本文來(lái)自微信公眾號(hào)： 神經(jīng)現(xiàn)實(shí)（ID：neureality），作者：M.A&B.M，原文標(biāo)題：《心智在何方》 

1976年，弗朗西斯·克里克（Francis Crick）來(lái)到了位于加州拉霍亞地區(qū)的索爾克研究所，那里可以俯瞰波光粼粼、藍(lán)綠色的大海，頭頂棉花糖一般的天空，如同太平洋上的一片世外桃源?？死锟撕屯聜児餐l(fā)現(xiàn)了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而揭開生命的神秘面紗，顯露出它物理的本質(zhì)，他也因此獲得諾貝爾獎(jiǎng)的殊榮?？死锟讼Ｍ転橐庾R(shí)相關(guān)的研究作出類似的貢獻(xiàn)。他認(rèn)為，如果物質(zhì)奇特到足以構(gòu)成生物的生命密碼，也許它也是生物心智的謎底。

作為與我們朝夕共處、形影不離的東西，意識(shí)看似要比宇宙起源更容易解釋?；镜奈锢碓?，比如原子和分子，可以產(chǎn)生主觀的體驗(yàn)，這似乎沒(méi)有那么難以想象。事情卻沒(méi)有這么簡(jiǎn)單。難怪，長(zhǎng)久以來(lái)，人們堅(jiān)信意識(shí)是靈魂的職能，科學(xué)對(duì)它束手無(wú)策。因此，意識(shí)成為了生機(jī)論者（vitalism）最強(qiáng)有力的武器。他們聲稱生命依賴于非物質(zhì)的、非物理的力量。身為唯物論的堅(jiān)定捍衛(wèi)者，克里克從抵達(dá)加州的那刻起便矢志不移地要破除對(duì)于意識(shí)的誤解，為破解意識(shí)之謎開辟出一條道路。

弗朗西斯·克里克（Francis Crick）圖片來(lái)源：wikipedia

在克里克人生的最后30年里，他借助分子生物學(xué)在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域掀起了一場(chǎng)革命。他經(jīng)常在茶話會(huì)上挑戰(zhàn)領(lǐng)域里頂尖的精英，并且就他的“驚人假說(shuō)”發(fā)表文章，主張意識(shí)完全是大腦的產(chǎn)物。2005年，生命垂危的克里克和他的朋友、同時(shí)也是同事的克里斯托弗·科赫（Christof Koch）發(fā)表了最后一篇文章——《屏狀體的功能是什么？》。這篇文章重燃了科學(xué)家對(duì)大腦如何產(chǎn)生意識(shí)這一問(wèn)題的興趣[1]。屏狀體由一系列神經(jīng)元組成，形狀恰似一張吊床。文章提出，屏狀體是意識(shí)產(chǎn)生的關(guān)鍵區(qū)域，因?yàn)樗邮铡捌渌麕缀跛衅訁^(qū)域的輸入信息，并向幾乎所有皮層區(qū)域發(fā)回信息”。皮層正是大腦多褶的表面，負(fù)責(zé)各種意識(shí)特征，包括感覺和性格。這一前景無(wú)量的想法隨后將激勵(lì)對(duì)于意識(shí)本質(zhì)、以及有趣的屏狀體作用的深入研究，直至今日。

意識(shí)在何處藏身

在克里克特別指出屏狀體之前，已經(jīng)有很多大腦部位被認(rèn)為是意識(shí)產(chǎn)生的中心。17世紀(jì)中葉，勒內(nèi)·笛卡爾（René Descartes）率先提出他那臭名昭著的假說(shuō)，即“靈魂的核心在大腦中心的一個(gè)小腺體中”，也就是松果體。笛卡爾認(rèn)為靈魂與肉體是完全分離的，因此他想要解決的問(wèn)題是兩者之間如何互動(dòng)。我們很容易想象有形物體之間的相互作用，例如保齡球和球瓶，但是思維是看似無(wú)形的。我們很難想象無(wú)形的東西占用空間，或是施加力量——看似非物質(zhì)的東西究竟如何與物質(zhì)相互作用？喝一杯馬天尼酒會(huì)如何影響我們的思考？

為了回答這些問(wèn)題，笛卡爾借用了古希臘內(nèi)科醫(yī)生蓋倫（Galen）提出的“動(dòng)物本能”（animal spirits）的概念。笛卡爾認(rèn)為，動(dòng)物本能是血液中的心理生理信使，可以記錄肉體的感覺，同時(shí)發(fā)出信號(hào)，由大腦翻譯為有意識(shí)的感知。他提出，松果體正是這些半精神、半肉體的信使的中心，它們?cè)谏眢w各處互相連接、發(fā)光發(fā)熱。笛卡爾的假說(shuō)聽起來(lái)不免夸張，但它使科學(xué)界認(rèn)識(shí)到意識(shí)與生理機(jī)制的關(guān)系，為未來(lái)克里克的發(fā)現(xiàn)打開了一扇門。

