《新科學家》:大腦是如何產生“意識”和“思想”的?

我們的大腦擁有數以億計的神經元,這些神經元分佈在佈滿褶皺的大腦皮層中,這樣的結構幫助我們迅速作出反應,這也是人類大腦如此不凡的主要原因。

聰明人的大腦哪裡不一樣?

大腦與健康的那些事:睡眠、運動、阿爾茨海默症、帕金森、抑鬱症……

在瞭解大腦一些基本知識的基礎上,我們再來看看《新科學家》(New Scientis)雜誌梳理的關於“意識”和“思考”方面的研究進展。

意識篇

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意識究竟是什麼?

請嘗試著將擁有意識的大腦想象為一個火爐:

當我們陷入沉睡時,意識之火漸漸小了下去,但持續維持著一點小火;

在快速眼動睡眠(REM)中,如果我們在做夢,意識的火焰會時時升騰,火焰變得明亮起來,但這種變化不規律,也不穩定;

人陷入昏迷狀態中時,大腦意識就好像即將燃盡的餘燼。

換句話說,意識能以一系列程度不等的狀態存在。

請聽我對這種現象作出解釋:

意識全力工作時,大腦的許多部分都在這個“工作空間”中傳遞信息;

當這種信息傳遞活動漸漸停下來時,人體的各種感覺系統仍然維持在一種潛意識狀態;

當大腦進行不完全信息傳遞時,我們擁有不同層次的意識,我們做夢時意識半睡半醒,腦袋受到擊打時意識會變得模糊。

通過對不同狀態下的大腦意識進行研究,未來有一天,我們將能夠精確描述產生意識的大腦機制。我們將會知道,總重量只有1公斤左右的神經細胞是如何喚起構成精神體驗的思想和情感漩渦的。

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描述“意識”都很難

想要詮釋“意識”二字,為何這麼難?

其中一個原因是,哲學家們更專注於解釋我們對意識的體驗。他們用“感受性(qualia)”這一術語——即人可感知或體驗到的物體和物質的性質或特性——來描述我們對各種特性的體驗,比如草莓的顏色或葡萄酒的味道。然而,嘗試解釋Qualia一詞,卻給神經科學家帶來了無盡的困惑。

如何解決呢?請嘗試忽略Qualia吧!“Qualia只是哲學上的一個藝術性用詞,哲學家引入這個詞是想對意識的性質做出一種生物學的描述。”加州大學的帕特麗夏•丘奇蘭德(Patricia Churchland)說道。畢竟,我們通常談到的都是一些具體的感受,如“感覺很累”“餓了想要吃東西”或“感覺自己戀愛了”之類的,Qualia是一個概括性的詞。

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意識本是一種錯覺

大多數人不會意識到他們自己的Qualia,除非哲學家有意提醒你,美國塔夫茨大學的丹尼爾•丹尼特(Daniel Dennett)說道。

丹尼特認為,意識並非是一個難以解釋的問題,在他看來,意識本身是一種錯覺,需要大量實質性的“哄騙”,才能讓人們“注意”到他們的Qualia,而當他們真正注意到的時候,他們又會陷入另一種錯覺。

根據丹尼特的解釋,所謂的錯覺是這樣子的:

我們每個人都相信自己享有體驗自己獨特心理狀態的“特權”,我們對此非常熟悉,並將其視為經驗。但大腦只是以我們能夠理解的方式,展示對我們來說重要的意識。

例如,我們看到某種東西的顏色很特別,真實世界也許並非如我們所見,但我們的視覺系統會通過簡化,非常有效地為我們解碼色彩。

意識只是一種錯覺!丹尼特認為,就像色彩是大腦創建的錯覺一樣,意識也是一種錯覺。“意識是進化而來的一種用戶錯覺,大腦通過這種錯覺引導身體平穩地度過充滿危險的環境。”他說。

也許意識更像是你的手機屏幕!

