意识体验的本质
作者: Christof Koch 文 / 1563次阅读 时间: 2017年12月18日
来源: mints 译 标签: IIT TMS 经颅磁刺激 信息整合理论 意识
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意识体验的本质
Christof Koch 文
mints 译自《科学美国人》
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无论意识的主观体验是世俗的还是高尚的,要发现任何的意识,都必须考虑两个基本特征。心理学空间[!o`(Q@O p} ch5L

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首先,根据定义,任何体验都不同于任何的其他体验。体验由其发生的时间和地点规定。每一种体验都有着丰富的信息,例如,在落基山脉或喀斯喀特山脉远足时的独特视觉盛宴。现在把这些回忆与其他感觉模式结合起来,比如声音和气味,情感记忆。每一个模式都有其独特的特点。心理学空间r}?%\;z5KRTi

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第二点是每一种体验都是无缝的、完整一体的。你不能将蓝色天空背景中双子塔升腾而起的黑色烟雾分割为一半是南塔的感受,另一半是北塔的知觉感受。心理学空间*K$@9[)R H

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Integrated Information Theory
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i5a+n0a R)O'i.D9n.J0当前前景最好的意识科学理论就是整合信息理论(Integrated Information Theory IIT),在这个理论中也包括了这些思想。由威斯康星大学麦迪逊分校的精神病学家和科学家朱利奥·托诺尼(Giulio Tononi)提出的整合信息理论强调了任何主观经验的差异性和综合性,并且假定在人类大脑中支持意识体验的新皮层也必须包含这些属性。

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为了探讨这些机制在何种程度上是完整的,托诺尼和意大利米兰大学的神经病学家和神经科学家马塞洛·马西米尼(Marcello Massimini)建立的团队在本世纪初设计了一种基于脑电信号(EEG)的方法。这种方法为IIT的形式验算提供了一个非常粗略的近似值。研究小组通过正确区分六名健康志愿者有意识安静地闭着眼睛休息,与熟睡而又无意识时的区别,验证了IIT的可靠性。心理学空间\I@-V)z"oal

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熟睡者的大脑就像一只发育不良、调音不好的钟。而此时EEG初始振幅大于受试醒着的时候,它的持续时间短得多,并且它不会越过皮层弹回到连通区域。当神经元在熟睡中仍然活跃时,正如当地大脑区域的强烈反应所证明的那样,整合已经打破 。而大脑在清醒时的电活动却很少。心理学空间v3ME}sJ(z[

0k m4Gr!dWv0虽然区分睡眠状态下和平静状态下大脑的不同反应可能是微不足道的,但这种方法可以扩展到更难区分的各种脑状态任务之中。事实上,在随后的几年中,托诺尼、马西米尼和另外17个医生和脑科学家在许多科目中测试了这一程序。2016年发表的一篇论文总结了这一具有里程碑意义的研究。

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经颅磁刺激技术 TMS

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%y k }{g+v~0该方法通过头皮上封闭线圈发出的一个磁能脉冲能量敲击大脑。这被称为经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation TMS)的技术诱发了底层皮层神经元短暂的电流,反过来,在电涌于几分之一秒之内消失之前,促使其他神经元在颅内的涟漪回响。将大脑想象成教堂的大钟、TMS装置为钟锤。铸造良好的大钟一旦被击中,就会以其特有的音高回响很长的时间,大脑也是如此。病人佩戴的高密度脑电图帽监测了大脑的电活动是由。在200次TMS脉冲的过程中,脑电图被平均化并显示出来,就好像是一部电影在时间上展开。

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8{1a!i-k:R+J0在清醒的大脑中有完整的连接,对监测做出不同响应的脑区显示了大量的皮层活动高度复杂的模式,象征着“复杂性”的这些模式既不是完全可预测的也不是完全随机的。

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研究人员使用数学度量捕捉其多样性。估计了其复杂性,以及这些反应在多大程度上不同于不同的时间的大脑皮层。该技术本身是从计算机科学中借来的,是基于减少图像或电影的存储需求的流行的“ZIP”压缩算法,这就是为什么测量意识的整个过程被业内称为激发(ZAP)和压缩(ZIP)的全过程。每个人的脑电图响应最终映射为一个单独的数字,即扰动复杂性指数(perturbational complexity index, PCI)。如果皮质活动受到抑制,大脑就不会对磁响应做出反应,或者只有微小的摆动,那么,PCI将接近零。而最大的复杂程度就会产生一个PCI。 PCI值越大,大脑对磁脉冲的反应越多样化。心理学空间 K!z!Oa2R:o E5V4y*P

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