揭開大腦的秘密:意識體驗的真正所在?
記錄顯示,在觀看影像時,視覺皮質會長時間活動,超過對影像的意識。超過四分之一的中風患者會出現怪異的失調–他們對眼睛所感知到的一半事物失去知覺。例如,中風影響右腦後,一個人可能只吃盤子右邊的食物,因為他們不知道另一半。同樣,他們可能只注意到照片的右半部分,而忽略了左側的人。 在所有中風患者中,超過四分之一的人經歷過單側忽視,即對一半的視覺感知失去知覺,儘管他們仍會對完整的場景做出情緒反應。研究人員有可能確定了在感知過程中保留持續視覺圖像的大腦區域,這項發現未來可能會對理解和治療意識障礙產生影響。 但令人驚訝的是,這類中風患者會對整張照片或整個場景產生情緒反應。他們的大腦似乎把一切都看在眼裡,但這些人在意識上只知道世界的一半。這種令人費解的疾病被稱為單側忽視,它凸顯了腦科學中一個長期存在的問題: 感知事物與意識到或有意識地感知事物之間有什麼區別?你可能不會有意識地註意到,你在瀏覽Instagram feed 時經過了一家鞋店,但你卻開始在網路上搜尋鞋子的銷售情況。你的大腦會記錄下你沒有意識到的事情。來自耶路撒冷希伯來大學和加州大學柏克萊分校的神經科學家現在報告說,他們可能已經找到了大腦中保留這些持續視覺圖像的區域,在我們感知這些圖像的幾秒鐘內。他們最近在《細胞報告》(Cell Reports)雜誌上發表了他們的研究成果。論文的第一作者、希伯來大學研究生加爾-維什內(Gal Vishne)說:「意識,尤其是視覺體驗,是每個人從早晨醒來睜開眼睛到入睡的那一刻所感受到的最基本的東西。我們的研究是關於你的日常體驗。”耶路撒冷希伯來大學和加州大學柏克萊分校的研究人員記錄了癲癇患者大腦中的電活動,同時向他們展示各種圖像,試圖找出大腦中持久圖像的儲存位置,以及我們如何有意識地獲取這些圖像。圖片來源:英國皇家藝術學院Hadar Vishne雖然這些發現還不能解釋我們為什麼會不知道自己感知到了什麼,但這樣的研究在未來可能會有實際應用,也許醫生可以透過昏迷病人的大腦活動來判斷這個人是否還能感知到外界,並且有可能得到改善。了解意識也有助於醫生發展治療意識障礙的方法。資深作者、希伯來大學心理學教授、埃德蒙德-薩夫拉和莉莉-薩夫拉腦研究中心成員萊昂-迪烏爾(Leon Deouell)說:”我整個科學生涯的靈感都來自於患有單側忽視的中風病人,他們只是忽略了世界的一半。這實際上引發了我對有意識問題的興趣。為什麼你可以獲得信息,卻仍然不承認它是你主觀體驗到的東西,不對它採取行動,不把眼睛移向它,不抓住它?什麼東西不僅能被大腦感知,還能讓你產生主觀體驗?理解這一點最終將幫助我們理解認知系統和患有這種綜合症的病人大腦中缺失了什麼”。資深作者、加州大學柏克萊分校心理學教授、海倫威爾斯神經科學研究所成員羅伯特奈特(Robert Knight)補充說:「我們正在為意識之謎增添一塊拼圖–事物如何留在你的腦海中,供你採取行動。”迪烏爾指出,大約六十年來,對人腦的電學研究幾乎都集中在感知到某些事物後最初的活動激增。但這種激增在大約300 或400 毫秒後就會消失,而我們通常會在幾秒鐘或更長的時間內觀察並有意識地意識到事物。他說:”這就留下了大量無法用神經術語解釋的時間。”為了尋找持續時間更長的活動,神經科學家們徵得同意,對10個人進行了測試,這些人的頭骨被打開,以便在大腦表面放置電極,追蹤與癲癇發作有關的神經活動。研究人員在電腦螢幕上向患者顯示不同影像的不同時間長度(最長1.5秒)時,透過電極記錄大腦活動。研究人員要求患者在偶爾看到一件衣服時按下一個按鈕,以確保他們確實在集中註意力。用於記錄人類神經活動的大多數方法,如功能性磁振造影(fMRI)或腦電圖(EEG),只能讓研究人員詳細推斷大腦活動發生的位置或時間,而不能同時推斷兩者。希伯來大學/加州大學柏克萊分校的研究人員透過在頭骨內植入電極,彌補了這個缺陷。在利用機器學習分析數據後,研究小組發現,早先的研究認為大腦在感知到新事物時只有短暫的爆發性活動,與此相反,大腦的視覺區域實際上以低水平的活動保留了有關感知的訊息,而且時間更長。持續的神經活動模式與最初的活動模式相似,當人們觀看不同的影像時,神經活動模式會改變。德烏爾說:”這種穩定的表徵表明,儘管活動水平不斷變化,但隨著時間的推移,穩定感知的神經基礎是存在的。”與先前的一些研究不同,他們發現大腦前部的前額葉和頂葉皮質只有在感知到新事物時才會變得活躍,訊息會在半秒(500 毫秒)內完全消失,即使是更長的刺激也是如此。大腦後部視覺皮質的枕顳區也會短暫變得非常活躍–大約300 毫秒,然後下降到一個持續但較低的水平,大約是最初尖峰的10%到20%。但這種活動模式並不會消失;事實上,在人們觀看影像的過程中,這種活動模式一直保持不變。德烏爾解釋說:”額葉皮質參與了對新事物的檢測。”但你也會在高級感官區域看到一個持續的表徵”。大腦中事件發生的順序可以有多種解釋。奈特和維什內傾向於認為,當前額葉皮質訪問視覺皮層的持續活動時,就會產生意識。德烏爾則認為,意識產生於大腦多個區域之間的聯繫,前額葉皮質只是其中之一。該研究小組的發現得到了一個自稱為”Cogitate Consortium”的小組的證實。儘管該聯盟的研究成果仍在等待同行評審,但6月份在紐約舉行的一次活動中對這些研究成果進行了描述,這次活動被稱為兩種”領先的”意識理論之間的對決。細胞報告》的結果和未發表的結果都可能符合任何一種意識理論。“這種對抗性合作涉及到目前大約22種意識理論中的兩種理論,理論多通常意味著我們不理解”。儘管如此,這兩項研究和其他正在進行的研究都是由鄧普頓基金會發起的對抗性合作的一部分,它們可能會導致一種真正的、可檢驗的意識理論。“關於我們能夠檢驗的兩種理論的預測,兩者都是正確的。但從更廣闊的角度來看,儘管我們發現每種理論都有一定的道理,但就目前而言,沒有一種理論以其現有的形式行得通。」意識的神經基礎仍有許多未知之處,我們認為應該收集更多的數據,然後才能在先前理論的灰燼中崛起新的鳳凰。”德烏爾和奈特計劃在未來的研究中探索大腦其他區域與意識相關的電活動,例如處理記憶和情緒的區域。