意识是一个熟悉的概念。每个人都有一个模糊的想法。但是,就定义它而言……完全是另一回事。要求周围的人给您一个定义!对于某些人而言,意识到只是觉醒,而不是您失去知觉(睡眠,麻醉,昏迷)的情况。对于其他人,它正在意识到事物,从而可以进入我们周围的世界,进入我们头脑中的想法甚至进入我们所说的单词。但是,这些解释所唤起的意识内容多于定义。其他人则唤起自我意识,即在时空上将自己表现为个人的能力。

这些意识的各种表现如何结合在一起?它们唯一的共同点是它们涉及所有主观方面,特定于经历它们的主题。但是,我们面临一个难题:所有用作定义意识的同义词的概念本身都定义不清。在您会问的人们当中,无疑会有一些人认为意识是一种非物质的精神,是身体和大脑不可还原的。他们当中最虔诚的人甚至会认为意识能够在肉体的死亡中幸存下来。

什么定义?

当然,大多数科学家都拒绝对意识的这些二元解释,这涉及心(意识,思想)和物质(脑和神经底物)的分离。他们认为,只有将大脑置于意识问题中心的唯物主义方法,才能使我们理解其机制。但是如何在没有定义的情况下严格地研究意识呢?今天,尽管我们还没有完全了解意识是什么,但我们已经获得了大量数据,并且经历了前所未有的时期。在不到二十年的时间里,就像遗传学或宇宙学一样,意识本身已成为科学研究领域。这门科学学科还处于起步阶段,但是它已经使得在表征脑与脑之间的联系方面取得显着进展成为可能。如何建立意识科学?我们将讨论意识研究的各个方面,并探讨如何质疑某些被认为可以实现的结果。

科学的意识方法的出现是由于1990年代发生的两个主要概念上的进步:对比方法和意识的神经元相关性的假设。我们欠加利福尼亚拉霍亚神经科学研究所的心理学家Bernard Baars的第一个进步是通过使用所谓的对比方法避免了因缺乏清晰度而带来的困难。按照这种方法,即使我们不知道意识是如何产生的,或者甚至我们为什么不知道,我们至少也知道如何确定意识何时显现,也就是说,确定我们意识到事件的情况。因此,根据巴尔斯(B. Baars)的观点,通过将意识视为变量(不存在或存在),并将其表现出来的情况与非常相似的情况进行比较,但是在所有其他条件相同的情况下,主体不是有意识的,可以推断出什么是对意识合适的。

例如,一些实验涉及将单词非常短暂地投影到计算机屏幕上(大约几分之一秒),以使它们有时可见,有时不可见。通常通过按下按钮要求受试者指示他是否已看到刺激(有意识的感知)或是否未看到刺激(无意识的感知,称为潜意识的)。我们将这两种情况进行了比较,它们涉及共同的认知机制,几乎都是自动的,例如面部或单词的识别,因此并非特定于意识的机制。

另一方面,其他机制是意识所特有的,因为它们仅在有意识的情况下才能观察到,例如在将单词保持在工作记忆中时。这种方法避免了必须定义意识:通过界定什么适合于意识以及什么适合于无意识的心理活动来表征它是满足的。这种对比方法使人们既可以表征精神生活的有意识方面,也可以表征无意识的方面。

的'脱氧核糖核酸 与意识相关

第二步是避免另一个问题,即减少。让我们看看它是什么。弗朗西斯·克里克(Francis Crick),脱氧核糖核酸 ,喜欢说如果您想了解功能,则必须学习结构。这就是为什么他和他的学生克里斯托夫·科赫(Christoph Koch)提出将意识本身变成生物学问题的原因:正如对生物分子机制和结构的研究使人们有可能发现生命分子,尤其是人类的双螺旋一样。脱氧核糖核酸 通过研究大脑的神经生理机制和结构,我们将了解我们如何以及为什么知道。

但是我们怎样才能将精神状态简化为神经结构呢?克里克和科赫提出,直到我们更好地了解意识是什么之前,我们才开始通过在神经生理结构和精神状态之间建立关联,而不是试图彼此降低。因此,他们引入了术语神经元意识相关性。这种新方法使更好地表征大脑与意识之间的联系成为可能。

