电竞外围网_意识是什么?延续数千年的谜题,正在接近破解

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科学家正在密码这个后遗症了哲学家数千年的谜题。  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,是你对孩子沉痛的爱,也是因明白这一切感觉必将消逝而产生的伤痛。  这些感觉来源和本质有时候被称作感质(qualia),从古至今仍然后遗症着人类。

以塔夫斯大学(Tufts University)的丹尼尔·丹尼兹(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,因为他们指出,意识的不存在与他们所深信的机械的物质宇宙几乎无法相容。换句话说,他们或是指出感质不不存在,或是指出这彻底不是一个可以被科学系统研究的话题。  假如这种众说纷纭是准确的,我就没有适当在这里长篇累牍了。

我唯一必须做到的就是,说明为何你、我以及完全所有人都如此相信自己享有感情。可是假如我现在牙疮了,就算有一个无懈可击的阐述能劝说我坚信我的所有感觉都只是一种臆想,也无法减低我的半分伤痛。

所以,对这种退出解读意识的态度,我个人觉得无法拒绝接受,下面我会之后聊聊我的观点。  大部分学者皆接纳意识的不存在,并尝试去解读意识和能被科学叙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)要求,再行把从亚里士多德时代就开始的关于意识问题的哲学辩论放到一旁,而是去找寻意识的物理证据。在高度活跃的大脑中,究竟是什么产生了意识?一旦我们需要解读这一点,我们离终极答案就不会更加将近一步。

  我们尤其注目的是意识涉及神经区(neuronal correlates of consciousness,全称NCC),即可以产生任何意识体验的大于神经机制。例如,牙疼的感觉经常出现时,你的大脑里有哪些过程是必定要再次发生的?是不是一定有某些神经细胞要以类似的频率静电?否不存在一群类似的“意识神经元”必定会被转录?这些细胞坐落于大脑的哪些区域?  意识涉及神经区  定义意识涉及神经区——NCC时,修饰词“大于”十分最重要。却是大脑整体就可以视作一个NCC,它每天都产生各种感觉。

但意识的所在地也许可以被更加准确地定位。比如说脊髓,它是脊柱内一束一英尺半(大约0.5米)宽的神经组织,包括了大约10亿个神经细胞。当一个人颈部伤势造成脊髓相当严重损毁后,伤者的腿部、手臂和躯干将几乎中断,无法控制自己的肠道和膀胱,并丧失身体感觉。

然而这些瘫痪病人仍然需要体验生活的方方面面——他们能看、能听得、能闻,享有情绪和记忆,和伤势之前并没区别。  我们再行来想到脑干,即大脑后下方的“小脑”。从进化角度来看,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着最重要角色。不管是弹钢琴、点字、滑冰,还是攀岩,这些不道德都必须脑干参予其中。

脑干中有大脑里最简单的神经元——浦肯野细胞(Purkinje cell),这种细胞的树突数量非常丰富,像扇形珊瑚一样,而且具有简单的电活动。小脑也是神经元数量最少的脑结构,大约有690亿个神经元(以星形的小脑颗粒细胞居多),是大脑其他区域总和的4倍。  假如脑干由于中风或手术车祸遭部分损坏,人的意识不会再次发生什么变化呢?完全没变化!尽管脑干损毁的患者在生活上有诸多不便,如无法连贯弹奏钢琴或敲打键盘等,但他们从没责怪过意识受到影响。

他们仍然可以听得、看和感觉一切,享有自我意识,能回想和构成记忆。就算是出生于时就缺乏脑干的残疾人,其意识体验和正常人也没明显区别。  也就是说,脑干的结构虽然简单,但它的功能和主观体验牵涉到。

为什么呢?从脑干的电路结构,我们可以获得最重要的线索。脑干的电路极为皆一和分段,就像一节节并联的电池一样。

整个脑干完全是一个严苛的前馈电路(feed-forward circuit),一组神经元连向上一组神经元,然后是再行下一组神经元。脑干内没可让神经信号往返传送的简单环路(由于意识的产生必须一定时间,大部分理论学家都推测这与大脑电路中简单的对系统环路有关)。而且根据功能,脑干可被区分为数百个甚至更好的独立国家计算出来模块。

