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接下来我们要探讨的问题甚至比意识的进化价值还要有更加深远的意义。大脑中神经元集合的存在是否可以帮助我们更好地理解可塑性、神经发生、锻炼以及有意识的思维之间的联系，并在此基础之上启动这些在脑内的改变？其中有意识的思维是最重要同时也是最神秘的因素，它似乎是心理活动所必需的。为了探索这一问题，让我们想象一下这样两个场景，这两个场景都与剧烈运动有关，却涉及大小非常不同的神经元集合。
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场景一是由外界事物 驱动的。例如音乐中响亮的节拍，滑雪时急剧下降的滑雪跑道，冲浪时起伏的海浪，这些都会引起人们的高度唤醒，我们现在已经知道，它们与生理学的关联在于多巴胺的释放。由多巴胺引发的高度唤醒，在快速变化的感觉环境中剧烈运动所产生的兴奋，以及随之而来的内啡肽（人体产生的天然吗啡）的释放，都会减小神经元集合，进而与当下的愉悦体验产生现象学上的关联。62 来自外界的“惊心动魄”刺激越大、速度越快，并且神经元集合越小，那么就会有越多的意识状态变得被动、无自我意识，仅仅对连续快速出现的刺激做出反应，且在某些情况下这种反应会近似于恐惧。神经元集合会变得很小。
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与之相对，现在让我们来考虑一下另一种方案：场景二。这一次运动的动力是认知，它是主动从内部 产生的。例如你有一个特定的想法——决定去慢跑。正如我们刚刚所看到的，这种自愿的决定，这种积极的思考，将会为神经发生（产生更多的神经元）提供必不可少的关键条件。你拥有的神经元越多，它们之间产生连接的可能性就越大，而神经元之间的连接越多，大脑的可塑性就越多样化。我们同样已经看到了，相同的刺激，如驱动可塑性的“丰富的”环境也将驱使产生更大的神经元集合，进而加深意识。但反过来也同样成立：更大的神经元集合促使局部突触更容易形成可塑性，而局部突触的可塑性所能保持的时间远比广泛的神经元集合本身要长得多。
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如果说神经元集合确实是意识的神经关联（前提是你不能单独具有一个而没有另一个），那么我们便能明白为什么有意识的思维对于由运动引导的神经发生来说是必不可少的了，同时也能明白为什么诸如想象演奏钢琴这样的“思想”，能够像我们在实验中观察到的那样，增强大脑的可塑性。随着时间的推移，强化了的可塑性将让你具有获得更大的“石头”以及更深的意识的潜力。其中调节唤醒的化学物质并没有那么重要，与外部世界的交流，更多地取决于大脑内部的过程，而不是环境中的外部触发因素，就像是在演奏钢琴实验中那样。神经元集合会变得更大。
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这种由运动（例如慢跑）引发的沉思或反思作为另一种可能的选择，与“无意识参与”的活动（如随意的跳舞）相比，前者或许可以为当下流行的“正念”（mindfulness）现象提供神经科学的基础。正念被定义为“一种精神状态，这种精神状态需要通过关注当下的知觉，同时平静地承认和接纳自己的感受、思想和躯体感觉来获得”。记住：从今天早晨散步开始，我们便看到城市环境给你带来了认知方面的影响，迫使你分散注意力，对外界事物做出反应。而乡村环境则为你提供了一种机会，使你可以积极主动地做出“自愿的”行为和思考。
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你外出“探险”时的情况是这样的：你与波波散步时所进行的轻度锻炼让你的内部心理过程可以自由地活动，不需要应对心跳加速和快速变换的景色所带来的干扰。斯托顿说的遛狗可以使你“逃离日常生活”真是太对了。但可悲的是，现在，日常生活正在不断地接近你。你上班就要迟到了，剩下的时间只够你吃一顿简单的早餐了。
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大脑的一天 第四章 早餐
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你只能快速地吃一碗麦片粥，喝一杯热咖啡，以充分利用这有限的时间独自吃完早餐。在接下来二十分钟左右的进食时间里，伴随着莫扎特悠扬的乐曲，你的耳朵、眼睛、舌头、手指和鼻子会被激活，这强有力的激活占据着你的意识。当然，有些情况下，在你意识清晰的时候，你的感官并没有被外界的刺激明显激活，如当你冥想时，或是专注于某些深刻的思考时，但这是那些能在任何情况下完全脱离周围环境影响的人才能偶尔享有的特权。在大多数情况下，对我们之中大部分人来说，意识从一个瞬间到下一个瞬间，都被我们周围即刻发生的事情所驱使着，因为我们的五种感官不断地将它们接收到的刺激传入大脑，而大脑也时刻等待着接收这些刺激。这些感官或多或少地为我们清醒的时刻增添色彩，它们使我们与外界保持着联系，使我们能适应外部世界的生活。我们再次回到将石头扔进水潭的比喻，这里我们要关注的重要问题是扔石头的力度 ，单纯而简单的感官感觉是如何塑造我们的意识的？但我们立刻就遇到了两个令人困惑的问题：一个是空间方面的，而另一个是时间方面的……
