我 1976年，弗朗西斯·克里克抵达加利福尼亚州拉霍亚的索尔克研究所，俯瞰太平洋香格里拉，那里有棉花糖般的天空和灿烂的蓝绿色大海。 他因共同发现DNA的双螺旋结构而获得诺贝尔奖，揭示了生命的基础是一个纯粹的物理过程，而不是一个神秘的过程。 他希望对意识做同样的事情。 他想，如果这件事足够奇怪，可以解释一个生物的生命密码，也许这件事也足够奇怪，能够解释一个动物的思想。
对于每个人每天都在行走的东西来说，意识似乎不像宇宙起源那样是一个巨大的谜。 只是 那个 很难想象主观经验是如何从原子和分子等基本物理元素中产生的。 这个故事似乎有更多的内容。 因此，多年来人们相信意识是灵魂的一种功能，远远超出了科学的掌握范围，这也就不足为奇了。 因此，意识成为了生命论最有力的论据，即生命依赖于非物质或非物质力量。 克里克是物质主义的终身捍卫者，当他来到加利福尼亚州时，他下定决心要消除意识中的这种观念，并为解决它开辟道路。
在他生命的最后30年里，他通过分子生物学推动了神经科学的一场革命，挑战了该领域最聪明的头脑，通常是在喝茶的时候，他还发表了关于他的“惊人假设”的著作，即意识仅由大脑产生。 2005年，克里克在弥留之际，与他的朋友兼同事克里斯托夫·科赫一起发表了最后一篇文章《幽闭的功能是什么？》，重新点燃了对意识在大脑中物理位置的探索。 1 它提出克劳斯特姆（claustrum），一组形状恰巧像吊床的神经元，作为意识的所在地，因为它“接收来自几乎所有皮层区域的输入，并投射回几乎所有皮层区”，大脑的褶皱表面负责从感觉到个性的意识特征。 这个有希望的想法将继续推动对意识的本质以及幽闭的诱骗作用的探索性研究，这些研究至今仍在继续。
寻找心灵： 弗朗西斯·克里克（Francis Crick）为神经科学带来了一种通过研究生物系统结构来确定其功能的神奇能力。 他想用DNA为意识做他成功地为生命发展所做的事情：证明我们的内心生活有一个完全的物质基础。 马克·利伯曼
T型 克劳斯特罗姆远非大脑的第一部分，而不是被选为意识之所在。 第一个假设是17世纪中叶勒内·笛卡尔提出的，他臭名昭著地声称“灵魂的主要位置在大脑中部的小腺体中”，即松果体。 笛卡尔试图解决的问题是灵魂（或心灵）如何与身体相互作用，他认为灵魂（或思想）与身体是完全分离的。很容易想象保龄球和大头针等物质身体是如何相互作用的，但思想似乎不是物质的。 很难想象它们会占据任何空间或施加力，那么看起来非物质的东西是如何与物质相互作用的呢？ 摄入马提尼如何影响我们的思维？
为了解决这个问题，笛卡尔从古希腊医生盖伦那里借用了“动物精神”的概念。 笛卡尔认为，动物精神是血液中的心理-生理信使，可以记录身体感觉，同时提供大脑解释为有意识感知的信号。 他指定松果体为这些半脑力半物质的信使灵魂的中枢，使其与整个身体相互作用并辐射。 笛卡尔的假设似乎有些夸张，但它把意识带到了科学领域，带到了身体的机制中，似乎打开了最终导致克里克的大门。
有一刻，克劳斯特罗姆似乎确实是克里克所怀疑的：意识的中心。
松果体的替代品在接下来的200年里没有被提出。 1835年，德国生理学家约翰内斯·米勒（Johannes Müller）提名延髓为意识之所在，延髓是脑干的一部分，负责调节富氧血细胞流向大脑其余部分。 虽然延髓是大脑的一种动力源，但从现代角度来看，它似乎与高阶意识功能无关。 （现在已经知道，髓质负责呕吐和打喷嚏等非自愿功能，几乎无法定义人类体验的各个方面。）
19世纪，英国生理学家威廉·B·卡彭特（William B.Carpenter）提出了这样一种观点，即大脑中的意识所在地在某种程度上必须是整个大脑的神经活动中心。 他将意识定位于大脑中央的丘脑。 即使在今天，丘脑在意识中的作用在很大程度上仍然是推测的， 但卡彭特的经久不衰的遗产是理解意识是一种经验的统一，而不是不相连的感知的杂音，意识的神经起源必须有能力通过将高阶功能（如思维、情感和能动性）与低阶感官能力相结合来产生这种统一。
