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贪婪的大脑：为何人类会无止境地寻求意义 第5章 意识神经科学
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扎加尼加的一次经历
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最近，我有幸参加了由英国最重要的科学团体——英国皇家学会组织的一个研讨会，会议为期两天，探讨有关意识和认知问题。来自世界各地的神经科学领域的精英们聚集在英国中部的一个小村落里，讨论大脑如何产生意识这一问题上取得的科学进展。听众包括学会的成员，以及像我这样的相近研究领域的人员。会议在奇切利厅举行，这是皇家学会名下的一座漂亮的大楼，小型会议一般在此举行。这里环境优雅，食物精美，住宿条件很奢华，研讨会的氛围显得很轻松。
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迈克尔·扎加尼加（Michael Gazzaniga）是会议发言人之一，他是认知神经科学领域的元老。过去几十年里，扎加尼加在神经科学领域内一直享有盛誉，他在教学与科研方面很出色，同时他的研究成果也广为人知。扎加尼加已经70多岁了，高个子，为人谦和，富于魅力。他在正式发言之前，讲了一件小事情，这事是他几天前刚来到英国时碰到的。扎加尼加到了伦敦希思罗机场后，向入境护照检查处走去。检察人员照例问他：是来公干还是旅游？他回答是公干，参加一个会议，就待上几天。检察人员问他开什么会。扎加尼加说自己是研究大脑的科学家。检察人员一听，扬起了眉毛，很感兴趣，问：“像右半脑负责空间识别，左半脑负责语言这一类的研究吗？”扎加尼加想今天真走运，于是带点骄傲地回答，实际上自己也参与了他刚才说的那项研究。检察人员很震惊，问扎加尼加这次会议的主题是什么。扎加尼加回答是“意识和大脑的关系”。检察人员斜眼看了看他，皱起了眉头，说道：“你有没有想过中途改变主意，不要参加这个会议了？”
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检察人员的话反映了普通大众对意识神经科学的怀疑态度。即使是现在，很多神经科学家也有同样的想法。然而，就像我在这一章论述的那样，这个领域在过去20年中取得了令人兴奋的成果，许多研究者开始集中研究大脑的哪些区域与意识的产生有关，这些区域如何相互作用产生经验，神经机制又是如何运作产生意识的。
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贪婪的大脑：为何人类会无止境地寻求意义 大脑产生意识
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在第1章中，我详述了我的朋友马丁·蒙蒂让我在功能性磁共振成像扫描仪（FMRI）中做的实验。这种扫描仪可能是世界上最昂贵，同时也是最笨重的聊天工具。但是，这个扫描仪以简洁明了的方式证实了意识是物质的，是由大脑产生的。与之相反的哲学观点都是不可靠的。
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我们每天都在操控自己的意识，我们消费的含咖啡因或酒精的东西会影响大脑的运作，从而影响意识。不仅如此，很多医学例子都证明大脑和意识之间关系密切，如很多类型的大脑损伤会引起意识深刻、永久的改变。
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如果我们假定，意识仅仅是大脑活动产生的一种物理过程，那么意识就更具神秘性；同时，也给了我们一个临时的观察平台，使我们以此为基础去探寻答案。不可否认，将意识与大脑联系在一起会引发一系列的问题，但是科学研究正在试图解决这些问题。这些问题包括：意识是由整个大脑的活动产生的，还是由大脑内部某些特定的区域的活动产生的？如果只是跟某些特定的区域有关，那么如何辨别这些区域？神经元的活动方式与意识的产生是否有关？意识与神经元的数量有关吗？意识是否只是与少数神经元有关？只有一种意识形式，还是有很多种意识形式？如果有很多种意识形式，是否不同的脑区产生不同的意识，每种意识的功能都不同，就像我们辨别脸孔的能力与语言能力是不同的？意识是否必须由大脑产生，其他物质（如硅质计算机大脑）能否代替大脑？我将在这一章回答上述问题。但是我会继续上一章的内容，对意识的目的、构成及机制做更清晰的论述。
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不相关联的两派人都在研究大脑如何产生意识。一派研究人员试图发现产生意识的大脑区域及神经机制。同时，另外一派科学家研究与经验相关的神经系统的运作，同样取得了卓越的成就。这派人很少提到意识，他们的研究主题包括工作记忆，注意以及组块。
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我将在这一章详细描述一些直接的、正式的证据，说明大脑是如何产生意识的。然后，我将论述与意识密切相关的其他研究，如注意的神经学基础、工作记忆、组块以及其他相关主题，进一步证明这些过程对意识的重要性。在这一章的最后一节，我将讨论有关意识的神经科学理论，使我们更深入了解意识的本质，尤其是那些有意识和神经学两方面的实验数据支持的理论。
