认知科学：导论/什么是意识

定义意识

在英语中，我们使用“意识”这个词来表达几个意思。最简单的意思是描述睡眠和清醒之间的区别。我们说睡觉的人是“无意识的”，而清醒的人是“有意识的”。另一个意思是我们的对事物的普遍意识。所以我们可以对自己的偏见无意识，或者一只鸟飞过，也许是因为我们的注意力在别处。实际上，我们在做梦时也有一种意识，因为我们有意识地意识到梦中发生的事情。同样，即使是处于昏迷状态的人，我们通常将他们归类为“无意识”，但也经历正常的睡眠和清醒周期，如脑扫描所示。

我们还使用“意识”这个词来描述某些类型的实体：人类是有意识的生物，但蠕虫（可能）不是。当我们问某个物种（或其他类型的实体，例如运行的计算机程序）是否有意识时，我们指的是问它是否能感觉到任何意识状态。

因此，我们至少有三个意识的定义在认知科学中使用

1. 如果一个代理可以拥有它意识到的某些心理状态，那么它就被认为是有意识的
2. 如果一个代理可以体验意识状态，并且没有处于睡眠状态，那么它就被认为是有意识的
3. 一个代理可以意识它自己心中的一些心理状态，但不能意识其他心理状态

意识的功能

如果一个无意识的过程可以做所有意识过程可以做的事情（我们不知道是否确实如此），那么意识的意义何在？这个问题在理论上很难回答，对于任何可想象的代理来说都是如此，但对于人类来说，这个问题更容易解决。但请注意，仅仅因为人类使用意识来做这件事或那件事，并不意味着任何可想象的代理都需要意识来做同样的事情——具有不同心理结构的生物可能会用不同的方式去做——或者也许这是不可能的。我们只是不知道。

意识与无意识

有些东西，如果我们把注意力集中在它们身上，我们就能意识得到；而有些东西，我们无法意识得到。我们可能没有什么东西是 *始终* 意识到的，因为思想、计划、情绪，甚至疼痛都可能是无意识的。

意识思维似乎允许某些类型的思维发生。因为我们可以意识某些东西，而不能意识另一些东西，我们可以把它看作一种资源，或者说大脑中的一种稀缺商品，无意识过程争夺对其的访问权。

意识思维可以与其他类型的思维形成对比，为了本章的目的，我们将它们称为“无意识”或“隐性”。大脑中有许多无意识过程，一直在运行。意识感觉是我们心灵中最重要的部分。有趣的是，由意识决定的行为相对罕见。估计表明，95% 的行为是由无意识过程决定的。 意识处理依赖于无意识过程及其输出，但反过来并非如此——无意识过程可以在没有意识的情况下正常运作。 因此，即使是有意识的生物（例如人类），在清醒时（没有意识）也只意识到了他们的一些心理状态。

语言似乎与意识没有太大的关系——我们感觉我们有意识地体验过山车，而不需要用语言来表达。然而，海伦·凯勒，一个天生失明失聪的人，说：“在我老师来之前，我不知道我是谁。我生活在一个非世界的世界里......当我学会了“我”和“我”的含义，发现我是一个东西时，我开始思考。然后意识第一次对我存在。” 现在，我们不知道凯勒所说的“思考”和“意识”的确切含义，但她的话却引人入胜。对于没有语言的动物来说，这意味着什么呢？

意识的神经科学

意识被定义为意识到或醒着的状态；注意到某事物的存在 。在神经科学中，意识的定义一直在随着科学家对这一现象的理解不断发展而不断变化。意识定义的先决条件是存在体验 。

目前尚不清楚意识发生在大脑的哪个部位。一些人认为，意识并不发生在任何特定的地方，而只是大脑任何部位的大量激活，或者中央执行机构对大脑中某些功能的关注。

认知科学将意识体验划分为两个主要方面：局部状态和全局状态。意识的局部状态涉及来自感知的体验，例如视觉意象、身体感觉、情感体验和当前思想。这也称为“意识内容”，由物体的可觉察特征决定。另一方面，意识的全局状态与警觉性、清醒状态、意识最低状态或做梦等广泛的认知、行为和生理特征有关 。