直到200年后，才有人提出另一種假說(shuō)。1835年，德國(guó)生理學(xué)家約翰內(nèi)斯·穆勒（Johannes Müller）提名延髓為意識(shí)的中心。延髓是腦干的一部分，負(fù)責(zé)將富氧血細(xì)胞輸送至大腦各處。雖然延髓好比大腦的動(dòng)力源泉，但是從現(xiàn)代的眼光看來(lái)，它似乎和更高階的意識(shí)機(jī)能沒(méi)有關(guān)系（我們現(xiàn)在知道，延髓負(fù)責(zé)非自主性功能，比如嘔吐和打噴嚏，對(duì)生而為人的體驗(yàn)來(lái)說(shuō)微不足道）。

意識(shí)中心是整個(gè)大腦中神經(jīng)活動(dòng)的樞紐——說(shuō)到這個(gè)猜想，就不得不提到19世紀(jì)的英國(guó)生理學(xué)家威廉·卡彭特（William B. Carpenter）。他認(rèn)為大腦中央的丘腦掌管意識(shí)。即使到今天，我們?nèi)匀恢荒懿聹y(cè)丘腦對(duì)意識(shí)形成的作用，但是卡彭特的影響遠(yuǎn)不止于此。他啟發(fā)我們認(rèn)識(shí)到意識(shí)是一種完整的體驗(yàn)，而不是一團(tuán)亂糟糟的、互不相關(guān)的感受；并且，意識(shí)的源頭一定能夠?qū)⒏唠A機(jī)能（比如思考、情感、能動(dòng)性）與低階感官機(jī)能整合為一體，從而形成完整的體驗(yàn)。

一個(gè)世紀(jì)后，神經(jīng)外科先驅(qū)、加拿大籍美裔醫(yī)生懷爾德·潘菲爾德（Wilder Penfield）證實(shí)了卡彭特的猜想。潘菲爾德當(dāng)時(shí)正在醫(yī)治罹患嚴(yán)重癲癇的患者，當(dāng)他故意破壞導(dǎo)致癲癇發(fā)作的大腦區(qū)域時(shí)，他發(fā)現(xiàn)具體的動(dòng)作或感知和大腦的特定區(qū)域之間存在一種功能性映射，遍布整個(gè)大腦表面。但他的皮質(zhì)圖帶來(lái)了一個(gè)關(guān)于大腦地形的新問(wèn)題，是卡彭特始料未及的：相去甚遠(yuǎn)、看似分離的感官處理區(qū)域之間是怎樣形成完整的意識(shí)體驗(yàn)的？答案似乎并不明朗。

屏狀體是意識(shí)的棲身之處嗎

事情在弗朗西斯·克里克登場(chǎng)后出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)。克里克有一種奇特的能力，僅靠觀察一個(gè)生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就可以想象它的功能。他尋找的是一個(gè)可以整合來(lái)自皮質(zhì)邊緣地帶的信息的神經(jīng)結(jié)構(gòu)。數(shù)十年細(xì)致的神經(jīng)生理學(xué)研究使他的目光投向了大腦中的這樣一處，這里符合他的每一條標(biāo)準(zhǔn)：屏狀體。可以說(shuō)，屏狀體和皮質(zhì)的每個(gè)區(qū)域之間都有雙向連接，如同大腦的中央車站?？死锟舜虮确秸f(shuō)，如果皮質(zhì)的不同區(qū)域是管弦樂(lè)隊(duì)中的樂(lè)師們，負(fù)責(zé)處理各種感官信息（視覺、聽覺、觸覺等等），屏狀體就好比是指揮，確保所有人在正確的時(shí)間演奏出正確的音符。他的論證簡(jiǎn)潔、優(yōu)美且令人信服。意識(shí)的一席之地究竟在哪，他的論證也提供了第一個(gè)科學(xué)合理的可驗(yàn)證假說(shuō)。