所有模块并行处理信号,各自的输出和输入彼此之间影响,掌控着对应的有所不同运动或理解系统。脑干的有所不同系统之间完全没交互,而信息交互毕竟意识产生必不可少的另一个特征。

  总结对脊髓和脑干的分析,我们认识到,有神经活动的部位不一定就是意识的“栖息地”。除了神经活动,要产生意识还必须符合其他条件。

包含大脑皮层的灰质就符合这些条件。灰质是享有层状结构的简单神经组织,进行后面积与一张14寸的比萨饼(直径约0.36米)非常。两片这样的层状的组织在高度拉链后,与它们的“通信纤维”——白质一起,被包覆在颅骨内。所有未知的证据皆表明,新的皮层是感觉的源头。

  我们甚至还能更进一步定位。例如,有的实验让受试者的左右眼见向有所不同的图像。假如你的左眼不能看见唐纳德·特朗普(Donald Trump)的照片,而右眼不能看见希拉里·克林顿(Hillary Clinton)的照片,你不会看见什么呢?一种猜测是,你不会看见特朗普和克林顿的某种怪异变换。

但事实上,你不会看见特朗普几秒钟,然后这幅图像不会消失,克林顿的图像取而代之,再行过几秒,视觉感觉又不会再度转换。两张照片不会誓言止息地互相交错,这个现象被神经科学家称作“双眼竞争”(binocular rivalry)。

由于你的大脑拒绝接受的视觉输出模棱两可,它无法辨别这究竟是特朗普,还是克林顿?  假如在做到这个实验的同时,也用磁共振成像仪扫瞄脑部活动,你不会找到此时有一系列脑区被转录了,这些区域总称为后侧热区(posterior hot zone)。这些脑区坐落于皮层后侧的顶叶、枕叶和颞叶区域,我们最后看见的是什么,与这些脑区的活动明显涉及。有意思的是,拒绝接受并传送从眼睛而来的视觉信息的视觉初皮层,却并不反映受试者的主观所闻。类似于的结论可以扩展到听力和触觉:听力初皮层和触觉初皮层与听力及触觉感觉并不必要涉及。

反而是这些脑区的下游系统——那些后侧热区,与意识感官对应,例如你看见的是特朗普还是克林顿。  更加有灵感意义的是两类来自临床的证据:一类是对皮层的组织施予电性刺激,另一类是对因伤势或患病而使特定脑区损毁的病人的研究。比如,在切除脑肿瘤或是癫痫病灶之前,神经外科医生不会必要对附近的皮层的组织实施电性刺激,以观测它们的功能。性刺激后侧热区,不会引发一系列感觉和感觉,例如闪光、几何图形、变形的面孔、情绪反应或幻视、熟知感或不真实感、移动身体某部分的冲动,等等。

性刺激前侧皮层则会经常出现这些现象:大体来说,前侧皮层会所致必要感觉。  另外一些线索来自20世纪前叶的神经疾病患者。

当时的外科医师为了切除肿瘤或化疗癫痫,有时被迫切除患者的一大片前额叶皮层。令人称奇的是,术后,这些患者的生活竟然没大的变化。虽然缺陷一部分前额叶对患者造成了一些不良影响:他们无法诱导一些很差的情感或不道德,运动经常出现障碍,无法自控地反复一些动作或话语。但是一段时间后,他们的性格和智商都渐渐获得了完全恢复,并且安然地生活了很多年,没任何迹象指出,前额叶的组织缺陷对他们的意识体验有明显影响。

忽略,假如后侧热区被去除,即使面积较小,也不会造成患者失去一些意识功能,如无法识别人脸,或者无法感官运动、颜色或空间。  所以,或许视觉、听力等主观感觉和体验是后侧皮层产生的。

事实上,就我们目前熟知,所有意识体验均产自后侧皮层。那么,这个区域和前额皮层究竟有哪些有所不同?答案我们还不告诉。不过让人激动的是,最近的一项找到或许似乎,神经科学家早已相似答案了。

  意识测量仪  医学领域必须一种能可信检测伤势或者无行为能力的病人否享有意识的仪器。例如,在手术过程中,必须对病人施予麻醉,让他们无法运动,维持血压平稳,没生理反应和涉及记忆。意外的是,这一目标并不总能构建,在美国,每年都有数百个病人在麻醉时仍然有一定程度的感官。

