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本次Trends in Cognitive Sciences文章合輯匯集了一系列觀點文章,探討了我們對意識(Consciousness)的最新理解。這些文章發表於2019至2021年之間,涉及一系列神經科學家、心理學家、哲學家和生物學家正在研究並試圖解答的不同問題。例如,特定的細胞和受體類型在意識處理中起什麼作用?意識是連續的感知流,還是只發生於離散的時間點上?我們應該如何理解非人類生物體的意識問題?這些文章既強調了在某些領域已經取得的非凡進展,也強調了許多仍未解開的謎團。
封面圖片來源:Getty Image。
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動物意識的維度
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意識在動物界是如何變化的?一些動物是否比其他動物「更有意識」?來自倫敦政治經濟學院的Jonathan Birch團隊提出了一個多維框架來理解意識狀態的種間差異。該框架區分了差異的五個關鍵維度:感知的豐富性、評價的豐富性、同一時間的整合、跨時間的整合和自我意識。對於每個維度,研究人員回顧了與之相關的現有實驗,並就未來實驗提出了建議。通過評估一個特定物種的各個維度,研究人員可以為該物種構建一個意識檔案。在這個框架中,沒有一個單一的維度可以將物種排在意識較強或較弱的位置。相反,每個物種都有自己的意識特徵。
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意識處理的細胞機制
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神經生物學方面的最新突破表明,理解細胞層面機制與意識體驗之間關係的時機已經成熟了。來自德國洪堡大學和愛沙尼亞塔爾圖大學(University of Tartu)的Jaan Aru和Matthew Larkum團隊強調了錐體細胞的生物物理特性,這些特性使得錐體細胞能夠作為控制全局激活模式演變的閘門。在有意識的狀態下,這種細胞機制使丘腦皮層系統內的複雜持續動態得以實現,而在無意識狀態下,這種信號傳播被禁止。研究人員認為,意識處理的特點是在細胞水平上靈活地整合自下而上和自上而下的數據流。這種細胞整合機制為樹突狀整合理論(Dendritic Integration Theory)提供了基礎,這是一種新的神經生物學意識理論。
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全局工作空間需要元認知
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目前關於意識的兩種主要認知解釋涉及全局工作空間(工作記憶的一種形式)和元認知(metacognition)。這兩種方法之間的互動相對較少,甚至有人認為這兩種說法是相互對立、可分離的。來自倫敦大學學院的Chris D. Frith團隊認為,全局工作空間的成功運轉,離不開廣播表徵(broadcast representation)的元認知成分。
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感知意識陰性:感覺意識的生理相關因素
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關於意識的神經相關因素的許多研究都集中在兩個誘發電位上,即P3b和視覺或聽覺意識陰性(visual or auditory awareness negativity,VAN或AAN)。來自美國西雅圖艾倫腦科學研究所(Allen Institute for Brain Science)的Christof Koch團隊回顧了廣泛的最新實驗證據,發現在意識感知過程中,P3b觀測的反覆失敗推翻了p3b作為一個假定的神經相關因素的可能;VAN和AAN都沒有與意識相分離;此外,一個類似的神經信號與觸覺意識相關。這些意識陰性在誘發刺激的對側達到最大,很可能是在底層感覺皮層中產生的,且指向了一個反映感覺意識開始的普遍的感知意識陰性(perceptual awareness negativity,PAN)。
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對意識高階理論的理解
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意識高階理論(higher-order theory of consciousness)經常被批評者誤解。來自紐約大學的Joseph E. LeDoux團隊澄清了意識高階理論在幾個問題上的立場,並將其與其他觀點區分開來,如全局工作區理論(global workspace theory)和早期感覺模型(如一階局部遞歸理論)。例如,有批評指出意識高階理論將意識過度智力化。研究人員認為,雖然高階狀態是在認知上集合起來的,但其實際要求大大低於通常的假設。在這個意義上,可以將意識高階理論看作是全局工作區理論和早期感官模型之間的一個中間立場。研究人員還澄清說,大多數意識高階理論的支持者並沒有規定意識等同於元認知或信心。此外,與其他現有理論相比,可以說意識高階理論能更好地解釋複雜的日常體驗,如情緒和情節性記憶。這使得意識高階理論作為一個概念化病態精神狀態的框架特別有用。
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學會意識
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理解意識仍然是一個艱巨的挑戰。不同的意識理論提出了截然不同的機制來解釋現象學經驗。來自比利時布魯塞爾自由大學(Université libre de Bruxelles)的Axel Cleeremans團隊借鑑了全局工作空間理論、高階理論、社會理論和預測處理等方面,引入了一個新的框架:自組織元表徵賬戶(self-organizing metarerpresentational account,SOMA),該框架將意識視為大腦學着去做的一件事情。根據這種理論,大腦不斷地、無意識地學習向自己重新描述自己的活動,從而發展出符合目標一階表徵的元表徵系統。因此,體驗只發生在那些已經知道自己擁有某些一階狀態的體驗者身上,以及那些已經學會關心某些狀態勝過其他狀態的體驗者。在這個意義上,意識是大腦關於自身的(無意識的、具象的、能動的、非概念的)理論。
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什麼是準備電位?