意识的来源

目前，意识的神经来源尚不清楚。然而，哈佛大学的科学家正朝着找到意识的生物来源迈进。值得注意的是，在参与觉醒的脑干区域发现了重要的联系 。对意识的研究与大脑的外层皮质有关。然而，准确地识别特定区域仍然具有挑战性。到目前为止，神经科学家已经确定了与觉醒相关的特定脑干区域，以及两个似乎促进意识状态的皮质区域 。在一项研究中，分析了 36 名脑干损伤的患者，其中 12 名患者处于昏迷状态，而另外 14 名患者有意识。使用 fMRI，对患者的脑干进行了映射，以便更好地了解为什么有些人受伤后仍然有意识，而另一些人则处于昏迷状态。发现与昏迷状态显着相关的脑干区域是脑桥背外侧喙部。在 12 名脑干受损的患者中，有 10 名患者处于昏迷状态。相反，在 24 名有意识的患者中，只有一名患者在该区域有损伤。研究人员发现皮质中的另外两个区域与调节意识状态有关，分别是左侧腹侧前岛叶和前扣带皮层。虽然这些结果与之前关于觉醒的研究相一致，但这还是首次将意识状态与脑干联系起来。

探究脑干中的意识

在评估无意识患者的意识时，生物医学模型中的主要方法是分析非反射性、假定为有意的行为。这包括测试患者对声音和触摸的反应，在某些情况下还包括对伤害性刺激的反应，这些刺激会刺激神经细胞中的疼痛。包括简单口头命令（例如“伸出你的舌头”或“给我看四个手指”）在内的非标准化评估的错误率高达 40%。常用的意识评估量表是昏迷恢复量表修订版（CRS-R）。该量表测量听觉、视觉、运动、交流和觉醒反应，并将数据按层次排序以产生总分。根据行为指标的存在或不存在，得分范围可以从 0 到 23。这些测试必须重复进行，并将分数汇总，因为患者的意识经常会发生波动。重要的是，觉醒的测量是指感觉刺激与网状激活系统 (RAS) 中纤维激活之间的相关性。RAS 是脑干中神经元的一个网络，特别参与觉醒、警觉和睡眠-觉醒周期的调节。

与意识相关的生物标志物

与意识水平相关的生物标志物是神经生理学相关性，例如脑代谢、血流和电活动。研究表明，当脑代谢下降到正常水平以下时，意识报告也会下降。一项名为正电子发射断层扫描 (PET) 的脑代谢研究表明，无反应性觉醒综合征患者的代谢率更高。该综合征没有任何对命令的意识或最低意识的临床迹象，但他们的眼睛是睁开着的。

可以通过分解频谱模式并量化其复杂性和连通性来分析脑电图报告。脑电图的复杂性可以通过熵测量来评估。熵是指系统中秩序、无序或随机性的程度。2016 年的一项研究确定了熵测量与受试者意识水平之间的相关性。

一种方法是使用经颅磁刺激 (TMS) 激活顶叶皮层区域来评估意识的神经相关性。另一种脑电图测量方法称为扰动复杂性指数，它使医生能够更准确地估计患者在睡眠、麻醉和损伤的各种状态下的意识水平。另一项睡眠研究 使用脑电图在夜间唤醒受试者。据报道，大约 30% 的时间，在睡眠中被惊醒的参与者在醒来之前没有体验到任何东西。没有记忆意识体验的参与者在被唤醒之前往往在后皮层中具有较低频率的活动。记得做梦的参与者在整个晚上都表现出更高的频率活动。研究人员建议，在睡眠期间监测后皮层区域的“热点”可以预测一个人的做梦，进而预测意识状态。

模式识别

最近的一项研究分析了 125 人在睡眠或休息时的脑部活动。47 名健康参与者患有无反应性觉醒综合征。科学家在脑部发现了两种不同的活动模式。第一个是复杂的模式，不遵循正常的解剖学脑通路。第二种模式很简单，仅限于标准的脑部解剖结构。完全清醒的参与者在更长的时间内表现出复杂的模式，而无反应性觉醒综合征患者则表现出更简单的模式。意识最低的人在两种模式之间交替出现。此外，当健康患者被麻醉时，他们表现出简单的脑部活动模式，这表明与意识之间存在进一步的关系。

