”黃博士指出。 他告訴“Medical News Today”,一些無法以任何方式做出反應的患者可能仍有意識。 “因此,開發獨立於行為和任務的評估方法非常重要,”他說。 “根據我們的工作,皮質梯度測量有可能降低這些患者意識臨床評估的不確定性,”他補充道。
經顱磁刺激Transcranial magnetic stimulation (TMS)
像Huang博士這樣的科學家已經發現了很多關於它的神經相關性,但他們的發現並沒有揭示大腦如何產生意識——這個“難題”。 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,看看會發生什麼。
該技術涉及通過靠近參與者頭部的導電線圈傳遞強電脈衝,產生短暫的磁脈衝,在最靠近線圈的大腦部分引起電活動。 這會增強直徑僅幾厘米的區域內數百萬個神經元的電活動。 在清醒的參與者中,TMS 脈衝會觸發跨多個皮層區域的複雜活動鏈,而在非快速眼動睡眠中,相同的脈衝會產生更短暫、更局部的效果。
然而,在快速眼動睡眠期間,脈搏會喚起一種類似於完全清醒的人大腦中所見的活動模式。 有趣的是,在清醒但處於植物人狀態的患者中,TMS 會引起短暫的局部效應,類似於健康人在非 REM 睡眠期間所見的效應。 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。 因此,研究人員得出結論,隨著清醒程度和意識水平的下降,大腦區域之間交流的複雜性和空間範圍也會減弱。
意識理論
儘管我們對意識的神經相關性的理解有所進步,但問題仍然存在:意識是如何從大腦活動中產生的?
科學家們提出了幾種理論。 兩個突出的想法是全局神經元工作空間理論 global neuronal workspace theory (GNWT) 和綜合信息理論 integrated information theory(IIT)。
全局神經元工作空間Global neuronal workspace
簡而言之,GNWT 提出存在一個跨越大腦的遠程連接網絡,稱為全局工作空間。 當神經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。 至關重要的是,當獲得對全局工作空間的訪問權限時,對於感官數據的特定解釋是“贏家通吃”的情況。
根據新澤西州普林斯頓神經科學研究所Princeton Neuroscience Institute, NJ 心理學和神經科學教授 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 the Crean College of Health and Behavioral Sciences at Chapman University in Irvine, CA 助理教授 Aaron Schurger 博士的說法,這解釋了,例如, “雙穩態 bistable”視錯覺。 其中的兩個例子是內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據的兩種不同解釋之間切換。
綜合資訊
大腦區域之間的信息交流和整合是許多意識理論的核心。 其中之一,IIT,使用一個複雜的方程式來計算一個實體的意識程度,根據它整合信息的程度。 根據方程式,即使是沒有生命的物體,如岩石和茶壺,也有一絲意識。 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的基本屬性。
控制注意力是什麼感覺
Graziano 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,因為它們實際上並沒有解釋意識,它們只是描述了意識。 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)之間的區別。 Graziano 教授自己的意識理論,注意力圖式理論 attention schema theory,或 AST,並沒有聲稱已經解決了意識的難題,而是試圖解釋為什麼我們相信我們是有意識的。
根據 AST,動物大腦進化出了一種模型——或圖式——它們當前的注意力狀態,它們可以用來預測和控制它們持續的注意力焦點。 為了控制我們的身體,大腦使用我們四肢的內部模型、它們在空間中的位置以及它們的工作方式。 Graziano 教授認為註意力的控制沒有什麼不同。 更重要的是,他認為註意力圖式會讓人們相信他們有一種內在本質——意識——可以讓他們集中註意力。
無內容意識
令人驚奇的是,專業的冥想者可能能夠達到一種純粹的意識狀態,沒有任何思想、知覺、感覺,甚至沒有自我、時間或空間的感覺。 這種特殊的意識狀態為意識的神經關聯提供了更多線索。 德國Freiburg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“清晰、有意識的開放”。
他們發現無內容意識與 alpha 波的急劇下降和 theta 波的增加有關。 感覺皮層和背側注意力網絡的活動也存在脫鉤,但注意力網絡本身的活動很強。同時,默認模式網絡的活動有所下降。 Graziano 教授說冥想中的無內容意識可能符合他的理論中描述的注意力預測模型。
他告訴 Medical News Today:
“我認為代表注意力本身屬性的注意力模型可以獨立構建,與你正在關注的事物無關。這可能確實是禪修者所說的無內容意識。我確實認為冥想本質上是練習使用你的注意力圖式。”
即使沒有思想、感覺或感覺,意識意識的神秘本質似乎仍然存在。
本書“The Mystery of Human Consciousness: How your mind constructs and controls reality” 是多年研究的成果。 在其中,涉及嘗試回答以下有趣的問題:
新生兒的意識從何而來?
人死後意識去哪兒了?
為什麼所有人死後都會看到不同的神靈?
我如何創造思想形態並讓它們為我工作?
信仰真的可以創造奇蹟嗎?
如果我們自己創造了所有的神會怎樣?
通靈會議如何運作?
如何將我需要的一切吸引到我的生活中?
如何清理和改善大腦?
。。。。。
作者認為這本書可幫助一些人改善了他們的生活並理解了現實是如何運作的。 作者相信奇蹟是真實存在的。 但它們根本不是來自神靈,而是來自我們自己,來自我們的意識。 他認為,沒有足夠的理論是不可能在實踐中取得成功的。 在這個時代,許多人在沒有足夠的知識基礎的情況下急於採取行動。 結果,錯誤和失望降臨在他們身上。 作者提醒到:別忘了Pythagoras跟埃及祭司研究了 22 年的魔法! 看看需要多少理論? 好吧,我真的試圖將我所有的理論以最簡潔易懂的形式融入本書。 在本書的最後,還有一些與意識打交道的實用技巧。