像对比方法一样,意识的神经元相关方法包括将所谓的意识状态与所谓的非意识状态(意识丧失,下意识知觉等)进行比较,而是着眼于神经机制和大脑过程的结构它们是它们的基础,以便识别出那些能引起自觉体验的事物。更确切地说,我们正在寻找必要的神经元结构,但最重要的是要有意识的体验出现。

让我们举一个例子:视网膜必须知道其环境中存在的物体(没有视网膜,一个人什么也看不见),但是就其处理大量信息的意义而言,这还不够,包括我们不知道。让我们强调,我们这里所说的是对外部世界的观察,而不是例如居住在梦中的图像。一个既必要又足够的结构只会涉及到有意识的体验,而永远不会成为有意识的外部体验的活跃者。直到最近,在大脑中发现这种结构才是意识研究者的圣杯。但是意识的这些关联是否促进了我们的知识?

我们将在这里集中于知觉意识,因为它是研究最多的一种。脑成像技术的出现在与意识相关的神经生理结构和心理功能的匹配中发挥了重要作用。功能磁共振成像 irmf,提供相对较好的空间分辨率(约1毫米),长期以来一直是定位意识神经相关性的首选技术。在1990年代,首选区域是腹侧脑束,在枕颞皮层下部发现了一部分脑区域。

很多人打电话,很少有人选择

来自德国图宾根的马克斯·普朗克网络生物学研究所的Nikos Logothetis和麻省理工学院的Nancy Kanwisher使用一种称为双目竞争的方法来证明这一点。该方法包括向一只眼睛(例如,脸部)呈现刺激,向另一只眼睛(例如,房屋)呈现另一种刺激。这两个对象不是合并在一起的,而是会引起感知的交替:我们先看房子几秒钟,然后看面部几秒钟,然后再看到房子,依此类推。这种情况非常有趣,因为它可以研究有意识或无意识的脸部视觉对大脑活动的影响,即使脸部呈现不间断也是如此。 (见图2).

这项研究表明,无论是否有意识地感知到,位于大脑后部的横纹皮层都会被物体激活。因此,该后部区域不能被视为意识的神经元关联。相反,当有意识的感知时,会特别涉及位于更向前的区域,例如颞下皮质。一段时间以来,它们还被认为是意识的神经关联。

但是,在2000年代初期,Inserm认知神经成像部门的Stanislas Dehaene及其同事这个在奥赛(Orsay)中表明,情况并非总是如此。为此,他们使用了掩蔽方法:您将一个单词简短地投射到计算机屏幕上,然后立即以抽象且无意义的模式跟随它,该模式被长时间投射以“掩盖”该单词,并使该单词不可见。学科。因此,他们表明,颞下皮质甚至被意识阈值以下的刺激所激活。 (见图3).

即使该激活少于意识感知期间记录的激活,该发现也使先前的视觉区域与意识相关的事实无效。至于大脑的最前部区域,例如前额叶皮层,它们仅由有意识的刺激激活。从那以后,大量研究表明前额叶皮层对于意识的重要性,使该区域成为意识的最可能的神经相关因素。

具有更好时间分辨率的成像方法,例如磁脑电图或高密度脑电图(使用更多的电极来记录颅骨上的电流),最近使人们可以更好地了解大脑的时间动态。大脑的各个区域相互作用以产生意识体验。这项研究尤其使我们有可能表明意识是一个相对较晚的现象,其之前是一系列神经元事件,这些事件在很大程度上仍处于无意识状态。换句话说,意识只会是一连串无意识事件的最终阶段。

全局神经工作区

S. Dehaene和他的同事Jean-Pierre Changeux,Lionel Naccache和Claire Sergent进行的这项工作使在一个称为全局神经元工作区的理论框架中描述他们的发现成为可能。如今,该模型被认为是最成功且功能最强的神经认知理论。他们表明,在视觉刺激的作用下,大脑的视觉区域受到刺激,因此神经元活动逐渐增加,通常连续不断地增加,并与被感知物体的“力”(持续时间,对比度等)成比例。 。

