意識的奧秘

據說：有人曾經要求路易斯·阿姆斯壯如何定義爵士樂？
他回答說：“伙計，如果你不得不問什麼是爵士樂，
那你永遠不會知道。”
多年來，有關意識的難題似乎同樣難以解決。

與爵士樂一樣，面對意識，分別意識從來沒有任何問題—
實際上，意識似乎是我們經驗中的最基本層面。
你醒過來了—恭喜！—你有意識。

但是，嘗試使用精確的文字來定義意識會遇到麻煩。
意識只是意味著醒著嗎？也許不僅只是如此；
我們大多數人都經歷過開車到目的地
而很少或根本沒有對旅行過程的記憶。
其次談到睡覺，當我們打瞌睡時，
我們會失去意識，但是卻意識到夢境。
這樣就代表我們有意識嗎？
我們甚至不確定意識是部分？還是全部？
或者我們是否可以有意義地談論意識水平。

而且，也許最令人困惑：意識是如何產生的？
感官印像如何不僅產生例如紅色的神經信號，
還產生“紅色”的感覺？
為什麼我們有一種感覺，
感覺就像是活在世上的自己一樣？

直到最近，人們還不清楚意識是否
可以成為科學研究的一個富有成果的話題。
早在17世紀，笛卡爾就想知道帶有大腦的物理身體
如何產生看似非物理的思想。
他得出結論，身心必須是兩個完全獨立的事物。
但是，即使對於拒絕笛卡爾二元論
來支持對身體的物理解釋的科學家而言，
對意識的研究仍然是有問題的。
科學找不到解決這種主觀現象的方法。

在1990年代初，
DNA名人弗朗西斯·克里克（Francis Crick）
和他的同事美國神經科學家克里斯托夫·科赫（Christof Koch）
開始發表有關這一主題的文章時，這種趨勢開始轉變。
此後不久，便出現了第一批專門研究意識的科學會議，
以及該領域的首批同行評審期刊。
另一個關鍵的突破是強大的大腦成像技術的發展，
尤其是功能磁共振成像（fMRI），
它使研究人員可以實際查看大腦活動。
這為科學家提供了一種超越內省和口頭報告的意識檢查工具．



總部在加拿大的全球研究機構CIFAR
一項新的Azrieli大腦，思維和意識計劃
正在解決有意識經驗的難題。
該計劃包括來自多個科學部門的研究人員以及哲學家，
這並不奇怪，因為問題的複雜性及其
在心理學、神經科學、物理學和計算機科學等眾多學科中的興趣。
新計劃的資深研究員，哲學家蒂姆·貝恩（Tim Bayne）說：
“不僅有關於意識理論的精​​確形式的辯論，
人們甚至對誰將提供意識也意見不一致。”
澳大利亞和安大略的西部大學。

發現大猩猩

認知科學和神經科學已經提供了
一些有關意識運作方式的見解。
甚至看似看似簡單的行為都是複雜的行為，
其中許多處理都在有意識的意識水平以下進行。

“很多認知過程都是無意識的，” Bayne說。
“許多認知狀態是無意識的；一定程度的知覺是無意識的。
因此，人們現在正在尋找一種意識，
以證明這一事實是正確的。”

十五年前，哈佛大學和伊利諾伊大學的
研究人員進行了著名的案例研究，
表示我們多麼容易“錯過”眼前的事情。
人們被要求觀看兩支球隊來回籃球的視頻，
併計算穿白襯衫的球隊傳球的次數。
但是研究人員卻袖手旁觀–在錄像的中間，
一個穿著大猩猩套裝的女人走過整個人群，停下來，
毆打她的胸部，然後繼續前進。
令人驚訝的是，大約一半的研究對像看不到大猩猩。
或者更確切地說，他們看到了—它在視網膜上記錄了—
但他們的大腦未能將信號提升到有意識的體驗水平。

在大猩猩視頻研究中，受試者健康。
但是，患有某些類型的腦部損傷的人
也無法“看到”普通視圖。
艾維研究員梅爾·古德勒他是該計劃的共同負責人，
西部大學的神經科學家，
他的職業生涯大部分時間都在
研究各種視覺處理和意識之間的相互作用。
關鍵時刻來到了，
古德勒與一個名叫“ DF”的女人接觸。
一氧化碳的吸入傷害到DF，導致她的大腦和視力受損；
她再也無法做出形狀了。
如果古德勒伸出鉛筆，DF將無法辨認出它本身，
也無法分辨它是向上還是向下或併排指向。
但是，當她伸出手抓住它時，
她的手每次都會正確地定向自己。
“即使她不知道，
她的手也'知道'了鉛筆的方向，” 古德勒說。