  另一类对象是那些因事故、病毒感染或中毒造成相当严重脑损伤的患者,他们中的很多人可以存活很多年,但无法说出或是对外界的声音作出对此。在临床研究中,观测这些病人的感官极具挑战性。

想象一个宇航员飘浮在太空中,虽然能听见升空中心大大尝试与自己创建通信,但由于通话系统故障,他却无法作出对此,好像早已不不存在于这个世界一般。这种恐惧正是那些因大脑损毁而无法与外界交流的患者的体验,看起来在寂寞绝望的深渊里绝望。  21世纪初,威斯康星大学麦迪逊分校的朱利奥·托诺尼(Giulio Tononi)和马尔切洛·马西米尼(Marcello Massimini,现供职于米兰大学)研发了一种叫作“性刺激-传输”(zap and zip)的技术,用来观测一个人否有意识。

他们把一个白布有保护套的线圈摆放在病人头皮上,击穿颅骨向大脑内输出一个磁脉冲信号,在所性刺激区域的神经元中诱导出有电信号。这个扰动信号不会影响到所有连接的其他神经元——有可能是转录也有可能是诱导,并在整个皮层内重复伴着直到渐渐衰落。研究人员可以在病人颅骨外部用脑电图(electroencephalogram,全称EEG)记录这个过程中的大脑活动。

记录到有所不同方位的信号变化后,我们之后获得了大脑活动的动态影像。  这些影像既非有相同模式,也非几乎随机。

有意思的是,这些忽高忽低的大脑活动越是单调非常简单,大脑就就越有可能处在无意识状态。于是研究人员沿着这条思路,尝试把大脑活动像普通影片一样通过算法展开“传输”,检验否需要分析对应的“意识程度”。传输后获得的“扰动简单指数”(perturbational complexity index,PCI)需要对大脑活动整体的复杂程度得出一个估算。研究找到,受试者在精神状态状态下的扰动简单指数一般在0.31到0.70之间,但是在深度睡眠中或者麻醉状态下,不会降到0.31以下。

马西米尼和托诺尼对48名大脑损毁但意识精神状态,且能对外界作出反应的病人做到了某种程度的测试,找到每个病人的分数都在精神状态状态的范围内,与不道德仔细观察完全一致。  研究者接着测量了81名正处于大于意识状态或植物人状态的病人。

大于意识状态的这两组病人仍有一些非条件反射的不道德。研究表明,38名大于意识状态病人中有36名不存在意识,另外2名被复发为无意识。对于43名正处于植物人状态的病人,之前的临床仔细观察早已证实无法与他们创建交流,但是测试结果显示,只有34名无意识,另外9名患者是有意识的。他们的大脑对扰动性刺激的号召模式与精神状态对照组相近,这也许解释他们仍然不存在意识,只是无法和亲人交流。

  研究人员正在希望改良这套设备,使之能应用于到临床,并且可以扩展到精神疾病患者和儿童患者。科学家恐怕需要寻找所有主观体验对应的特定神经机制。

尽管这些进展有最重要的临床意义,也许可以老大到患者的家人和朋友,但它并无法回答一些更加显然的问题:为什么是这些神经元而非另一些神经元产生了意识?为什么静电频率是这个值而非其他数值?实质上,确实的谜团在于,具备简单结构的的组织为什么需要产生意识感觉,以及它是如何做的?却是大脑和心脏、肝脏等器官一样,也不受物理定律支配。那大脑的类似之处在哪里呢?大脑到底是通过什么生物物理过程,让一堆灰质产生动人旋律和缤纷图像的?  一个令人满意的终极意识理论必须认为,任何一个物理系统(可以是神经元构成的简单电路,也可以是一块芯片上的电路)在什么条件下可以产生意识。

还要需要问,为什么有所不同的感觉之间不存在差异?为什么蓝色的天空和音调不许的小提琴给人的感觉有所不同?有所不同感觉之间不存在差异有意义吗?如果有的话,意义是什么?终极意识理论应当需要推测,哪类系统可以享有感觉。假如理论无法得出可验证的预测,那任何关于机器意识的辩论不能逗留在直觉层面,而科学史告诉他我们,这一般来说是不可信的。  两种意识理论  目前有两种最主流的意识理论,科学家环绕着它们进行了白热化的辩论。