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理解意識仍然是一個艱巨的挑戰。不同的意識理論提出了截然不同的機制來解釋現象學經驗。來自比利時布魯塞爾自由大學(Université libre de Bruxelles)的Axel Cleeremans團隊借鑑了全局工作空間理論、高階理論、社會理論和預測處理等方面,引入了一個新的框架:自組織元表徵賬戶(self-organizing metarerpresentational account,SOMA),該框架將意識視為大腦學着去做的一件事情。根據這種理論,大腦不斷地、無意識地學習向自己重新描述自己的活動,從而發展出符合目標一階表徵的元表徵系統。因此,體驗只發生在那些已經知道自己擁有某些一階狀態的體驗者身上,以及那些已經學會關心某些狀態勝過其他狀態的體驗者。在這個意義上,意識是大腦關於自身的(無意識的、具象的、能動的、非概念的)理論。
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長期後置效應揭示了離散的感知
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意識是一種連續的感知流,還是離散的、只在特定的時間內發生?幾個世紀以來,這個問題一直困擾着哲學家、心理學家和神經科學家。兩種假說都曾反覆受到青睞和否定。來自瑞士洛桑聯邦理工學院(École Polytechnique Fédérale de Lausanne)的Michael H. Herzog團隊回顧了探索長期後置效應(long-lasting postdictive effects)的新近研究,研究結果支持一個兩階段的離散模型,在這個模型中,大量連續的無意識處理期先於離散的意識感知。研究人員表示,這樣的模型結合了連續和離散模型的優點,解決了幾個世紀以來關於知覺和意識的爭論。
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自我意識的內在和外在身體聯接
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儘管最近關於自我意識的研究強調了身體處理和多感官整合的重要性,但這類研究只關注來自身體外部的身體信號(即外感性身體信號[exteroceptive bodily signals])或來自內臟器官的內部身體信號(即間感性身體信號[interoceptive bodily signals]),以及每個系統對自我意識的貢獻,兩種方法之間沒有太多的互動。來自瑞士洛桑聯邦理工學院的Hyeong-Dong Park和Olaf Blanke回顧了關於間感性身體處理的最新證據,以及自我意識外感性身體信號和間感性身體信號的結合,提出了一個調和這兩個基本分離的觀點的綜合神經系統,並描述了該神經系統如何解釋自我意識的基本方面,如自我認同和自我定位,及其經歷的全局統一性和時間連續性。
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不報告範式的錯誤之處與修正方法
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意識是基于思維、推理和記憶等認知過程中存在的前額葉電路,還是基於新皮層(neocortex)後部的感覺區域?無報告範式(no-report paradigm)對這一辯論而言至關重要,因為它旨在將感知後決策和報告(post-perceptual decision and report)背後的認知過程的神經基礎與有意識感知本身的神經基礎分開。然而,無報告範式是有問題的,因為即使沒有報告,受試者也可能參與感知後的認知處理。因此,為了分離出意識的神經基礎,我們需要一個無認知範式(no-cognition paradigm)。來自紐約大學的Ned Block描述了一種針對雙眼對抗(binocular rivalry)的無認知方法,並概述了這種方法如何有助於解決關於意識的神經基礎的爭論。
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瀕死體驗作為探索(斷聯)意識的探針
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45年前,人們首次得到昏迷狀態下的瀕死體驗(near-death experience)證據,為研究無反應狀態下意識的神經基礎創造了新的範式。目前,與瀕死體驗相關的意識狀態仍然未有定論。一般觀點認為,意識在昏迷狀態下隨着大腦停止運轉而消失,但這是一種過度簡化的說法。來自比利時列日大學(University of Liège)的Charlotte Martial團隊認為,我們需要一個新的框架來區分意識、清醒(wakefulness)和聯繫(connectedness),以理解這一現象。經典的瀕死體驗指無反應條件下經歷的內部意識,因而指的是斷聯的意識區間(episode of disconnected consciousness)。Charlotte Martial團隊的建議為瀕死體驗研究,以及更廣泛的意識科學提供了新的方向。
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