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意识之谜:无法回避的三大问题

赛先生  · 公众号  · 科学  · 2017-02-08 17:59

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笔者的想法是,德阿纳的工作确实在认识脑如何产生意识的问题上前进了一大步, 但是知道知觉(意识)的神经机制和真正体验这种知觉(意识内容)是两回事。 这可以用美国神经科学家巴里(S. Barry)的亲身体验来说明。巴里生下来就是对眼,两眼不能协同工作,所以她实际上总是下意识地快速交替使用一只眼来看东西。这样,除非把东西放到她鼻尖附近,她就没有任何双眼视差。不过她可以利用单眼线索判断远近,因此在日常生活中,正常人能做的事她也都能做。美国著名神经病学家萨克斯(O. Sacks)有一次问她能否想象立体视觉的感受如何,她回答说应该能够做到。要知道她本人是一位神经生物学教授,读过休伯尔(D. H. Hubel)和维泽尔(T. Wiesel)的文章,还读过许多有关视觉信息处理、双眼视觉和立体视觉的材料,因此觉得这些知识使她洞烛自己所缺。她认为尽管从未体验过立体视觉,也一定会知道这种知觉是怎么回事。在事隔9年之后,她写信给萨克斯说:

您问过我能否想象用双眼看东西的感觉如何,而我告诉您我想自己能做到这一点……但是我错了。

这是因为在不久之前经过治疗后她才真正有了双眼视觉。她回忆起当时的感觉:

我回到车里,正巧看着方向盘,方向盘一下子从仪表板处跳了出来……我看了一眼后视镜,它也从挡风玻璃处跳了出来。”她惊叹道:“绝对是一种惊喜,真无法想象之前我一直缺少的是什么。”“这个早上当我带了狗去跑步时,我注意到灌木丛看上去不一样了。每片叶子看上去都屹立在它自己那小小的三维空间中,叶片不再像我以前一直看到的那样重叠在一起,我可以看到在叶片之间有空间。树上的枝条、路面上的鹅卵石、石墙中的石块也无不如此。每样东西的质地都丰富了起来……

她在信中描写了所有这些对她说来全新的体验,都是之前她无法想象或推断得出的。她发现没有东西能代替自己的体验。

其实查默斯也有过和巴里类似的经历,深知真有深度知觉的主观体验跟只是理论上知道产生深度知觉的神经机制完全是两回事。他认为目前能够做的是探讨两者之间的相关性,例如当主体有某种颜色知觉时,研究脑内有哪些过程正在进行,而最终目标是解释这些过程怎样导致相应的主观体验。他认为意识观念不可能还原成用更基本的概念来加以解释,这就同物理学中的时间、空间、质量和电荷等概念一样。查默斯直截了当地声称“意识是不可还原的,它是基础性的,是世界的基本属性”,尽管这并不意味着意识无所不在。 我们所能做的是承认 意识是一种基本属性 ,然后研究 有关第一人称的主观体验的数据和第三人称的客观物理性质数据之间的关系所服从的规律 ,最后或许能得出一组这样的规律,就像物理学的基本定律一样。 因此,他认为意识研究的“困难问题”不可能以现有的理论来解决,而需要新的理论。也有人认为,要解决意识问题须从量子层次开展研究,不过多数神经科学家并不认同这种观点。

对查默斯理论批评最激烈的是美国神经哲学家P.S.丘奇兰,她认为所谓“困难问题”是伪命题。她认为仅靠沉思默想就决定一个问题是“困难”还是“简单”只是一种夸大了的自我欺骗。她举例说,曾经有段时间人们认为蛋白质折叠是简单问题,而亲代如何把信息传给子代则是困难问题,然而后一问题在上世纪50年代就解决了,蛋白质折叠问题却至今未解决。她和丈夫P. 丘奇兰举出科学史上许多在还未认识时被错误地认为解决不了的问题,最后都一一得到了解决,以此为例论证意识问题也只是暂未解决而已,和其他还未解决的科学问题并无二致。他们认为, 一切主观体验特性(qualia)都是由脑内特定脑区中特定神经元群的特定活动模式产生的,主观体验特性和产生它们的脑过程不过是同一枚硬币之两面而已。