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贪婪的大脑：为何人类会无止境地寻求意义 打开意识的闸门
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意识的产生究竟与整个大脑有关还是仅与大脑中少数几个关键区域相关联？对意识神经科学来说，这恐怕是最为简单，也是最重要的一个问题。这个问题的答案有大量数据支撑，这些数据建立在对不同部位脑损伤的病人的研究之上，而这些病人的局部损伤部位涵盖了大脑的每一个区域。研究发现，属于人类大脑最原始的爬行动物脑的一部分的小脑（cerebellum），与意识的产生关系甚少。小脑缺失不会对意识造成明显损害。例如，一个天生几乎没有小脑的女人，照样能在电器厂干活，过正常人的生活。
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由此可见，并非所有的大脑区域都对意识的产生起作用。上面的例子也间接回答了另一个问题，即意识是否与神经元的数量有关。如果神经元的数量与觉知水平成正比，那么拥有大脑近80%神经元的小脑应该是意识活动最为活跃的区域。然而，事实并非如此。
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实际上，意识产生最为关键的区域是脑干网状结构（the reticular formation）。虽说如此，它很不起眼，也不是本书的重点。脑干网状结构属于大脑最为原始的区域——脑干的一部分，即爬行动物脑的组成部分。网状结构通过一系列复杂的分区控制着睡眠与觉醒周期，这些分区分别参与化学活动和神经元活动。通过这些活动，我们进入不同模式的睡眠或是从睡梦中醒来。例如，当我们做梦时，网状结构发出信号，传递给脊髓神经，从而抑制身体其他部位的功能，这样我们梦到自己在到处跑，却不会真的撞到墙上去。网状神经一旦受损，后果严重，不是死亡就是深度昏迷——完全失去意识，永远无法醒来。
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网状结构对意识的形成不可或缺，并不等于说意识是在网状结构这一原始的部位发生。打个比方，没有电源，电脑无法开机，但是电源是功能最为单一的部分，与操作系统程序毫不相关。
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丘脑是与意识形成关联更为密切的区域。丘脑是脑干网状结构的主要输出区，位于脑干上方，处在大脑的中间，地位特殊，是大脑的中枢，其神经元可以从其他脑区接收信息，也可以向所有脑区发送信息。以前，丘脑主要被视作感知渠道，当信息被输送到大脑皮层时，丘脑通常作为传送的第一站。例如，眼睛通过视束这一密集的信息高速公路传达看到的图像，图像信息汇集到一个被称作外侧膝状体核的丘脑部位，这一部位再将信息送到初级视皮层。近来，丘脑的作用日益受重视，人们意识到它不再只是消极的中转站，而具有成熟的信息过滤和组织功能，对意识的产生发挥着至关重要的作用。
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丘脑大面积受损就会成为植物人。与处于昏迷状态的病人不同，植物人有醒着的迹象，如在白天可能会睁开眼睛。这听起来好像植物人大脑的网状结构仍然部分运行着觉醒的功能，其实由于没有足够的神经联结，他们即使醒着也不能意识到任何事情。丘脑是意识产生的关键部位，有两方面主要功能：信息处理和分配注意。除了在大脑各区域传输信息外，丘脑还负责将注意分配到不同的方向。这点也能说明丘脑损坏的植物人看似醒着，却没有任何定向的意识。试想一下，一个还存有某些感知的生命体，其注意却不能关注任何物体，不能确定任何目标或想法，这种状态能被称为有意识吗？
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回到电子邮件这一类比，丘脑相当于承担着一个大公司IT部门的职能。外界所有电子邮件（感觉输入）首先经过IT部门服务器过滤，然后才分发到相应的其他部门。大部分内部电子邮件也要经过办公大楼的IT服务器才能送达接收者。但是这个IT部门特别具有前瞻性，会过滤掉垃圾邮件。如果有需要，IT部门经理会毫不犹豫地延缓某类特定邮件的送达时间，比如流行音乐，而在那些与公司当前主要项目密切相关的邮件的主题前添加“优先处理”标签。
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丘脑损伤会变成植物人，那么一个公司IT部门的服务器出故障又会如何呢？这座办公大楼地下室的发电机很有可能还在照常运作，晚上继续供电，而公司职员也照常用着电脑，还时不时与隔壁同事交流上几句闲话。但是，这座办公楼里，不再有畅通高效的工作交流，处于决策层的经理们对自己公司发生的事情知之甚少，自然也就做不了什么正事。
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