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科学家找到“意识”的开关?

2014-07-11
意识开关
科学家找到“意识”的开关?
2014-07-11
自我鉴别、理性评论、切勿迷信

这一瞬间你丧失了意识,下一瞬间你又恢复了意识。研究者第一次实现了用电击大脑单独区域的方式将意识关闭。一个世纪以来,科学家已经探测了人类大脑的每一个角落,用电流刺激它甚至将其置于暂时不工作的状态等方式,探索大脑的功能。除了这一次,他们到目前为止从来都没能成功关闭过意识。

在七月初美国《新科学家》杂志发布的一项研究成果中,华盛顿乔治华盛顿大学的穆罕默德·可贝斯和他的同事描述到,他们怎么用刺激“屏状核”来控制一个女子的意识的。这个女子患有癫痫症,所以课题组用植入大脑深处的电极来记录不同大脑区域在癫痫发作时的信号。其中一个电极紧挨着屏状核,而这个区域从来没被刺激过。

纸片那么薄的“屏状核”,可能是大脑中的“乐团指挥家”

虽然这个实验只在一个人身上实现了,但是,这个发现表明有可能是一种被称作“屏状核”的地方,将分散的大脑功能组合在了一起,进而产生了思想、知觉和情感。这让我们对困扰了科学家和哲学家上千年的一个问题——意识是怎么产生的,有了更进一步的解释。

对大脑的研究理论比比皆是,但大多数认为,意识一定是包含了由几个层次的大脑网络共同作用而成,从而让人类将周围的环境统一起来进行感知,而不是从孤立的感官感知世界。

神经学先驱弗朗西斯·克里克(他早年的研究确认了DNA的结构)是这一理论流派的拥趸。就在2004年7月去世之前,他正在写一篇论文,论文的主要观点是,人类的意识需要一种类似于“乐团指挥家”角色的物质,将所有不同的内部和外部意识联系在一起。

他与西雅图艾伦脑科学研究所的克里斯托弗·科克一起提出假设认为,这个“乐团指挥家”需要快速整合信息,将穿越不同大脑区域的信息整合起来,并绑定在同一时间到达指定区域。例如,有关玫瑰花的味道和颜色的信息,以及花的名字和有关这朵花的记忆,可以共同将你带回那个手捧玫瑰花的记忆。

这两个科学家认为,这种薄薄的像个纸片结构的“屏状核”藏在大脑深处,它能完美地承担乐团指挥的工作。现在看来,克拉克和科克当时在从事一项旷世绝学。

测试癫痫病女子大脑,证实大脑意识“开关”存在

当课题组用高频率电流发出脉冲刺激这个区域,这名女子失去了意识。她停止了阅读,毫无表情地出现了“断片儿”,对观众和视觉指令毫无反应,甚至呼吸都变慢了。当刺激停止的一瞬间,她立刻恢复了意识并对刚发生的一切彻底失忆。同样的情况每次都出现在两天的数次测试中。

为了确认这些刺激除了影响该女子说话和动作,更重要的是能影响到她的意识,课题组在开始刺激大脑之前,让她重复说“马”这个词,并不断打响指。

如果刺激大脑干扰了与运动和语言相关的区域功能,她会在一瞬间同时停止活动和说话。但结果是,她说话的声音越来越轻,动作越来越小,直到完全进入无意识状态。因为在刺激发生和之后并没有癫痫症大脑特有的反应,因此课题组十分确认上述实验效果与癫痫无关。

可贝斯认为,上述结果可以表明“屏状核”在触发意识方面扮演了一种至关重要的角色。“我把它比作一辆汽车。”他说,“一辆在路上行驶的汽车有很多部分都要发挥作用,比如汽油、变速箱、发动机等,但是,你只能在一个地方转动钥匙,进而让所有其他部分共同‘开始’工作。所以当意识作为通过很多组织结构和网络共同工作才能完成复杂任务时,我们必须找到那个‘钥匙’。”

可贝斯的课题组发现,这个女人在丧失意识的时候,在大脑靠近前额和颅顶的参与意识产生的区域,伴随着脑电波的同步增强现象。

由于相似的脑电波出现在癫痫发作的症状中,可贝斯的课题组现在打算探索在低频刺激“屏状核”的情况下,能否将脑电波刺激回正常状态。或许尝试着让人类处于最低限度意识状态更有价值,他说:“为了将受试者拉出低意识状态,我们可能会尝试作进一步的刺激。”

单个案例研究受质疑,但不能否认潜在积极意义

在英国苏塞克斯大学攻读意识学的阿尼尔·赛斯警告说:“我们必须警惕从一个单独案例去理解人类行为,这个受试女子为了治疗癫痫曾经切除了一部分大脑海马组织,所以并不能代表一般的大脑。”

但是,他指出了这项研究的有趣之处,也就是“受试者始终保持清醒”这一点。“通常来讲,当我们探寻大脑意识状态时,都要将清醒和睡眠状态作为一个对比组,或者昏迷与植物人对比组,或者在麻醉状态下观察。”赛斯说,“所以从这个意义上来讲,尽管是一个单独的案例,但这项测试的潜在影响具有非常积极的导向,也就是单独有选择地调节意识时会发生什么。”

“弗朗西斯可能大喜过望。”科克说。克里克临终前,他的妻子告诉科克,克里克曾经出现了与他争论关于“屏状核”以及其与意识的联系这一问题的幻觉。

“最终,如果我们知道意识是如何产生的,以及哪一部分大脑承担了这个功能,那么我们就能理解谁拥有意识以及谁不可能拥有意识。”科克说,“机器人是否有意识?胚胎呢?猫、狗甚至虫子呢?这个研究不可思议地引人入胜,但是,它只是我们打算建设的‘意识’大厦的一块砖而已。”

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