这些主要操作是在没有任何意识的情况下进行的。后者仅在第二步发生,即神经元活动超过某个阈值时,以便有关被感知对象的信息突然传播到前额叶皮层,然后可以重定向到整个身体。 (见图5)。因此,前额叶皮层被视为融合的空间,可以维持整体的大脑活动,并使感觉区域与相关区域进行交互以执行任务或面对给定的情况。例如,参与决策的地区就是这种情况。此外,前额叶皮层发挥了注意放大作用,使刺激“牢记”,即使刺激消失了也要注意。

但是,应否将前额叶皮层视为意识中心?最近的一些研究,尤其是阿姆斯特丹大学的Simon Van Gaal的研究表明,在某些情况下,即使对于意识阈值以下的刺激,也可以观察到前额叶皮层后部的弱激活。但是,相关区域,例如辅助运动区域,是非常靠后的前额叶区域,通常与抑制运动动作的自动化(无意识)过程相关。这些不是经过精心处理的区域。因此,假定前额叶皮层的最前面的区域继续被认为是意识的最可能关联。

但是,实际上,这个问题已不再是当今神经科学家所关注的问题!如果十年前我们积极寻求意识领域,今天我们认为没有一个明确的领域。相反,我们大多数人认为,意识是一种新兴的属性,是由神经元组装相互作用产生的。意识将更多地由多个大脑区域之间的信息交换过程产生。但是,前额叶皮层将保持特权地位,因为这对于建立这些交互过程至关重要,特别是允许远处的神经组件进行通信。

与大脑中的信息交换相关联并在感知意识中发挥重要作用的机制是神经同步现象。这种现象反映了这样一个事实,即遥远的神经元的集合开始以某些特定频率振荡,特别是在20赫兹附近的β波段和40赫兹附近的γ波段,尽管距离遥远。这种现象最早是在认知神经科学中使用的,尤其是在1990年代初由德国神经生理学家Wolf Singer解释了感知力的约束,也就是说,物体不同方面(颜色,形状,运动等)的事实。被看作一个连贯的整体

全局同步

然而,这种结合是由于视觉皮层中多个神经元组件的同步而产生的,每个神经元都执行非常特定的功能。长期以来,人们一直认为,知觉结合,伽马波段神经同步与知觉意识之间存在联系。但是,最近的工作,特别是智利神经生理学家Lucia Melloni的工作表明,结合涉及局部同步过程,限于视觉皮层,并且可能在没有意识的情况下发生。相反,它们是全局同步现象,涉及位于视觉皮层,顶叶皮层和额叶皮层的远距离神经元的组件的振动耦合,这与意识体验有关。因此,意识首先涉及全局神经空间中信息交换的所有交互过程。

经过十年的丰富发现之后,意识研究是否通过拒绝面对意识的“难题”而达到了极限?后一种概念是由澳大利亚哲学家戴维斯·查默斯(Davis Chalmers)提出的,在意识研究中,区分“简单”问题和“困难”问题至关重要。

容易的问题在于研究客观标准,使客观意识与认知系统的某些特性(短期记忆,注意力等)联系起来。另一方面,当需要一方面解释主观经验,另一方面需要大脑(简单的事物)如何产生主观心理生活时,就会出现难题。

这两个困难凸显了意识的神经元关联方法的两个固有局限性:该模型实际上属于简单问题领域,因为它确实允许大脑与意识相关联,但不能使“意识”相互关联。 。换句话说,即使存在相关性,它们也不足以提出统一大脑和意识的理论。 Crick和Ch。Koch从一开始就提出了这一困难。但是,对他们来说,如果了解意识确实不是一个简单的问题,那么它可以通过研究其神经认知表现(简单问题)开始,从而了解主观体验的性质(困难问题)。耐心就足够了。

但是克里克(Crick)于2004年去世,而科赫(Ch。Koch)则被认为继续研究意识的神经相关性,他刚刚宣布放弃该方法,并责怪他“天生就无法解释神经元是如何产生的”。可以引起主观经验。这位神经生物学家建议不要在大脑的神经生物学机制中寻找意识的解释,而应在某些信息理论中寻找信息,例如意大利的朱利奥·托诺尼(Giulio Tononi)提出的理论。根据后者,意识来自复杂动力系统的某些特性。研究复杂的系统可能会提供有益的信息,但是这种对意识的神经相关性的排斥似乎过分。

