## 前额叶-顶叶网络与意识的关系
视觉区域越专业、高级,反映的信息就越精炼、复杂,而这一区域对意识的作用就越大。但是通过电极研究单个神经元有一个缺陷:只能对一小部分的大脑区域进行研究,不能对其他区域做出推论,因为没有相应的数据支持。例如,我们不能通过这种方式研究盲视实验时提到的外侧前额叶皮层。而大脑扫描的方式,虽然没有利用电极研究单个神经元的方式集中、精确,但是能够同时对整个大脑进行扫描,观察哪个区域与意识有关。
对人类大脑进行功能性磁共振成像实验表明,当我们看到的图像发生切换时,比初级视皮层高级的视觉区域的活动会被激活。但是另外两个区域也同时亮起来,即外侧前额叶皮层和后顶叶皮层。
双眼竞争测试只是一系列视觉实验中的一个,其他一些实验的结果也是一样的:我们感觉到的是两个竞争的视觉图像相互切换,前后出现(见图6下)。例如,一个著名的实验是这样的:同时呈现给被试一个烛台和两张脸孔的侧面,被试不能同时看到两者,只能看到一个烛台或两张脸孔的侧面。如同在双眼竞争实验中那样,记录被试看到的烛台与脸孔的图像发生切换时大脑的活动情况,就会发现此时大脑的高级视觉区域、外侧前额叶皮层以及后顶叶皮层的活动被激活,而外侧前额叶皮层和后顶叶皮层与视觉功能无关。
之前我很少讨论后顶叶皮层,这个区域总是与外侧前额叶皮层同时被激活,与外侧前额叶皮层形成一个网络,功能也与之相似。事实上,这两个区域如此频繁地共同被激活,以致被认为是一个大网络,用以处理高级、灵活的思想。尽管两者在功能上有细微差别,但是在这一章我假定它们是一个统一体,称其为前额叶-顶叶网络(prefrontal parietal network)。
到目前为止,我只介绍了被试看到两个图像切换的功能性磁共振成像实验。其实,有很多实验研究在被试觉察到刺激物时大脑活动与觉察不到刺激物时大脑活动之间的差异。例如,斯坦尼斯拉斯·迪昂(Stanislas Dehaene)和他的同事做的一个实验:快速呈现给被试一系列杂乱的方格,方格上没有任何标注。在这些方格的中间,会插入一张有字的图片。有时候有字的图片与其他方格之间的间隔时间太短,以致被试注意不到有字的图片;有时候时间间隔会很长,让被试注意到有字图片。对比两种情况下大脑的活动,我们会发现与其他实验一样的标准的激活模式:高级的感觉区域与前额叶-顶叶网络都会亮起来。
这个结果并不局限于视觉实验。在触觉、听觉甚至是几种感觉综合的实验中,高级感觉区域与“前额叶-顶叶网络”的活动都会被激活。
证明一个结论的有效办法是:运用尽可能多的方法来检验这一结论,如果每一种方法得出的结论都一样,那么这个结论就是可信的。为了检验上述结果,常用的方法不是考察大脑某一特定区域的活动是否与某一特定的功能相对应,而是考察这一大脑区域的实际大小是否与某种行为程度有关。最近一些研究运用这一方法考察意识,同样发现意识与“前额叶-顶叶网络”的活动有关。例如,利奥塔·卡耐(Ryota Kanai)和他的同事利用另外一种图像——向不同方向旋转的圆点,被试根据圆点的旋转方向产生两种交替出现的不同体验。卡耐发现,被试的顶叶皮层越厚,他感觉到的图像切换就越多,好像这个大脑区域的容积越大,一个人就能发现越多的意识变化。
另一种检验方法是观察神经病患者。如果“前额叶-顶叶网络”参与了所有的意识活动,那么这些区域受损会导致患者的某些意识水平下降。这正是研究者发现的结果。安托万·德尔·卡尔(Antoine Del Cul)和他的同事让前额叶皮层受损的患者找一个数字:首先快速地呈现给他们一个数字,然后马上出现一连串的字母,目的是干扰被试发现数字。结果显示,患者找到这些数字的能力比控制组(正常人)的能力差。(如果让患者猜测的话,他们识别数字的能力并不比控制组差多少)
对顶叶皮层进行测试,得出的结果也相同。乔恩·西蒙斯(Jon Simons)和他的同事对两个半脑后顶叶皮层都受到损伤的患者做了一个记忆力测试。首先让患者听72个句子,句子内容是一些琐碎的事,如“阿尔·卡彭的名片上写着他是个卖旧家具的商人”。然后让患者猜测,他刚才听到的是女人的声音还是男人的声音,说这句话的人是否相信自己说的内容。这样做的目的是为了误导患者,因为在患者听完所有的句子后,会有个突击测试,要患者回答他们听到的是否仅仅是一组句子的重复(其实,有一半的句子没有重复过)。患者测试的成绩并不比控制组的成绩差,但患者对自己的答案明显没那么自信了,好像他们的记忆力减弱了,尽管他们的记忆力并没有减弱。
另一个很有趣的方法是,观察一个人在逐渐失去意识的过程中(如做全身麻醉时,不断加重麻醉的程度)大脑发生的变化。马特·戴维斯(Matt Davis)和他的同事做过这个实验,对处于麻醉状态的被试进行功能性磁共振成像扫描,被试通过戴在头上的受话器接收各种句子。结果发现,不管麻醉的程度如何,负责简单的、经过处理的声音的颞叶区域的活动仍然活跃,但是在被试进入睡眠状态后,前额叶皮层的活动马上停止了。