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一、五感：脑的空间特征
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大脑的空间问题是一个神经解剖学问题：大脑相应的部位会对不同的感觉进行不同的处理。可能这听上去很简单，你要么是看到某些东西，要么是听到、感觉到、尝到或是闻到某些东西。我们有五种自身清晰可辨而又互不相同的感觉。就大脑而言，即使在最基本的水平上，处理不同感觉的神经区域的划分也并没有那么明确和具体。即使在成年人脑中，不同感觉系统也可以互相跨过公认的解剖边界。例如，当盲人用手指阅读盲文时，他们的视觉皮层可以被触觉激活。1 此外，众所周知，如果一个人失去了一种感官功能，那么这个人其他的感官会得到强化。神经科学家海伦·奈维尔（Helen Neville）已经证明了耳聋是如何提高视力的，2 即耳聋人的听觉脑区会被用来处理视觉和触觉信息。3 同样，与非盲人控制组相比，盲人可以更好地辨别音高，4 而且他们也更擅长判断声音的位置。5 视觉受损的人在进行非视觉任务时也表现得更加出色，如语音感知6 和声音识别7 。此外，动物感觉剥夺实验表明，这种功能的增强可以很快出现，例如老鼠被关在黑暗中短短几天的时间里就会表现出听力的提高。8
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然而，即使个体并没有缺失感觉，大脑依然可以对不同形式的处理过程进行欺骗。尽管非常罕见，但通感（字面上来说，是“将感觉汇聚到一起”）现象在几个世纪前就被承认是存在的。在这种令人着迷的状态中，个体可以以两种不同形式的感官经验同一个输入信号，大多数人则只能从某个单一感觉通道接收到它。例如，通过听声音，可以“看到”颜色和运动。
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在大脑中，通感的存在明确地证明了大脑具有惊人的灵活性，某一部分神经区域可以被移植用于处理不同的感觉过程。在这种情况下，就不能说是某一片脑区被另一片脑区入侵，而应该是脑区间的连接特别丰富，9 结果导致一片区域的激活同样会直接引发另一片区域的激活，例如识别字母的脑区激活同时会引发识别颜色的脑区激活。另一种情况是，可能在大脑皮层不同部分之间预先存在某种闭锁机制，在通常情况下确保反馈有明确的分隔，防止产生混淆，然而这坚不可摧的屏障在通感过程中被打破了。如果正常反馈并没有像往常一样被阻止，那么任何来自多感觉处理晚期阶段的信号反馈都可能对早期单通道阶段产生不适当的影响，这就是为什么说话声音可以引发视觉。在一些临床疾病中也能见到这种去抑制现象，如颞叶癫痫、头部外伤、中风和脑肿瘤。10
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在任何情况下，通感这无可辩驳的事实，以及广为人们接受的失明和失聪患者的过度补偿，导致了不可避免却也十分迷人的悖论：尽管主观上 每种感官的体验是非常不同并且完全可以互相区分的，但是从客观上 说，调节这些不同体验的神经机制却是标准化的，并且是可以互换的。一旦外界某种信号通过诸如耳蜗或视网膜转变为一系列动作电位，这些电信号便会进入不同的脑区，并终止于各自在大脑皮层的投射区，然而这些投射区在组织结构上是同质化、模块化的。这表明它们的结构和连接具有共性，有点像制作饼干用的模具。11
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那么，主观体验令人吃惊的质的差异是在何时何地起作用的呢？听和看的主观差异又是在哪里如何出现的呢？尽管不同感觉的生理加工机制都大体相同，但不知怎么，大脑还是让体验间出现明确的分隔成为可能。如果我们能够解决这一悖论，它将有助于我们理解水是如何变成酒的，以及客观和主观是如何联系在一起的。
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二、五感：脑的时间特征