克里克將視線鎖定在屏狀體后的數(shù)十年間，科學(xué)家們前赴后繼地收集起大腦中這片神秘地帶的數(shù)據(jù)。2014年，喬治華盛頓大學(xué)一項(xiàng)關(guān)于癲癇患者的案例研究表明，電刺激屏狀體附近的區(qū)域可以使患者立刻失去意識(shí)，而一旦電刺激消失，患者又會(huì)馬上恢復(fù)意識(shí)[2]。2017年，艾倫人工智能研究所的研究員發(fā)現(xiàn)，屏狀體中的神經(jīng)元像“荊棘皇冠”一樣延伸至整個(gè)大腦區(qū)域。這一發(fā)現(xiàn)支持了克里克的假說(shuō)，表明屏狀體可能在整合和傳導(dǎo)全腦活動(dòng)起到了重要作用[3]。一時(shí)間，屏狀體似乎和克里克的猜測(cè)別無(wú)二致：它就是意識(shí)的中心。

然而，2019年發(fā)表的兩項(xiàng)研究顯示，屏狀體已經(jīng)風(fēng)光不再。斯坦福大學(xué)一項(xiàng)研究表明，當(dāng)五名癲癇患者大腦兩側(cè)的屏狀體均被故意破壞時(shí)，他們的主觀體驗(yàn)并沒(méi)有產(chǎn)生變化[4]。為了證實(shí)這一結(jié)果，馬里蘭大學(xué)的研究人員在老鼠身上進(jìn)行了試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)停止屏狀體的活動(dòng)沒(méi)有造成明顯的意識(shí)缺失[5]。意識(shí)的一席之地到底在哪里？基于這些數(shù)據(jù)，屏狀體也許只是我們?cè)谒褜ご鸢傅耐局杏忠幻稛熿F彈。

如果屏狀體不生產(chǎn)意識(shí)，它的功能到底是什么？2010年，德國(guó)一項(xiàng)關(guān)于猴子的研究發(fā)現(xiàn)，屏狀體神經(jīng)元會(huì)被周圍環(huán)境中顯著的感官變化激活，比如來(lái)自其他猴子突如其來(lái)的召喚[6]?；谶@一結(jié)論，馬里蘭大學(xué)在2019年開展了一項(xiàng)人全腦成像的研究，并且發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一項(xiàng)任務(wù)需要復(fù)雜的注意力時(shí)，人的屏狀體便被激活[7]。這兩項(xiàng)研究似乎暗示著，雖然屏狀體和基本的自覺意識(shí)無(wú)關(guān)，但是它在完成對(duì)認(rèn)知要求較高的任務(wù)時(shí)有著不可或缺的作用。這一點(diǎn)至少間接支持了克里克的想法。

意識(shí)到底由何處產(chǎn)生

雖然屏狀體也許不是意識(shí)所在，但它仍然可能為意識(shí)開道。靈長(zhǎng)類動(dòng)物，尤其是人類，有時(shí)出乎意料地心不在焉。我們往往極少注意到通勤路上的事物；但是一旦拐錯(cuò)彎，周遭的感官世界便吸引了我們的注意力。導(dǎo)航的習(xí)慣使得靈長(zhǎng)類能夠有效且機(jī)械地完成很多工作，直到始料未及的變化對(duì)我們的認(rèn)知需求提出更高的要求，從而激活屏狀體。至于屏狀體這種類似認(rèn)知控制的機(jī)制與意識(shí)之間有什么聯(lián)系，這還是一個(gè)值得討論的問(wèn)題。

2019年十月，屏狀體研究協(xié)會(huì)在芝加哥召開會(huì)議。會(huì)上，艾倫人工智能研究所的科赫和我們中的一位作者布萊恩·馬特爾（Brian N. Mathur）展開了一場(chǎng)公開的對(duì)話，討論屏狀體究竟在何種程度上指引著意識(shí)，雖然最終答案依舊懸而未決。在之后的神經(jīng)科學(xué)協(xié)會(huì)的會(huì)議上，又有新的初步數(shù)據(jù)鼓勵(lì)科學(xué)家重新審視丘腦在意識(shí)形成中可能的作用。這些數(shù)據(jù)看似將意識(shí)的位置移到了另一個(gè)神經(jīng)結(jié)構(gòu)，然而，多虧卡彭特和克里克，神經(jīng)科學(xué)家在很大程度上認(rèn)為，任何負(fù)責(zé)意識(shí)機(jī)能的神經(jīng)區(qū)都是一個(gè)寬廣且不斷變化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一部分。

Stephan Schmitz

例如發(fā)明全局工作空間理論（Global Workspace theory）的伯納德·巴斯（Bernard Baars）就認(rèn)為，意識(shí)不是由屏狀體之類單一的樞紐產(chǎn)生的。相反，它是一個(gè)由許多功能中心組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)物，這些功能中心用類似神經(jīng)“云計(jì)算”的形式實(shí)現(xiàn)合作。

