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意识是否是一个永远无法破解的谜团?

20年前,两位顶级学者打了一个赌,赌的是能否为意识找到一个神经学上的解释。20年过去了,现在我们来点评一下这场赌局。

一场酒后的打赌

1998年,两位年轻人坐在德国不来梅的一个烟雾弥漫的酒吧里聊天。他们是美国神经学家克里斯多夫·科赫和澳大利亚哲学家大卫·查默斯,来到这个城市是为了参加一场探讨意识的会议。花了一整天在会上进行演讲后,他们仍然有很多话要说。

喝了几杯酒之后,科赫建议赌一把。他以一箱上等葡萄酒打赌,认为在接下来的25年里,有人将在大脑中找到一小批神经细胞,其内在的属性能与某个特定的意识活动联系起来。在这里,内在的属性可以指神经细胞所具有的放电模式,或是它的某种基因能控制各种神经递质的产生,等等。查默斯则打赌这不可能发生。

这是一场有趣且大胆的赌博,毕竟意识是一个很神秘的主观的东西。蓝色带来的感觉、恋爱的感觉、疼痛的感觉,以及你所有其他的主观体验,都属于你的意识,它们在你的大脑中以某种方式浮现出来。

过去,人们认为意识不是一个科学的研究对象。如今,意识是一个热门的科研领域,科赫和查默斯就是其最具影响力的两位人物。科赫是美国西雅图艾伦脑科学研究所的所长,而查默斯是美国纽约大学心智、脑和意识研究中心的主任。

20年过去了,我们离破解意识这个谜团还有多远?接下来,我们通过对科赫和查默斯的赌局进行探讨,来试着回答这个问题。

意识源于某些神经细胞?

这场关于意识的赌局,起源于科赫的研究。20世纪80年代中期,作为一名年轻的科学家,他开始与英国生物学家弗朗西斯·克里克合作,后者是发现DNA双螺旋结构的科学家之一。两个人都对当时意识的科研进展感到不满。事实上,《国际心理学词典》是这样描述意识的:“这是一种迷人但难以捉摸的现象。它是什么,它做什么,它为什么进化出来,都是不可能阐明的。关于它的书没有一本是值得读的。”

两人认为,这在一定程度上是因为研究人员没有找到解决问题的有效途径。在研究DNA的过程中,克里克把生物遗传的奥秘归结为一小批分子的某些内在属性,即DNA、RNA分子的碱基序列可组成遗传密码。他和科赫认为,意识可以用类似的方法来解释。他们想要做的,就是找到一小批神经细胞,其内在的属性能与某个特定的意识活动联系起来。也就是说,他们想找到一种“意识的神经相关物”。

从那以后,寻找意识的神经相关物就成为了各个科学家研究意识的核心。一些研究暗示,伽玛波就与人的意识活动有关。伽玛波是一种神经细胞活动时产生的脑电波,其频率通常在40赫兹左右。此外,另一些研究也指出,大脑皮层的锥体细胞可能在人的意识活动中起着关键作用(见图“意识在哪里?”)。

然而,许多早期的模型都被证明过于简单。以科赫和克里克一度支持的观点为例,他们认为,在大脑皮层下一个被称为屏状体的薄片状结构是意识活动的开关。一项在2014年所做的研究支持这个观点:电刺激一位女士大脑的这种结构,会让她茫然地盯着前方,似乎是一种无意识的行为,直到刺激停止为止。然而,另一项研究却否定了这个想法。这个研究记录一位病人因脑炎导致屏状体完全损坏,但他仍具有正常的意识活动。

意识源于某种神经网络?

那些寻找意识的神经相关物的科学家并没有因此而退却,他们提出了更复杂的想法,认为意识更可能与神经网络有关,而非一种特定的神经细胞导致的。一个被称为全局工作空间理论的观点特别有影响力。这个观点认为,来自外部世界的信息会在大脑皮层和位于大脑中心的叫做丘脑的结构中争夺注意力。如果一个信号战胜了其他的信号,那么它就会在整个大脑中传播。只有这样,你才会注意到这个信号,并进入你的意识。比如,你的大脑皮层可能同时接收到微风给皮肤带来感觉、一双鞋给脚带来的感觉,以及蚊子咬你时带来的瘙痒。瘙痒感觉可能会战胜了其他感觉,进入你的意识,于是你才会注意有蚊子在咬你。

另一个受到很多人关注的观点则是整合信息理论,它是美国威斯康辛大学神经学家朱利奥·托诺尼提出的。他认为任何系统都具有意识,意识是一个系统内信息被加工整合时产生的,而不仅仅是各部分的总和,其意识含量的多少(被他称之为Φ)都是可以测量的。对于一个系统,如果各个部分可以快速有效地相互交流,那么它的Φ值就会很高。例如,大脑皮层就有很高的Φ值。相比之下,小脑的Φ值就会相对较低。一个人大约拥有860亿个神经细胞,其中小脑的神经细胞大约有690亿个,尽管小脑的神经细胞数量很多,但是小脑是由许多相互独立工作的部分组成的,所以Φ值就比较低了。

全局工作空间理论似乎与许多关于大脑的发现相吻合。一些研究显示,位于大脑皮层前部的一些神经细胞,具有在整个大脑中传播信号的能力。然而,它并没有说服一些人。他们质疑这个理论只解释了意识是如何工作的,但意识本身——比如一种颜色给你的感觉——究竟是什么,仍无法用该理论解释。

整合信息理论也与一些现象相吻合。例如,中风或肿瘤可能会破坏小脑,但却不会显著影响意识,而对大脑皮层的类似损伤通常会干扰人的主观体验,甚至可能导致昏迷。但这一理论颇有争议,因为它假设无生命的东西也具有意识,也就是说,“万物皆有灵性”。此外,该理论也意味着一些复杂的集成电路可能会具有极高的意识。但这个理论也有一些高调的支持者。其中一位就是科赫。

谁会赢下这场赌局?

科赫最初的观点是把意识归结于一小批神经细胞具有的某些内在属性。现在,他开始选择支持整合信息理论。他认为,当前意识的神经相关物的最佳候选者,位于大脑皮层的后部。他把它称为“热点区域”,并指出相比其他脑部区域来说,那里的Φ值相当高,这是由于那里的神经连接更多。于是,根据整合信息理论,它与意识的联系更为紧密。

但查默斯强调了下赌局的细节。他认为,科赫的“热点区域”似乎不能看成一小批神经细胞。此外,他还认为,与Φ相关的东西不应该算作一小批神经细胞的内在属性,它们应该看作一组神经网络的外在属性。查默斯认为,他很有可能会赢下这场赌局。

科赫同意查默斯的观点,但他并没有完全放弃所有的希望。“五年内可能会发生很多事情!”

到了2023年,这场赌局的结果将会确定。但无论谁获胜,科赫和查默斯都坚信,寻找意识的神经相关物是一项重要的科研任务。但找到相关物,与完全理解意识还是有一定差距的。那么,意识是否是一个永远无法破解的谜团?科赫对此持否定态度。然而,查默斯则更为谨慎。他认为意识甚至可能是一种根本无法解释的东西,但我们要尝试破解一下才能知道。

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