除了扫描的方法,进化与比较分析研究也提供了确凿的证据。通过研究不同的灵长类动物的初级视皮层占整个大脑皮层的比例,发现比起其他灵长类动物,人类初级视皮层占大脑皮层的比例最小。而且,人类视觉的敏锐性也不如其他灵长类动物。我们的其他感觉以及主要感觉区域的大小,比起其他灵长类动物,也同样没什么值得炫耀的,而我们的嗅觉尤其弱。但是,进化使我们学到了一个重要的经验:拥有什么并不是最重要的,关键在于如何运用拥有的东西。我们通过感觉接收到的原始数据相对较少,但是我们能进行出色的、深入的分析,不断地从中提炼出深刻的见解。与我们相对狭小的感觉区域形成鲜明对比的是,我们的前额叶皮层的面积比黑猩猩及其他灵长类动物大很多,正因为如此,我们才能从稀少的感觉输入中获取深刻的理解。随着知识的不断丰富,我们的意识水平也不断提高:不管其他动物是否具有意识,我们人类的意识毫无疑问是最丰富的,而这离不开我们面积较大又善于分析的前额叶皮层,尽管我们的感觉区域相对较小。
所以结论是,尽管最晚出现的、更为先进的感觉区域参与了经验的方方面面,但是这些区域必须与“前额叶-顶叶网络”联合运作,才能使我们具有真正的意识。目前,很多研究者专注于将不同大脑区域与意识联系起来,但大多数的研究到此为止,不能深入研究这些大脑区域的机制以及如何对意识产生作用。当然,并不是非要通过这种方式,一个简单的方法是借鉴意识研究领域之外的一些研究者的丰盛成果,如研究“前额叶-顶叶网络”对认知所起的作用。我将在下一节论述这些研究者的成果,进一步阐明意识的形成问题。
- 推荐序一
- 推荐序二
- 译者序
- 前言
- 第1章 哲学视域下的意识难题
- 技术层面的心电感应
- 哲学与科学的对抗
- 笛卡尔与身心二元论
- 幽灵离去的现代
- 感觉的不可穿透性
- 程序有感觉吗
- 计算机真的能懂中文吗
- 已知世界中最为复杂的对象——人类大脑
- 人造意识案例
- 主观性地位的削弱
- 人类不屈不挠的精神
- 第2章 大脑进化简史:思维的科学
- 大自然的第一课是失败
- 进化的本质
- 复制复杂的化学结构与叛逆的后代
- 生活在混乱边缘
- RNA与DNA
- 具有普遍性的基因语言
- 逆境中的革新
- 保持基因活力的三种方式——基因突变、性繁殖与死亡
- 激发基因活力的其他途径
- 合作和不同层次的信息处理
- 天才的细胞
- 内在进化
- 大脑的计算功能
- 广阔的内在世界
- 第3章 冰山一角:无意识的局限性
- 一次失去意识的经历
- 大脑的进化过程
- 无意识状态下神经元的同步性
- 无意识状态下能学到什么
- 无意识真的比意识优越吗
- 在不知不觉中掌握知识
- 无意识掌控大局
- 我们有选择的自由吗
- 奔向自由意志
- 第4章 关注模式:意识的内容
- 出神的危险性
- 注意汇集原始数据以建构经验
- 视而不见的现象
- 一个更明亮、更富生气的世界
- 思维的原子
- 激烈的神经元战争
- 意识的形成
- 对情感价值的过高评价
- 意识的层次
- 最多只有4个意识隔间
- 每个意识隔间都能处理极其复杂的对象
- 贬低经验的丰富性?
- 组块与意识
- 语言仅仅只是一种意识组块吗
- 组块的作用及自我意识的尴尬处境
- 第5章 意识神经科学
- 扎加尼加的一次经历
- 大脑产生意识
- 打开意识的闸门
- 盲视——意识神经科学的死胡同
- 通往意识的视觉通道
- 前额叶-顶叶网络与意识的关系
- 前额叶-顶叶网络受损的患者的情况
- 忽视现象
- 前额叶-顶叶网络受损导致意识水平下降
- 前额叶-顶叶网络的功能
- 前额叶-顶叶网络、意识及组块的关系
- 和谐的经验
- 各种意识理论
- 解释经验
- 第6章 解读动物的意识
- 温柔的黑猩猩与反复无常的倭黑猩猩
- 狡猾的乌鸦
- 动物有自我意识吗
- 根据赌博性选择判断有无意识
- 动物的组块能力
- 婴儿的意识
- 以大脑生理特征衡量动物的意识水平
- 章鱼的意识水平
- 量化意识
- 伦理学意义
- 经验的质量与数量
- 第7章 游走在脆弱的意识边缘:大脑严重损伤和意识障碍
- 只是太复杂?
- 一场不确定的曲折战斗
- 生与死之间的薄纱
- 从内部观察意识
- 通过大脑活动进行沟通
- 检查意识神经通路的完整性
- 修复并非易事
- 第8章 意识异常导致的精神疾病
- 破碎的意识
- 自闭症与意识过度
- 睡眠的重要性
- 工作记忆失灵
- 神经递质失衡导致意识异常
- 认知训练方法
- 压力与意识的对抗
- 冥想的作用
- 恢复意识的不同方法
- 结语
- 致谢