一个是全局神经工作区(global neuronal workspace,全称GNW)理论,由心理学家伯纳德·J·巴尔斯(Bernard J。 Baars)和神经科学家斯坦尼斯拉斯·德阿纳(Stanislas Dehaene)与让-皮埃尔·尚能冷(Jean-Pierre Changeux)明确提出。该理论是基于这样一些实验仔细观察,当人对某事物有意识时,大脑中多个有所不同的区域皆不会调用该信息。忽略,假如人无意识地做到一些事,这些信息只不会被特定的感官和运动系统调用。

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例如,当你打字速度迅速时,你的手指不会无意识地按下有所不同的键。假如有人回答你是怎么做的,你很难问,因为你完全没意识到这些信息,它们只不存在于从你的眼睛到手指的大脑电路中。  GNW理论指出,意识源于一类类似的信息处理过程,其思路与早期的人工智能研究相近,指出有所不同功能的程序可以分享一个小的信息库。

不管这块“黑板”上新开了什么数据,先前的一些子过程——如工作记忆、语言、计划模块等都可以用于。大脑记录的感官信息不会被多个理解系统用于,如语言、构成或调取记忆、继续执行动作等。

GNW理论指出,就是在数据被广播至整个大脑的多个理解系统时,意识经常出现了。  由于记录感官信息的“黑板”空间受限,在给定时刻,我们不能意识到很少量信息。该理论猜测,负责管理传播信息的神经电路坐落于额叶和顶叶。

当被这个神经网络广播后,感官信息就能被全脑的各个系统采访,转入人的“意识”,即能被主体意识到。尽管现在的计算机还没如此简单的机制,但这意味着是个时间问题。GNW理论指出,未来的电脑将不会享有意识。

  而由托诺尼和他的同事——还包括我在内——明确提出的信息统合理论(Integrated information theory ,全称IIT)具有几乎有所不同的出发点——体验本身。每个体验都有一些最重要的属性。首先它是内在的,只对拥有者本人不存在;它有一定结构,例如“黄色出租车因棕狗穿过街道而刹车”;而且它还是独一无二的,与任何其他意识体验都有所不同,就像电影里有所不同帧的画面一样。更加最重要的是,它是统一且明确的。

当你在一个阳光明媚的日子,躺在公园的长椅上看孩子们嬉戏时,这种体验的有所不同部分——刮起过头发的微风,听见孩子笑声时的喜乐——都无法被分开分离。体验若被合并,之后也不复存在。  托诺尼猜测,任何享有内部结构,包括一系列因果关系且相互作用的简单系统都具备上述特点,也都不具备一定程度的意识。感觉就是指系统内部产生的某种东西。

但假如是像脑干一样的结构,不具备简单的统合技能,就无法却是有感官。IIT理论声称,意识是任何简单系统都享有的内在因果力(intrinsic causal power),人脑只是一个例子。  根据内部相互作用结构的复杂性,IIT理论还给定了一个非负数Φ,用作取决于意识水平的强弱。

Φ为0代表系统不不存在任何自我意识。而Φ越大,则意味著系统的内在因果力就越强劲,意识水平也越高。

大脑的内部结构十分复杂,享有数目极大的特异性相连,因此Φ值相当大,具备较为低的意识水平。IIT能说明很多观测到的现象,例如,为何脑干对意识影响较小,以及为何“性刺激-传输”测量是有效地的(该方法计算出来出有的数值可以指出是对Φ的粗略估计)。  IIT理论还预测,用电脑仿真人脑活动是无法产生意识的,即使程序能看穿我们,以无法和真人区分的形式与我们用语言交流。

就像用电脑仿真黑洞附近的极大引力场,并会知道变形电脑周围的时空一样,用程序仿真意识并无法产生一台享有意识的电脑。意识无法被计算出来,它是系统结构自身的一种属性。  未来仍有两个挑战必须解决问题。

其一是利用日新月异的新工具,对大脑中数量极大且功能各异的神经元展开测量,这样我们才能确实寻找意识的神经机制。由于中枢神经系统十分复杂,这有可能必须数十年的希望。另一个挑战是,证明或证伪目前最主流的两种理论,或者根据两者各自的合理部分,明确提出更佳的新理论,说明关于自我不存在的最重要问题:为什么一块像豆腐一样的三重达的器官,可以产生意识,让我们感受到生命的不存在?

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