互动科普

探索产生意识的大脑活动

我们一般认为意识是通过神经元的活动产生的。那样的话，当我们头脑中浮现出某个事物时（被意识到时），也应该存在与此对应的神经元活动。

美国加州理工学院的克里斯托弗·科赫（Christof Koch）博士与共同研究者弗朗西斯·克里克博士一起发现了这样的神经元活动，并提出此项工作对意识研究非常重要。这种神经元活动被称为“NCC”（Neural Correlates of Consciousness，与意识相关的神经活动）。

必须注意的是，所谓NCC并不是指“当头脑中浮现某事物时所发现的所有神经元活动”。比如说，你现在站在十字路口，确认行人信号灯是绿色后（意识到），你打算走人行横道穿过马路。

这时，从对面走过来的行人也许并没有清晰地出现在你的意识中，还有天空的颜色、道路对面可以看到的建筑物、路边树木的样子、汽车的声音等等，你可能都没有意识到。这些信息通过眼睛或耳朵传递给大脑，虽然应该通过神经元的活动被处理了，但是你并没有意识到。也就是说，并不是所有的脑部活动都会产生意识。所谓NCC并不是单纯地指处理外部传递来的信息的神经元的活动，而是指与产生意识的信息有直接关系的神经元的活动。

NCC会成为意识研究的线索

即使发现了NCC，也不能完全弄清楚意识。因为即使发现了与意识有直接关系的神经元的活动，也回答不了为什么神经元活动会产生意识这样的“意识难题”。

但是，人们期望通过从各种角度研究NCC，探索其共同点，使其成为进一步研究意识的线索。现在很多脑科学家都在进行与NCC相关的研究。

如果左眼和右眼分别看到不同事物的话，

最终呈现在意识中的是哪个?

如果让左眼和右眼分别看截然不同的影像的话会发生什么事情呢？进入两只眼睛的影像被完全分开，使一边的影像无法进入到另一侧的眼睛中。比如，如果让右眼看人脸、左眼看建筑物的话，最后两边的影像会混在一起。实际上，我们看到的影像是根据右眼信息产生的影像和根据左眼信息产生的影像相互切换的，这很像是两只眼睛在争夺主导权，所以也被称为“双眼竞争”。

那么由双眼竞争所引起我们看到的事物（意识到的事物）相互切换的瞬间也就是意识相互切换的瞬间，这种情况下，学术上称作“视觉注意力”（Visual Awareness）。重要的是进入每只眼睛的信息不会发生变化。尽管我们会受到一定的外界刺激，但看到的事物（意识到的事物）是会切换的。如果有随着意识变化自身活动也发生变化的神经元存在的话，那应该就是NCC（与意识相关的神经活动）吧。

图：体验双眼竞争！

将纸卷成筒状，像望远镜一样扣在左眼上。然后将右手张开，掌心朝向右眼。保持这种状态向前看的话，会发现掌心上好像开了一个洞（左眼的信息转变为意识的状态）。不要移动视线，继续保持这样的姿势再等一会儿的话，掌心上的洞就会消失（右眼的信息转化为意识状态），然后洞又会出现。通过这样的实验可以简单体会到双眼竞争。若不容易看到的话，有时将纸筒和掌心位置换位就可以看到了。

实际上发现了随着意识变化的神经活动

根据已做过的实验，我们可以确认在大脑侧面的“颞叶”的某个区域，这里的神经元在人们看到脸的时候活跃，而在另一个区域的神经元会在人们看到建筑物（正确地说是感觉到场所情景）的时候活跃。在每次双眼竞争导致看到的事物发生切换时，这些区域的活动也会发生切换。

此外，被称为“初级视觉区”的区域负责视觉信息处理最初的工作，这一区域的活动是否属于NCC范畴呢？这一问题目前成为脑科学家们的讨论重点。日本产业技术综合研究所的林隆介博士向我们介绍说：“目前有的实验结果表明支持初级视觉区的活动属于NCC，也有的实验结果否定这一观点，所以大家都各执己见。我们需要继续反复实验，进一步弄清NCC实体的本来面目。”

（本文发表于《科学世界》2012年第6期）