在與其他對像進行更多測試之後，
古德勒開始理解大腦至少有兩種不同的方式來處理視覺信息。
一種途徑，稱為腹側流，負責我們對世界的視覺體驗。
另一條稱為背流，負責視覺控制肢體和手指。
（這兩個流以它們通過大腦的物理路徑命名。）
在DF的情況下，腹側流受損—
掃描會確認病變—而背側流仍能起作用。
後來，古德勒對患有相反類型損傷的患者進行了測試。
他們可以描述一個物體，但在視覺指導下努力將其拾起。

這告訴我們關於意識的什麼？
首先，它表示不同的大腦系統
對意識的貢獻有很大不同。
腹側流對於視覺感知至關重要，
但對於精細控製手部動作的視覺控製而言則不是必需的。
背流對於視覺運動控制至關重要，
但對於物體的自覺感知則不重要。
可以說，前者跟踪我們如何

在大腦中表示世界—我們對事物的心理印象—
而後者則根據視覺數據來協調我們的運動，
無論這些數據是否具有意識。

不再是腦內的小人

關於這種看似不是那麼簡單的行為，還有很多東西要學習，
而且由於許多常見的誤解，事情變得複雜了。
例如，將人眼與相機進行比較是很誘人的，
其中視網膜代替了膠片或數字芯片。
但是這兩個系統實際上是完全不同的。

 古德勒說：“這不是一張照片；它甚至都不是視頻。”
“這不可能是在我們腦海中“顯示”的東西，因為誰在看照片？”
（關於大腦中的一個小人物的古老想法顯然是有問題的；
畢竟，誰在看他的大腦中的圖片？
無限回歸是不可避免的—並沒有太大幫助。）

 古德勒提及，神經科學取得了進步，
但是“大腦如何傳遞這種我們稱為視覺的體驗
仍然是一個很大的謎。
我們想知道大腦最終是如何提供這種顏色或形狀的體驗。
我們還沒有解決的辦法。
妳可能會說這就是CIFAR的“大腦，思維與意識”計劃的存在理由。
這些是很難解決的問題，但它們是我們不應該迴避的問題。”

心靈劇院

顯然，人腦是一個繁忙的地方。
訊號一次流向多個方向。
要求不同的大腦區域執行不同的功能，
在某些情況下共享訊息，
而在其他情況下保持信息“局部”。
關鍵點在於，並非所有訊息都能產生有意識的體驗。
大部分似乎都在雷達之下，只有一小部分上升到意識水平。
科學想知道哪些訊息上升到這個水平，以及為什麼。

在1980年代後期，
美國神經科學家Bernard Baars提出了
一種名為“全球工作空間理論”的想法，
旨在回答這個問題，
並解釋有意識和無意識的大腦過程如何相互聯繫。

該理論的中心隱喻是一個劇院：
頭腦處於一個黑暗的階段，
任何時候都只有一小部分受到關注。
（ Baars稱之為“選擇性關注的焦點”。）
無數的大腦過程（相當於劇作家、導演等）
在確定被照亮的物體方面起著至關重要的作用，
儘管它們本身仍然處於黑暗中。
根據該理論，在多個大腦區域成功共享的任何訊息
都必須存儲在內存中足夠長的時間，
以便進行共享，並且必須“全局可用”。
某些訊息（最重要和最有用的訊息）成為了人們關注的焦點。

〝對它的支持者來說，該理論似乎闡明了“自我”—
從信息流的潛在混亂中出現的數字 I”。
根據Baars的說法，
聚光燈吸引的是心理空間“我們在其中進行生活的敘事”。


“任何在多個大腦區域成功共享的訊息
都必須存儲在內存中足夠長的時間，以便進行這種共享。”
法國學院的神經科學家Stanislas Dehaene

高級研究員閱讀了Baars的工作，並受到了深遠的影響。
Dehaene的職業生涯大部分時間
都用於確定大腦如何在多個區域共享和穩定信息-
以及為什麼其中只有一部分需要意識。

他說：“意識是一個選擇性的系統。”
“在給定時刻發生的數千個處理流中，
它選擇其中一個並放大此信息，
從而使其成為我們有意識的思想的重點。”

阿德里安·歐文（Adrian Owen）

精神網球

對於我們大多數人來說，意識就像一個看不見的朋友，
一個陪伴我們的人，從早晨起床到睡覺，一直跟隨著我們。
但是對於患有某些類型的腦部損傷的人來說，
似乎沒有或幾乎沒有這種同伴。
在神經病學文獻中，這種人被稱為處於“營養狀態”。
神經科學家阿德里安·歐文（Adrian Owen）
解釋說，這與昏迷完全不同。
該計劃的另一位共同負責人和CIFAR Koerner研究員。
昏迷患者完全沒有反應，看起來好像在睡覺。
植物人有睡眠-覺醒週期，可以偶爾運動，可以打哈欠和打噴嚏。
但是他們不回應口頭命令。就像歐文所說的那樣，
他們似乎“清醒卻未察覺”。
（“最低意識”患者的意識水平略高，偶爾可能能夠響應命令。）

