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科学美国人:简单大脑的自我意识

 昵称535749 2013-01-30
2013-01-29 332
 
 
有多少大脑才有自我意识?

图:THOM LANG/Corbis

你正在用来阅读这篇文章、查天气或邮件的电脑、智能手机、或其他电子设备,都具有初级的大脑。它有高度组织化的电路,用以储存信息和进行特定的、可预知的行为,就像你大脑中相连的细胞一样。在最基本的层面上,电路和神经是由相同的物质组成的——原子及其基本成分粒子——但人脑有自我意识,人造机器则不知道它们自己的存在。

大多数科学家会认为,并非宇宙中的所有物质都有意识。只有一小部分有相对复杂大脑的动物才有意识。然而,科学家对于动物行为和大脑解剖的深入研究发现,意识似乎万物皆有。不必复杂到人脑程度的大脑也可以有意识。在今年(2012)的7月7日,一群神经系统科学家聚集在剑桥大学,签署了一份题为“关于非人类动物存在意识的剑桥宣言”,正式宣布,非人类动物,“包括所有哺乳类动物和鸟类,一起许多其他物种,包括章鱼,”都有意识。

人类不仅有意识;他们有自我意识。科学家有不同的方法区别“意识”和“自我意识”,其中的共同点是:意识是你对你身体和周围环境的知觉;自我意识是对该意识的知觉——不仅知道你存在,并进一步理解你对你的存在的知晓。另一种说法是:有意识即会思考;有自我意识即明白你是一个会思考的生物,并思考你的思想。我们可以假定,人类婴儿是有意识的——他们对周围的人和物有认知并能反应,但他们还没有自我意识。在他们人生中的第一年,小孩子会发展出关于“自己”的认知,学着在镜子里认出自己,并分辨他们自己的视角和其他人的视角。

许多神经影像研究都指出,思考自己,认出自己的形象,并反思我们的思想和感受——即另一种自我意识——都与大脑皮层相关,那是大脑最外面的、褶皱凌乱密布的部分。人类拥有与其体积相应的大片皱褶大脑皮层应该可以解释为什么我们似乎比其他动物更具自我意识。但新的研究对此提出了质疑。

“拿毛巾了吗?”

如果这个解剖学假说是正确的,我们就可以推断,比如说,一个丢失了大部分大脑皮层的人至少会失去部分自我意识。患者R,也叫Roger,否定了这一推论。Roger是一名57岁的男性,1980年在一次单纯疱疹脑炎后大脑严重损伤,那是一种由疱疹病毒引发的脑炎。这个病毁掉了Roger大部分的脑岛、前扣带回和内侧前额叶皮质,这些靠近大脑表层或在其前面的部分被认为是对自我意识最重要的部分。他只剩下了大约十分之一的脑岛和百分之一的前扣带回。

Roger忘记了大部分发生在1970到1980年间他自己的事,他也很难形成新的记忆。他也尝不到闻不到味道。但他仍然知道自己是谁。他能在镜子里和照片里认得自己,他的行为也挺正常的。

在今年早些出版的一篇论文中,威斯康星-麦迪逊大学博士后研究员卡莉莎腓立比(Carissa L. Philippi),爱荷华大学神经系统学家大卫鲁德洛夫(David Rfdrauf)及他们的同事研究了Roger自我意识的程度。在一个“认知镜像”的任务中,一个研究员假装从Roger的鼻子上用一张纸巾刷走一些东西,纸巾上藏着黑色的眼影。15分钟之后,研究员让Roger看看镜子里的自己。Roger马上把鼻子上的黑东西擦走,并大声问那是怎么弄上去的。

研究员还让Roger看他自己的、他认识的人的、和陌生人的照片。他几乎总能认出自己,并从来不会把别人错认为自己。有时,当他的脸单独出现在黑色背景的一张照片上,没有任何头发或衣物时,他的确不大能认出来。

Roger还能分辨出他自己挠自己痒痒和别人挠他痒痒的感觉,并且总觉得后者更刺激。当一位研究员问他是否可以挠他的胳肢窝时,他说,“拿毛巾了吗?”腓立比和鲁德洛夫认为,Roger的机智意味着除了保持自我意识以外,他还能了解其他人的看法——这种技能被称为心智理论。他估计研究员会留意到他的胳肢窝有汗,并通过幽默的方式来提前解除尴尬。

在另一个任务中,Roger要用电脑鼠标把一个蓝色的盒子从电脑屏幕的中间拉到屏幕角落的一个绿色盒子中。有时,程序让他可以完全控制蓝色盒子,有时,程序会约束他的控制。Roger能轻易地分出两种情况,即他有完全控制权的时候和有其他力量在运作的时候。换句话说,他知道什么是他做的,什么不是他做的。

既然Roger的自我意识基本上没有受损,腓立比和鲁德洛夫及其同事认为,脑岛、前扣带回和内侧前额叶皮质本身不能解释一个有思考能力的生物的意识。他们提出,自我意识是一个更分散的认知过程,依赖大脑的许多部分,包括不在大脑皮层上的部分。

无脑大笑

在新的研究中,腓立比、鲁德洛夫及其同事指向了1999年一份引人入胜的关于患有积水性无脑儿童的研究,这是一种罕见的病症,患者的大脑半球成了充满液体的囊。患有此症的儿童基本上只剩下脑干、小脑和其他少量结构。在灯光下,他们的脑袋就像空心南瓜灯一样。

虽然许多患有积水性无脑的孩子在出生时看起来很正常,他们通常很快就开始有生长问题,视力受损甚至失明。大多数会在第一年死去,有些可以存活几年甚至十年。这些孩子没有大脑皮层,但其中至少有一些表现出自发的意识。他们对周遭的人和物有反应。他们会微笑、大笑和哭泣。他们分得出熟人和陌生人。他们会喜欢某一类音乐。如果不分积水性无脑儿童有意识,那么大脑其实不一定需要大脑皮层来产生意识。

这些孩子是否真的有自我意识则是一个比较难回答的问题,尤其是当他们不能用语言沟通时。在1999年的研究中,有一个孩子对他在镜中的影像特别着迷,但不清楚他是否认出那是自己。但是,关于积水性无脑症的研究和Roger的案例表明,自我意识——这个表面上精巧而独特的在意识之上认知过程——可能比我们所了解的更广泛地存在。

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