智能手機的設計者們將手機屏幕稱為一種用戶錯覺。屏幕是其背後計算機的界面,上面的圖標只是一種象徵符號,與實施功能的真實硬件和信息傳遞系統並無任何關係。如果我們的大腦是一部智能手機,意識就是它的屏幕,是我們的大腦用來傳遞信息的界面。也許意識更像一個智能手機的屏幕,根據剩餘電量或震動程度為我們提供不同的應用程序。

換句話說,意識是一種部分錯覺,根據大腦接受到的輸入信息,以及大腦信息傳遞的完整性程度編織在一起的一副圖像。

《新科学家》:大脑是如何产生“意识”和“思想”的?

當我們有意識地注意到某樣東西時,我們的大腦裡在發生著什麼?

我想這樣的解釋非常清晰易懂,那麼接下來我們將要探討,當我們思考時,大腦的活動是怎樣的?

思考篇>>>>

我們思考時大腦在做什麼?

做一個普通的決定,並不需要考慮很長時間,想法似乎自然而然地出現在我們的腦海裡,但確定思想究竟是如何產生的卻是一個非常複雜的問題。

思想曾一度被看作是非物質實體的東西,人們將思想與生物學結構的大腦看作是不相干的兩回事。

但如今我們知道,我們的每一個想法,無論是對某件簡單物體的認識,還是某個抽象的觀點,都是神經元發出的電脈衝信號在860億個神經元構成的大腦連接網絡中“衝浪”產生的結果。

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思考是什麼?

如果你向100個神經科學家請教這個問題,你將會得到100個不同的答案。

賓夕法尼亞大學的伊桑•所羅門(Ethan Solomon)認為,思想是大腦信息輸入與輸出的結果;

加州大學伯克利分校的奧古斯塔•希斯蒂烏克(Avgusta Shehtyuk)認為,“思考”是一個傘形結構的術語,涵蓋了許多不同的認知過程。一些思想以圖像的形式表現出來,另一些則由詞語構成,還有許多想法處於無意識層次。

>>>>最新研究進展

最近的神經生物學研究將我們的目光投注到了思想的背後之手——大腦發出的電脈衝信號。

這類研究表明,即使是某個最基本最簡單的想法,也涉及到大量大腦活動和許多不同的大腦區域,這些大腦區域被激活,同時發送信息到大腦其他部分,還有某個大腦“樞紐”區域負責指揮信息流的溝通。

研究發現,前額葉皮層很關鍵!

研究人員在一項實驗中讓受試者回憶並說出某個單詞,通過對大腦電信號的檢測,從而記錄下了單個想法在大腦中產生時的整個過程。他們發現,最早出現反應被激活的是大腦的視覺皮層和聽覺皮層,這兩個大腦區域負責接受來自眼睛和耳朵的信息,接著活躍起來的是大腦的指揮中心——前額葉皮層。

記憶任務越是複雜繁重,前額葉皮層越是活躍,在記憶存儲等大腦區域裡搜索、反饋以及處理信息並做出反應所需的時間也越長,最後運動皮層加速運轉,表達出語言。

令人驚訝的是,有些時候,在前額葉皮層有決定之前,運動皮層甚至已經做出反應,這也是為什麼有時沒過腦子有些話就會脫口而出的原因。

前額葉皮層的工作是幫助協調信息處理過程,但電脈衝信號也需要協調,這就是腦波的工作了,五種腦波(伽馬波、阿爾法波、貝塔波、德爾塔波和西塔波)以不同頻率在大腦中震盪,產生神經活動的漣漪。所羅門的大腦記憶測試研究揭示,不同大腦區域的低頻西塔波同步協調,在大腦不同區域間傳遞信息。

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讀心儀不再是科學幻想

讀心儀,將不再是科學幻想!

“竊聽”大腦某個想法的新技術意味著“讀心儀”不再只是科幻小說中的臆想,在不遠的將來將會成為現實。

2019年早些時候,研究人員利用安置在大腦上的電極,已成功將腦波活動翻譯成通過計算機讀出來的語句。未來這類技術可幫助那些患有閉鎖綜合徵的人(有大腦意識但無法活動無法將話說出口的人)與其他人進行交流溝通。

Eight wonders of the human brain

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