与意识的神经元关联方法有关的第二个困难是它不允许研究意识本身,而仅允许研究其某些表现形式。纽约大学的哲学家内德·布洛克呼应容易问题和困难问题之间的区别,提出将存在两种形式的意识:进入意识和现象意识。访问意识将由我们可以反映和可以操纵的表示构成,当我们将它们保留在短期记忆中(例如将它们与其他人联系起来)时,我们就会这样做。

意识phénoménale

另一方面,现象意识与自身的主观体验相对应,也就是说,纯净的感觉,例如我们在某些情况下无法精确描述的强烈痛苦或感觉。当我们考虑一个复杂的场景时,我们知道如何描述一组有限的元素,而不是整个场景。现象意识将是我们每时每刻暴露的丰富而无处不在的内容,而访问意识将仅构成我们可以关注并在特定时刻可以与之联系的少数内容。

N. Block及其支持者认为,像工作区这样的理论将仅限于进入意识,而对现象的意识形式的理解才是科学家真正的挑战。这种意识形式基于非常强烈的直觉,即意识不仅限于我们可以报告的内容,还涉及我们无法描述其内容的多种感觉和感觉。

挑战:描述主观体验

存在第二种现象形式的意识形式的问题是至关重要的,因为它涉及意识本质的两种相反观点:要么是内容丰富的(现象类型)意识,要么是有限的意识。在内容上(并且仅限于访问机制)。三年来,关于现象意识存在的问题一直是激烈辩论的主题。与我来自高等师范学校的同事们一起,我们在2010年率先通过在认识论和经验上证明这种意识形式是无效的,在池塘里铺了人行道。

我们已经证明,现象意识即使存在,也无法科学地研究。为了理解这一点,让我们想象一下这个思想实验:假设有某种形式的意识独立于访问意识,然后问自己什么时候我们才能知道某人是否有意识。要求他报告是否知道某件事的简单事实,是否会通过自动将他切换到访问意识机制而立即改变他的精神状态?如果在专心聆听您的讲话时,问他是否知道他视野范围内的某个物体,他将需要注意确定该物体(即使不动眼睛,眼睛),并且当您问他问题时,使用某种形式的内省来找出他所知道的。所有这些机制都是访问意识所特有的,并且必然会破坏所谓的现象意识。

大量的无意识机制

我们可以研究一个可以自觉有意识的人的大脑活动,但是谁不能报告内容?似乎很难区分受试者不会报告自己知道的大脑活动和无意识活动,后者已知会影响大脑的功能和行为。正如塔夫特大学的哲学家丹尼尔·丹尼特(Daniel Dennett)和哈佛大学的心理学家迈克尔·科恩(Michael Cohen)所指出的,他们赞同我们的方法,探测纯粹的现象意识的完美实验是……一切根本不可能。即使存在非凡的意识,今天我们仍无法掌握它。

在经验层面上,我们进行了1960年代进行的实验:我们提供了一个三行四列的矩阵,其中包含12个随机字母,持续时间不到半秒。观察者只能报告三到四个字母,但是他们觉得自己已经看完了。这项经验很重要,因为从那以后,它就被当作证明存在访问意识(报告的几个字母)和一种现象意识(看到所有字母的印象)的证据。但是,我们已经表明,这种印象实际上是一种错觉的反映:如果将“假字母”(例如,R在字母矩阵中从上到下倒置)放置,观察者会继续认为他们不能确定是真实的字母。

这种现象有一个简单的解释:在许多情况下,我们认为我们所看到的只是我们希望看到的,这是有道理的。现实被我们的感官转变,从而产生了一系列连贯的表象。在缺乏完整信息的情况下,我们的感知系统会根据我们的期望来填充缺失的信息。因此,我们可以得出结论,我们对多种事物的感知只是一种幻想吗?意识将比人们想象的要受限制得多,内容也将更少。

但请注意,这不会以任何方式降低大脑的能力。恰恰相反!相反,这意味着我们过多地关注意识。就像出现的冰山一样,可见部分仅占这些巨大冰块体积的一小部分,意识只是反映我们在世界上存在的现象的一小部分。我们只有探索更重要和更丰富的隐藏部分:潜意识机制的隐藏部分。我们可以打赌,在下一个以无意识为标志的十年中,其发现将比前一个以意识为中心的发现丰富(更丰富?)。

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