關(guān)于意識(shí)，神經(jīng)科學(xué)準(zhǔn)備攤牌了

威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的朱利奧·托諾尼（Giulio Tononi）提出了一種有趣的思考方式。這位意大利神經(jīng)科學(xué)家的整合資訊理論（Integrated Information Theory，IIT）假設(shè)被試的神經(jīng)活動(dòng)與某種意識(shí)體驗(yàn)有關(guān)，比如讀論文，或者步行穿過(guò)一個(gè)街區(qū)。這一理論的假說(shuō)是，一次性被激活的大腦區(qū)域越多，感官、情感和認(rèn)知的信息就越為完整統(tǒng)一，從而使生物體擁有更清晰的意識(shí)。

2013年，托諾尼和馬西米尼（Massimini）開發(fā)了一種能夠得到擾動(dòng)復(fù)雜性指數(shù)（perturbational complexity index, PCI）的方法，從而證實(shí)并量化了IIT。PCI涉及刺激（即功能性地?cái)_動(dòng)）皮質(zhì)的某些區(qū)域，致使皮質(zhì)的其他部分作出反應(yīng)，PCI則測(cè)量這些反應(yīng)，并將它們繪制成圖。當(dāng)被試熟睡時(shí)，這些反應(yīng)活動(dòng)較為局限，但在清醒的被試中，這種活動(dòng)的范圍和復(fù)雜度都要大得多。托諾尼表示，測(cè)量這種活動(dòng)等同于測(cè)量意識(shí)本身，通過(guò)測(cè)量結(jié)果，我們也許可以判斷一位無(wú)法反應(yīng)的病人究竟是處于植物人的狀態(tài)，還是處于清醒的狀態(tài)卻無(wú)法交流。

IIT的研究方法十分高明，但是用神經(jīng)活動(dòng)識(shí)別意識(shí)的方法有點(diǎn)像在概念上玩花招。雖然我們可以觀測(cè)神經(jīng)活動(dòng)的模式并將它們和某些意識(shí)體驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，但在邏輯層面上還不足以證明這種測(cè)量結(jié)果就是意識(shí)本身，僅此而已。至少?gòu)母拍罱嵌葋?lái)看，聲稱活躍的神經(jīng)模式就是意識(shí)，相當(dāng)于指著貼在墻上的世界地圖說(shuō)“這就是哥本哈根”。

意識(shí)是什么

盡管如此，為了彌合神經(jīng)活動(dòng)和心智之間的鴻溝，使用IIT的研究人員下定決心，開始運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法將PCI數(shù)據(jù)和意識(shí)的因果痕跡聯(lián)系在一起。如今，這一領(lǐng)域處于可驗(yàn)證的新興意識(shí)理論的前沿。但是，神經(jīng)科學(xué)家仍必須解決那些從笛卡爾時(shí)代起就困擾意識(shí)科學(xué)的基本問(wèn)題，也就是“究竟什么是意識(shí)”，以及“我們?nèi)绾瓮ㄟ^(guò)研究大腦了解意識(shí)”？

一些哲學(xué)家猜測(cè)，大腦創(chuàng)造意識(shí)就像胃生產(chǎn)酶，或是膽囊分泌膽汁。（事實(shí)并非如此。）但是想要以這種機(jī)械的描述定義意識(shí)也是問(wèn)題所在：雖然我們不難確定各種意識(shí)體驗(yàn)對(duì)應(yīng)的器官組織，比如晚餐的氣味和到桌子的距離，或是收音機(jī)里流淌出的音樂(lè)，但是意識(shí)本身無(wú)法像這些體驗(yàn)一樣被區(qū)分開來(lái)——它是連貫且不可分割的，是特定環(huán)境中的全身心體驗(yàn)——例如“腦腸連接”就是有意識(shí)的情感中重要的一環(huán)。

FM illustration

也許有一天，我們能用電腦模擬意識(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)，制造出科幻片里的機(jī)器人。又或像科赫的驚世預(yù)言所暗示的那樣，心智與物質(zhì)的二元論終將成為尋找腦內(nèi)意識(shí)路上的障礙，而物質(zhì)本身已然從某種途徑具備了自我感受。泛靈論融合了生機(jī)論和物質(zhì)論，它認(rèn)為基本的物質(zhì)擁有意識(shí)要素。誠(chéng)然，這個(gè)想法有些古怪，但意識(shí)本身也同樣古怪。在某種奇特的意義上，這正應(yīng)證了克里克的的猜想：光彩奪目的物質(zhì)本身已經(jīng)足以解釋意識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

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