參閱：《困在大腦裡的人》，由 采實文化出版。
歐文（Owen）於2010年從劍橋大學（University of Cambridge）
擔任Western的加拿大卓越研究主席，
他的早期職業是使用腦成像研究帕金森氏症患者。
然後，在1997年，他聽說了一名26歲的婦女，
該婦女在病毒感染後處於植物狀態。
歐文將她放在腦部掃描儀中，
並給她展示了自己熟悉和不熟悉的臉部照片。
當她看到一張熟悉的臉時，
大腦的被稱為“梭形臉部區域”的部分就會亮起來，
就像在健康受試者中一樣。
女人隨著時間的流逝而有所改善，現在可以坐輪椅了。

幾年後，歐文有了另一個突破。受試者再次處於植物人狀態-
一名自五個月前的交通事故以來一直沒有反應的婦女。
再次，歐文使用了腦部掃描儀。
他要求女人想像打網球，然後想像走過她的房子。
當健康的受試者想像打網球時，
他們會顯示出稱為補充運動區的大腦區域的激活。
當他們考慮到涉及空間導航的任務時，
例如從一個房間走到另一個房間，
他們使用的是靠近大腦中心的稱為海馬回的區域。

值得注意的是，歐文的受試者表現出與健康受試者相同的反應。
很快，歐文（Owen）就開始使用這項技術
來讓像她這樣的患者進行交流—網球代表是房屋導航代表不。
速度雖然很慢，但是卻奏效了（並成為世界各地的頭條新聞）。
歐文（Owen）估計，多達五分之一的植物人
具有一定水平的意識，並且能夠通過“打網球”技術進行交流。

“我認為我們不了解所有意識水平的所有知識，
但我們確實知道有些植物人完全意識。”

他說：“我認為我們不了解所有意識水平的所有知識。”
“但我們確實知道，有些被診斷為植物人的病人完全清醒。
他們非常清楚自己的身份，所處的位置，
在那里呆了多長時間，生活中發生了什麼事情。”

除了對腦部受傷的病人有現實生活的影響外，
歐文的作品與迪海恩（Dehaene）的趣味性形成了反差。
歐文將歐文形容為“從上至下”的意識方法，
與自己的“自下而上”方法形成對比。

歐文沒有試圖建立關於意識如何運作的自上而下的理論，
而是試圖擴大其最基本的特徵—為了產生意識，
大腦實際上必需發生什麼。

最後，自頂向下和自底向上的方法可能會證明是互補的。

考慮一下樂團的運作。
你需要指揮家來監督整個事務，
來確保一切都保持同步。
但是，你還需要個別音樂家來製作音符。
兩項工作都不比另一項重要。

難 題
 

一個主要難題仍未解決：神經活動過程，
無論多麼複雜，如何產生意識的主觀感覺？
為什麼神經活動根本感覺不到？1990年代中期，
當哲學家戴維·查默斯（David Chalmers）
將其稱為意識的“難題”時，
這一難題得到了重新的檢視和關注。
他將其與將某些神經過程與
某些類型的感知聯繫起來的簡單問題
（或至少更容易解決的問題）區分開來，
後者比較像是Owen和Goodale
這樣的科學家所做出的自下而上的工作。
西方哲學家莫納什．貝恩說，
他有時會同情這種持懷疑態度的“難題”觀點–
確實存在著深刻的解釋鴻溝，
無論我們對神經過程的理解程度如何，
這種鴻溝都不會消失。
另一方面，Dehaene和Owen
“我不是這個難題的忠實擁護者。” 德海恩說。
當前的認知神經科學方法-試圖基於大腦活動的計算模型
以及研究人員已開始闡明的眾多“簡單問題”來建立意識理論—
可能足以解釋思想。

該觀點得到了其他人的擁護，
其中包括了塔夫茨大學哲學家
丹尼爾·丹尼特（Daniel Dennett），該計劃的顧問。
他懷疑，意識“將僅僅是大腦產生的東西，
任何'難題'都將消失。”
“我認為，如果我們能真正理解大腦的工作原理，
阿德里安·歐文（Adrian Owen）完全同意：

只是我們頭腦中極其複雜的器官的產物。”

即使艱鉅的問題不是無法克服的障礙，仍然有很多工作要做。
一方面，隨著科學家努力辨別
感官知覺，記憶，語言，情感等的詳細工作，
所謂的簡單問題異常艱鉅。
然後還有與大腦整合所有神經處理能力，
從眾多神經元流量產生統一的“自我”的能力有關的難題。


梅爾·古德萊（Mel Goodale）說：
“作為神經科學家，我唯一可以做的就是
研究可解決的問題”。
“但這就是科學進步的工作方式。
這就是我們將在解決意識上取得進展的方式。”