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环球科学@意识是什么？延续数千年的谜题，正在接近破解环球科学2020-07-24 10:36:530阅

意识就是你的一切体验 。 它是在你脑中挥之不去的那个旋律 ， 是巧克力慕斯的香甜 ， 是牙齿的一阵阵疼痛 ， 是你对孩子深切的爱 ， 也是因明白这一切感觉终将消逝而产生的痛苦 。
这些感受来源和本质有时候被称为感质（qualia） ， 从古至今一直困扰着人类 。 以塔夫斯大学（Tufts University）的丹尼尔·丹尼特（Daniel Dennett）为代表的很多现代分析哲学家声称 ， 意识只是一种幻觉 ， 因为他们认为 ， 意识的存在与他们所坚信的机械的物质宇宙完全无法兼容 。 换句话说 ， 他们或是认为感质不存在 ， 或是认为这从根本上不是一个可以被科学系统研究的话题 。
假如这种说法是正确的 ， 我就没必要在这里长篇累牍了 。 我唯一需要做的就是 ， 解释为何你、我以及几乎所有人都如此确信自己拥有感情 。 可是假如我现在牙肿了 ， 就算有一个无懈可击的论述能说服我相信我的所有感觉都只是一种臆想 ， 也无法减轻我的半分痛苦 。 所以 ， 对这种放弃理解意识的态度 ， 我个人实在难以接受 ， 下面我会继续聊聊我的看法 。
大部分学者均认可意识的存在 ， 并尝试去理解意识和能被科学描述的客观世界之间的联系 。 数十年前 ， 我和弗朗西斯·克里克（Francis Crick ， 1962年诺贝尔生理学或医学奖得主）决定 ， 先把从亚里士多德时代就开始的关于意识问题的哲学讨论放在一边 ， 而是去寻找意识的物理证据 。 在高度活跃的大脑中 ， 到底是什么产生了意识？一旦我们能够理解这一点 ， 我们离终极答案就会更近一步 。
我们特别关注的是意识相关神经区（neuronal correlates of consciousness ， 简称NCC） ， 即可以产生任何意识体验的最小神经机制 。 例如 ， 牙疼的感觉出现时 ， 你的大脑里有哪些过程是必然要发生的？是不是一定有某些神经细胞要以特殊的频率放电？是否存在一群特殊的“意识神经元”必定会被激活？这些细胞位于大脑的哪些区域？
意识相关神经区
定义意识相关神经区——NCC时 ， 修饰词“最小”十分重要 。 毕竟大脑整体就可以视为一个NCC ， 它每天都产生各种感受 。 但意识的所在地或许可以被更精确地定位 。 比如说脊髓 ， 它是脊柱内一束一英尺半（约0.5米）长的神经组织 ， 包含了约10亿个神经细胞 。 当一个人颈部受伤导致脊髓严重损坏后 ， 伤者的腿部、手臂和躯干将完全瘫痪 ， 无法控制自己的肠道和膀胱 ， 并失去身体感觉 。 然而这些瘫痪病人依然能够体验生活的方方面面——他们能看、能听、能闻 ， 拥有情绪和记忆 ， 和受伤之前并没有区别 。
我们再来看看脑干 ， 即大脑后下方的“小脑” 。 从演化角度来看 ， 脑干是最古老的脑结构之一 ， 在运动控制、姿态调整、产生连贯动作等方面扮演重要角色 。 不管是弹钢琴、打字、滑冰 ， 还是攀岩 ， 这些行为都需要脑干参与其中 。 脑干中有大脑里最复杂的神经元——浦肯野细胞（Purkinje cell） ， 这种细胞的树突数量丰富 ， 像扇形珊瑚一样 ， 而且有着复杂的电活动 。 小脑也是神经元数量最多的脑结构 ， 约有690亿个神经元（以星形的小脑颗粒细胞为主） ， 是大脑其他区域总和的4倍 。
假如脑干由于中风或手术意外遭到部分损毁 ， 人的意识会发生什么变化呢？几乎没有变化！尽管脑干受损的患者在生活上有诸多不便 ， 如无法连贯演奏钢琴或敲键盘等 ， 但他们从没有抱怨过意识受到影响 。 他们依然可以听、看和感受一切 ， 拥有自我意识 ， 能回忆和形成记忆 。 就算是出生时就缺少脑干的残疾人 ， 其意识体验和正常人也没有显著区别 。
也就是说 ， 脑干的结构虽然复杂 ， 但它的功能和主观体验无关 。 为什么呢？从脑干的回路结构 ， 我们可以得到重要的线索 。 脑干的回路极度均一和并行 ， 就像一节节并联的电池一样 。 整个脑干几乎是一个严格的前馈回路（feed-forward circuit） ， 一组神经元连向下一组神经元 ， 然后是再下一组神经元 。 脑干内没有可让神经信号来回传递的复杂环路（由于意识的产生需要一定时间 ， 大部分理论学家都推断这与大脑回路中复杂的反馈环路有关） 。 而且根据功能 ， 脑干可被划分为数百个甚至更多的独立计算模块 。 所有模块并行处理信号 ， 各自的输入和输出互不影响 ， 控制着对应的不同运动或认知系统 。 脑干的不同系统之间几乎没有交互 ， 而信息交互却是意识产生必不可少的另一个特征 。
回顾对脊髓和脑干的分析 ， 我们认识到 ， 有神经活动的部位并不一定就是意识的“栖息地” 。 除了神经活动 ， 要产生意识还需要满足其他条件 。 构成大脑皮层的灰质就满足这些条件 。 灰质是拥有层状结构的复杂神经组织 ， 展开后面积与一张14寸的比萨饼（直径约0.36米）相当 。 两片这样的层状组织在高度折叠后 ， 与它们的“通信纤维”——白质一起 ， 被包裹在颅骨内 。 所有已知的证据均显示 ， 新皮层是感受的源头 。
我们甚至还能进一步定位 。 例如 ， 有的实验让受试者的左右眼看向不同的图像 。 假如你的左眼只能看到唐纳德·特朗普（Donald Trump）的照片 ， 而右眼只能看到希拉里·克林顿（Hillary Clinton）的照片 ， 你会看到什么呢？一种猜测是 ， 你会看到特朗普和克林顿的某种奇怪叠加 。 但事实上 ， 你会看到特朗普几秒钟 ， 然后这幅图像会消失 ， 克林顿的图像取而代之 ， 再过几秒 ， 视觉感受又会再次切换 。 两张照片会永不停息地相互交替 ， 这个现象被神经科学家称为“双眼竞争”（binocular rivalry） 。 由于你的大脑接受的视觉输入模棱两可 ， 它无法判断这到底是特朗普 ， 还是克林顿？


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