人类意识的大脑模式

大家好，我是丘脑大叔。

现代人类已经能够实现太空旅行，消除疾病，甚至在一个基本粒子的尺度上解释自然硅铝。然而，我们却仍然不知道意识--这种体验和学习世界并向他人表达的能力--是如何在大脑中产生的。

不可否认的是，尽管几个世纪以来科学家们一直专注于解读意识基础，但它仍然是现代神经科学最重要的未解之谜之一。

一篇发表在《Science Advances》上的研究为这一谜团提供了有力的解释手段，揭示了我们的意识过程中大脑网络的工作特点。

“意识”在现代不仅仅是一个哲学问题，确定一个病人在遭受严重脑损伤后是否具有 "意识"，对于需要做出医治方案的医生和家属来说都是一个巨大的挑战。随着现代脑成像技术的在时空尺度的不断改进，这种不确定性正在慢慢被消除，我们对人类意识有了前所未有的理解。

我们知道复杂的大脑区域，包括负责一系列高级认知功能的前额皮层或楔前部，通常参与思考的意识过程。然而，各种大脑区域负责很多不同的功能，他们并不是独立个体。因此，意识是如何在大脑中的具体网络层面上体现的受到更多关注。

研究意识过程之所以如此困难，是因为它完全是大脑内部的过程，他人无法以第三视角直接访问这个过程。例如，我们都可以在屏幕上看同一张图片，但我没有办法知道我看到那张图片的经验是否与你的一致，除非你告诉我，即意识是一个主观经验的过程，因此，评估某人意识最直接方法是让他亲口诉说。但是，如果那个人失去了说话的能力，会发生什么？我们仍然可以问他一些问题，他或许可以用别的方式诉说，例如点头或挥手，只是通过这种方式获得的信息会少了很多内容，但仍足以让我们知道他确实有意识体验。但是如果一个人不能产生任何反应，我们就没有办法判断他是否有意识，可能会单纯认为他没有意识。

这项新研究是七个国家合作的成果，已经确定能够表明意识的大脑活动特征，而不依赖于自我报告或要求病人从事特定的任务，并且能够显著识别脑损伤后病人是否有意识。

意识与大脑的连接有关。图源：NeuroscienceNews.com

当大脑受到严重损伤时，比如撞击，人们可能会陷入昏迷。在这种状态下，人们会失去清醒和感知周围环境的能力，甚至需要外界支持才能呼吸。在此之后，患者有时会醒来，但此时没有任何迹象能显著表明他对自己和周围的世界有意识，这就是所谓的植物人状态。另一种可能是，他们只展示了被称为最低限度意识状态的微弱证据，对大多数患者来说，这意味着他们的大脑仍然能感知事物，但他们没有意识体验。但实际上，这些患者中有一小部分是有意识体验的，只是无法产生行为反应。

这项研究使用了功能性磁共振成像（fMRI）技术，它的成像原理是基于神经血管耦合性(BOLD)，即当一个大脑区域更加活跃时，它会消耗更多的氧气，此时便需要更多的血液供应。即使在参与者处于休息状态时，这些变化也能被检测到，并显示不同区域的变化情况，fMRI较高的空间分辨率使大脑的活动以及脑区之间的"交流"特点被检测出来，从而创建整个大脑的连接模式。

该团队对在53名植物人、59名处于最低意识状态的人和47名健康参与者身上进行了测试。发现跨区域交流的两个主要模式，一种大脑之间简单的物理连接，即只在有解剖联系的区域之间有交流活动，这在几乎没有意识体验的病人身上也能看到；另一种是非常复杂的全脑动态互动模式，跨越了42个脑区，这些脑区属于六个在认知中具有重要作用的脑网络，而这种复杂的模式几乎只出现在到达一定程度意识的人身上。而当病人处于深度麻醉状态时，这种复杂的连接模式消失了，说明这种连接模式特异性对病人的意识水平十分敏感，而反应能力、脑损伤关系不大。

六个主要的人类认知网络分布

这样的研究有可能推动了对客观生物标记如何在医疗决策中发挥关键作用的理解，在未来，甚至有可能开发出从外部调节这些意识特征的手段，使失去意识能力的病人一定程度恢复意识或反应能力，例如我们熟知的非侵入性大脑刺激技术（如BCI），经颅电刺激等，这也是该团队目前正在努力的方向。除此之外，这项研究使我们对意识在大脑中的产生过程和经验模式有了更深一步的理解。依靠更多关于经历各种意识状态改变的人--服用迷幻药或经历梦境到清醒--的意识神经特征的数据，这个难题有一天可能会被破解。

原文链接：

https://neurosciencenews.com/consciousness-brain-patterns-10756/

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aat7603

声明：本文版权属于原作者，仅用于学术交流！

更多阅读

   加入社群  

欢迎加入脑机接口社区交流群，

探讨脑机接口领域话题，实时跟踪脑机接口前沿。

加微信群：

添加微信:RoseBCI【备注：姓名+行业/专业】。

加QQ群：913607986

  欢迎来稿  

1.欢迎来稿。投稿咨询，请联系微信：RoseBCI

2.加入社区成为兼职创作者，请联系微信：RoseBCI

点个在看祝你开心一整天!