意识和丘脑

研究表明丘脑在意识中发挥着重要的作用。最近的一项实验采用超声波刺激脑损伤患者的丘脑。最初的测试是在一名因车祸受伤的昏迷男子身上进行的。经过三天的超声波刺激，他能够理解语言、响应命令并做出头部有意的动作。五天后，他开始尝试行走。这种治疗已被用于持续性昏迷患者，并取得了令人鼓舞的结果。然而，在丘脑被刺激后几周，许多患者恢复到最初的状态。虽然有证据支持意识受神经脑部状态变化影响的观点，但尚未发现任何单一机制。迄今为止，关于意识的神经基础的完整图景仍然难以捉摸。

意识的难题

我们上面讨论了意识在人类身上似乎是做什么的，但，尽管意识很难研究，但它被哲学家认为是“简单的问题”。“难题”是了解一个特定的心理过程是否需要意识，以及为什么需要意识。哲学家大卫·查尔默斯提出了“僵尸”的概念来帮助我们思考这个问题。

玛丽，色盲科学家：思想实验和回应

玛丽，色盲科学家，是一个由弗兰克·卡梅隆·杰克逊在 1986 年提出的哲学思想实验，它允许关于感受的知识论证获得牵引力，并为物理主义提出论点。上面提到了三个基本术语：知识论证、感受和物理主义，我们需要理解这些术语。知识论证指出，意识体验涉及非物理属性。了解有意识存在的物理知识并不允许你获得关于感知某些感官体验的感觉的见解。感受是指个体对自身心理体验的内省可及现象。例如，臭鼬的气味或看到明亮的紫色，个人会经历一种具有独特主观特征的心理状态。感受通常是主观的，因为一个人的体验可能与另一个人的体验不同。物理主义由弗兰克·杰克逊在信息方面而非其他方面进行描述，他指出物理、化学和生物学提供了关于我们和世界的的信息，而其他来源则将其视为宇宙中包含所有事物的实际世界的本质，其中所有事物都符合物理的本质。然而，物理主义者确实相信物理（例如，瘀伤、哭泣等）和精神（例如，嫉妒、爱、欲望）是一回事，但根据二元论，它们是两个独立的实体。反对物理主义的论点是为了解决存在本质上不是物理的东西，以及并非所有事物都能用物理术语来解释。这些术语将通过玛丽，色盲科学家来进一步说明。这个思想实验包括玛丽，一位天才的科学家，她被迫只能用黑白观看世界，以至于她所在的房间也是黑白的，她与之互动的电视显示器也是黑白的。她的专业是视觉神经生理学，她已经能够收集到关于视觉的所有物理信息。但当玛丽从她的黑白环境中释放出来并第一次体验颜色时，提出的问题是，“她会学到东西吗？”。随着我们的深入，我们将回答弗兰克·杰克逊提出的那个问题，看看它与其他回应形成对比，并继续了解与这种方法相关的一些批评，并看看弗兰克·杰克逊在自己的作品中是如何随着时间的推移而改变自己的信仰的。

获得了哪些物理信息？

玛丽精通所有关于颜色的物理事实，但她从未见过颜色。因此，当她看到颜色时，她会学到什么？我们人类通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉感知世界，每一种感知方式都为我们提供了一些关于我们试图确定的事物的 信息（感觉和感受）。玛丽知道的 信息是眼睛的解剖结构、不同的光波长、光如何与视杆细胞和视锥细胞相互作用以使我们感知颜色。但这并不能告诉玛丽体验颜色的感觉。从这种体验中推断出的知识不是来自第三人称，因为它的解释可能是主观的。主观性是由从一个人拥有或曾经拥有的体验中产生的联想决定的，他们能够从记忆中回忆起这些联想。因此，当玛丽看到红色与其他人看到相同的红色相比，体验将非常不同。想象事物的能力来自对颜色体验的第一手（或个人）记忆。

如果物理主义是正确的，那么所有事物都是物理事实，这反过来意味着不存在关于非物理事物的 事实，因此你所能知道的唯一事实是物理事实。但杰克逊认为，存在关于非物理事物的 事实，这使得物理主义成为错误的。挑战来自能够区分物理和非物理（现象）。