除了丘奇兰夫妇之外,当代意识研究的许多领军人物如克里克、科赫、英国心理学家格雷戈里(R. Gregory)等 反对查默斯“困难问题”之说的一个主要论据都是从科学史上找出例子,说明原来被认为无法解释的现象(比如生命和无生命之间的区别),在经过深入研究后其机理都一一得到了阐明。 因此,现在还没有解决不等于极少可能或根本不可能解决。德阿纳的工作在这方面又前进了一步,表明当刺激被意识到时,脑活动中表现出明显的特殊印记,这些印记可用特定的脑机制来加以解释。因此,这种“进入意识(conscious access)”的主观现象是可以用客观的脑机制来加以解释的。而且他通过对病人脑采用经颅磁刺激和电刺激的研究,说明刺激特定脑区能引起意识,因此不只是相关还具有因果关系。他的工作无疑是这方面的一个突破。 不过笔者还是认为,意识的印记并非意识本身,意识印记依然是客观的脑过程。他们在这样说时都回避了查默斯提出的一个主要问题,这就是主观性本身究竟怎么回事。 他们有点类似巴里在恢复立体视觉之前的情形:即便他们真的都研究清楚了产生意识的神经机制,但这并不能解释巴里在重获立体视觉之后产生立体感时的无法言传的体验。回避这一根本区别,就使他们的论据显得苍白。德阿纳认为,随着对意识神经机制研究的深入发展,这问题也会像当年生命研究中的活力论那样自动烟消云散。他认为主观体验特性、脱离了信息处理作用的纯内心体验,都只不过是些假设出来的概念,就像活力论那样只是前科学时代(prescientific era)的臆想。他认为就像分子生物学最终粉碎了活力论一样,意识科学也会使“困难问题”越来越立不住脚而最终烟消云散。尽管这样,对于意识的主观性是否像有关生命现象的活力论那样只是个伪命题,怎样说明巴里的“我错了”反而错了,目前下断言还为时过早,时间和实践将作出最后结论。

意识的神经相关机制涉及全脑还是局部脑

一种观点是,每种意识体验是由全脑的神经元通过同步活动形成协调一致的集群而突现(emerge)的性质;另一种观点是,意识体验是由一些特定脑区的特定神经元集群以特定方式活动而突现的。2007年科赫和英国生理学家格林菲尔德(S. Greenfield)之间的公开论战可作为这方面的代表 [3] ,格林菲尔德持前一种观点,而科赫持后一种观点。

科赫认为,参与对某一觉知(awareness)意识的神经相关机制(neural correlates of consciousness, NCC),可能是由一些锥体神经元的集群构成的。当脑接收视觉刺激时,首先是脑后部的神经元对视觉刺激表征进行处理,然后投射到脑前部,在那里执行预测和计划的功能。当人对某个视觉刺激加以注意时,这些集群会得到加强,其中神经元的活动增强,同步性也增大。它们的信号在脑的前部和后部之间来回传输,最后在和其他集群的竞争中胜出。但这种“胜出”是动态的,在下一时刻随着注意的转移就可能有另一集群胜出,而形成其他的意识内容。所以在科赫看来, 不同的意识体验是由特殊的一些神经元集群所介导甚至产生的,而不是在含有大量神经递质的环境中大群发放神经元之整体性质。 对于神经活动是否产生意识,科赫强调这些活动在质上而非量上的区别,认为这正是他与格林菲尔德之主要分歧所在。

格林菲尔德的观点可以总结为“意识是由脑整体功能在量上的增大所产生的。”她说:“我的基本假设是,对意识来说,并不存在有哪种特定的脑区或是特定的神经元集群具有某些内在的奇妙特性…… 一种可能性更高的观点是,意识并非由脑内某种特殊性质产生的,而是由脑整体功能在量上的增加所产生。当脑(的活动)增加时,意识也增强了。 ”她认为意识的程度随时都在变化,而任一时刻神经元集群中活跃的神经元数也和意识程度相关。她以麻醉对意识的影响为例,来支持她的论点。

科赫用闪现遏制(flash suppression)非难格林菲尔德的观点。他和学生让受试者的一只眼睛(例如右眼)看一张恒定的但不是那么清楚的满脸怒气的灰色人脸,然后给另一只眼睛投射不断变化着的彩色马赛克图案,这时受试者对人脸的知觉就完全受到了遏制。此种遏制可以持续几分钟之久,不过要是让受试者眨眨左眼,他还是可以看到这张脸的。初级视皮层中有大量神经元集群对来自左眼的刺激有猛烈发放,但它们对意识毫无贡献。他认为这是格林菲尔德把大群神经元协调一致的活动作为NCC的理论所解释不了的。







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