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第二个问题是关于大脑的时间问题：不同感觉在大脑中被加工处理的速度是不同的，但人们会将其体验为相同的。当某人拍手时，你会同时看到拍手的动作并听到拍手的声音，主观上你会觉得它们是同时发生的，然而事实上声音的加工过程要比视觉加工过程更快。再举一个例子，如果你同时触摸自己的脚趾和鼻子，假定因为触碰鼻子产生的信号所需传递的距离要近得多，所以它会先进入大脑，尽管如此，你感受到的却是多模式的单一意识瞬间。这意味着一定存在许多横跨每一个看似单一的意识瞬间的时间窗（即时期）：每个时期都是时间的一个窗口，通过这些窗口，加工速度不同的感觉能达到同步化，进一步被整合进我们熟悉的多感觉整体，我们将其称为意识的“瞬间”。你的大脑需要通过某种方式让这些感官同步化，需要由一段恰当的时间延迟来包含以不同速度到达的全部感觉形式，而不可避免的是，传递速度最慢的那种感觉信号将决定整体的步伐。
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事实证明，这些时期会持续几百毫秒。“我们所意识到的并不是真正的、当下的那个瞬间，而总是会晚那么一点点”，大约半个世纪前，富有独创精神的心理学家里贝特表达过这样的观点。当时他正在当地医院里研究那些进行过神经外科手术的患者，他们的颅骨上留着手术中为了暴露大脑皮层而钻的孔。12 在一项实验中，里贝特通过这个孔洞用电极棒刺激这一部分的大脑，这会引起身体很多部位的轻微刺痛感。令人惊讶的是，被试在被刺激500毫秒后才报告说感受到了刺痛，这可是足足半秒钟呢，要知道一个动作电位的跨度可能只有千分之一秒，在大脑的时间维度中这半秒钟就像永恒一样。里贝特的研究还发现，当刺激作用在距离大脑更远的身体部位，如作用在脚上，并在大脑中进行信号记录时，那么在大脑接收到传入的刺激信号和被试意识到这一刺激之间有一个明显的延迟。这不仅仅是让大脑在时间窗里登记一个输入的信号，以此确保即使是加工过程最慢的感觉也能到达，问题没有那么简单：对意识的觉察似乎要花费更多的时间。研究表明，当要求被试判断随机出现的图片是动物还是交通工具时，尽管大脑很早就记录到差异，但有意识的决定却出现得较晚（峰值出现在250毫秒左右）。13 这些至少持续数百毫秒的意识时期所提供的时间，刚好够神经元集合形成和解散。因此，对神经元集合的探索可以帮助我们理解大脑中发生了什么。
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这里有来自我们自己实验室的一系列图像，这些图片展示了在十一个不同的实验中，大脑皮层不同部位的神经元集合被激活后300毫秒时的样子。在视觉区，最高的活动最后大多会终结于深部皮层，而在听觉区则完全相反。研究表明，听觉和视觉的处理过程是有差异的，我们不能 轻易地将其还原为传统的突触活动，而要将其看作一种大规模神经元集合的动力的涌现。如果没有神经元集合的光学成像技术，我们便无法探测到这个过程。
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显然，在意识出现之前必然要经过250毫秒到300毫秒的时间，而在与主观体验建立联系时，是什么让这“量变”的时间产生如此“质变”的差异呢？如果这段时间对于意识来说是必须的话，那么神经元集合本身的特性可能包含解决问题的线索。神经元集合中单个神经元的工作方式并非孤立的、远距离通话式的，它们不仅仅依靠向大脑中某个遥远的神经元传递单一的信息来进行沟通。与此相反，神经元集合在其形成的几百毫秒中，本身是具有组织的，并且也是自给自足的。神经元集合的组装活动只在局部进行，这也就是为什么它像涟漪一样传播得很缓慢。重要的是，随后产生的涟漪（意识的程度）也将在一个时间窗，或时期中汇集到一起，因此意识的出现需要花费半秒钟的时间也就不奇怪了。14
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图8：在十一项不同的实验中，光学图像显示了视觉和听觉系统神经元集合之间的差异。15 按照时间框架，特殊位置的荧光信号最终下降到最大值（300毫秒）的20%以下。要注意的是，这一活动在视觉皮层中集中在深部，而在听觉皮层中则集中于浅表（彩色扫描图请见彩插6）。
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但这样仍然存在空间上的问题——大脑皮层那饼干模具样的客观排布是如何与听觉和视觉的主观差异 相对应的？如果每种感官所具有的独特感觉体验都以某种方式与大脑不同感觉区中神经元集合的特性有关，且神经元集合只有在几百毫秒后才能变得明显，那我们现在便可以用相同 的客观生理学量尺来区分视觉和听觉现象。即便如此，这把对应着听觉和视觉两种主观感觉的简单的量尺是什么呢？又在哪里呢？如果你必须要用某种通用单位或参照系向一个火星人描述听觉和视觉主观体验上的差异的话，你会说些什么呢？
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