对知识论证的批评

物理主义者认为，玛丽在离开黑白房间时没有学到任何新东西，细微差别在于她没有学到任何新 事实。她所经历的是以不同的方式被提供相同的事实。这被称为“新事实论”。

然而，根据劳伦斯·内米罗和戴维·刘易斯提出的能力分析，它指出，体验本身不构成事实知识，而是记忆和识别事物的能力。他们想回答“某种体验是什么感觉”，它强调了拥有想象体验的能力对于了解体验是什么感觉至关重要。玛丽获得了看到颜色的能力，这种体验将成为她记忆的一部分，让她在以后的阶段回忆起这种想法，即使刺激不存在，她也能想象它。然而，针对这种方法的反驳论点是，当发现一个无法想象事物的人时，他仍然能够认出红色的西红柿，即使他在没有西红柿的情况下无法想象它，这也表明想象事物可能并不重要。能力分析侧重于想象、识别和记忆体验的要素。

由厄尔·科尼提出的熟知分析表明，玛丽在获释后了解了“颜色体验是什么感觉，但否认知道颜色体验是什么感觉是事实知识”，这表明玛丽确实获得了新的知识，但没有说明获得的知识的性质是什么。这种分析使用了熟知知识的前提，熟知知识与认识某个物体有关，需要建立与该物体的直接认知关系。这就像阅读某件事物，与亲自看到某件事物可以唤起不同的情绪相比。然而，通过电视屏幕观看某人可能会填补阅读的空白。玛丽只有在离开房间后才知道颜色体验是什么感觉，这意味着她获得了熟知知识，这种知识没有事实洞察力，而更多地是一种体验。

请注意，以上两种分析都谈到了体验，其中物理主义者在不考虑体验的感觉的情况下处理这个话题。保罗·丘奇兰德和其他个人所做的“旧事实/新面貌”分析采取了一种方法，认为玛丽似乎获得了知识，但实际上，她已经知道的 事实正在以一种新的方式被表现出来。玛丽只是以一种过去不曾拥有的方式获得了知识。现在，在各种分析中，哪一种分析最能引起杰克逊的共鸣？

为什么弗兰克·杰克逊改变了主意

1998 年的弗兰克·杰克逊不再支持知识论证。他通过指出看到红色和感到疼痛会对我们产生影响来阐明这一点，这种来自体验的影响被转化为记忆，使我们能够保留感到疼痛或看到红色的知识，但人们可能会体验到错误的记忆。错误的记忆仅仅是记住从未发生过的事情，并且可能发生在填补空白或完全捏造。“我们可以从我们世界物理性质的足够信息中原则上推断出我们红色的红色，尽管表面现象与之相反”，这句话暗示着，有了足够的物理知识，玛丽可能对红色有一些表现形式，而且她的红色可能与其他人的红色不同。

2003 年，弗兰克·杰克逊进一步补充了他对物理主义的支持，他表示自己相信科学方法而不是直觉，并指出从直觉的角度来看，她可以推断出看到红色是什么感觉。他反思了玛丽的知识差距，尽管假设她在我们世界的物理性质方面无所不知，如果她拥有这些信息，为什么会出现差距？最初人们会认为，无法解释看到颜色的感觉，但这种本能反应更多地是一种直觉上的限制。由“感觉是什么”产生的体验可以转化为看到红色的所有属性，如果一个人知道使之成为可能的。杰克逊带来了表现主义的概念，表现主义仅仅是我们的大脑感知现实世界中物体的精神图像，而不是物体本身。回想一下，这与他早期关于错误记忆的批评如何可能让她看到从未遇到过的事物，这些表现形式是主观的，建立在她获得的感觉信息和记忆中获取的知识之上。注意，表现主义的元素是如何围绕着能够识别、想象和记忆体验展开的，从那里，杰克逊能够将能力假设联系起来，正是这条道路导致杰克逊对能力分析抱有信心。因此，这让他相信，当玛丽离开黑白房间时，她没有学到任何新东西。他试图将现象状态（与整体体验有关，而不仅仅是物理体验）排除在代表状态之外。