一个世纪后，一位名叫怀尔德·彭菲尔德的先驱美国-加拿大神经外科医生证实了卡彭特的工作。 Penfield通过损伤大脑中产生癫痫的区域来治疗严重癫痫患者，他意识到自己可以在功能上将特定的运动或感知映射到大脑皮层的特定区域，这些区域分布在整个大脑表面。 但他的大脑皮层地图提出了一个让卡彭特无法理解的大脑地理问题：遥远且看似断开的感觉处理区域如何产生统一的意识体验？ 解决方案似乎没有出现。
直到弗朗西斯·克里克（Francis Crick），也就是说，他有一种神奇的能力，可以通过观察生物系统的结构来设想其功能。 克里克寻找一种能够整合大脑皮层遥远区域信息的神经结构。 几十年的精细神经解剖学研究将他引向了大脑中一个符合他所有标准的区域：幽闭。 克劳斯特姆与大脑皮层的每个区域都有双向连接，看起来就像大脑的中央车站。 克里克的类比是，如果大脑皮层处理各种感觉模式（视觉、听觉、躯体感觉等）的不同区域是管弦乐队中的音乐家，那么克劳斯特姆就是指挥，确保每个人都能及时弹奏出正确的音符。 他的论点简单、优雅、有说服力。 它还为意识所在地提供了第一个科学合理且可检验的假设。
我 自克里克将目光投向克劳斯特罗姆（claustrum）以来的几十年里，科学家们一直在争先恐后地寻找关于大脑这个神秘区域的数据。 乔治华盛顿大学（George Washington University）2014年对一名癫痫患者进行的案例研究表明，在克劳斯特姆附近进行电刺激会导致立即失去意识，尽管患者在刺激停止后立即恢复意识。 2 2017年，艾伦研究所的研究人员发现，幽闭中包含的神经元像“荆棘之冠”一样遍布整个大脑，这支持了它是全脑活动的巨大整合器和传导器的假设。 三 有一刻，克劳斯特罗姆似乎确实是克里克所怀疑的：意识的中心。
然而，今年早些时候发表的两项研究表明，克劳斯特罗姆的时刻已经过去。 斯坦福大学对五名癫痫患者的研究表明，击打大脑两侧的克劳斯特对他们的主观体验没有影响。 4 马里兰州大学研究人员对小鼠进行的一项研究证实了这一点，该研究表明，激活幽闭状态不会导致明显的意识丧失。 5 根据这些数据，克劳斯特罗姆似乎是寻找意识座位的又一个避风港。
这个领域现在站在新的可测试的意识理论的悬崖上。
但是如果克劳斯特姆没有产生意识，它会做什么？ 2010年，德国对猴子进行的一项研究发现，克劳斯特姆神经元会因其感觉环境的显著变化而兴奋，比如另一只猴子的突然叫声。 6 基于这一结果，马里兰大学2019年进行的一项全脑人体成像研究发现，当人们开始一项需要复杂注意力的任务时，克劳斯特姆就会激活。 7 最后两项研究似乎表明，尽管小句不负责基本的意识觉察，但在要求认知的任务中可能发挥不可或缺的作用，这些任务至少可以间接地支持克里克的观点。
虽然幽闭状态可能不是意识的所在地，但它仍然可能是一种司机。灵长类动物，尤其是人类，可能会出奇地心不在焉：我们通常几乎不知道我们上下班的路程，直到我们走错弯，突然间，感官世界吸引了我们的注意力。 航行习惯使灵长类动物能够有效地自动驾驶完成许多任务，直到出现意料之外的变化，刺激认知需求，引发幽闭。 幽闭可能的认知控制样功能与意识之间的关系仍然存在争议。
我 10月，克劳斯特姆研究学会在芝加哥召开会议，来自艾伦研究所的科赫和我们中的一位，布莱恩·马图尔，就克劳斯特姆可能引导意识的程度进行了公开的讨论，尽管尚未解决。 在随后的神经科学学会会议上，新的初步数据鼓励重新审视丘脑，认为丘脑可能与意识有关。 这些数据似乎将意识的位置放在了另一个结构中，但多亏了卡彭特和克里克，神经科学家现在很大程度上怀疑，意识的任何神经关联都是作为更广泛的动态神经网络的一部分发挥作用的。
例如，发展了全球工作空间理论的伯纳德·巴尔斯（Bernard Baars）认为，意识并不是像克劳斯特姆（claustrum）那样由单一的解剖中枢产生的。 相反，它来自一个复杂的功能中心网络，以一种神经元“云计算”格式协同工作。
威斯康星大学麦迪逊分校的朱利奥·托尼尼提供 另一个有趣的方法 意大利神经学家的综合信息理论（IIT）认为，受试者的神经活动与某些有意识的经历有关，例如阅读论文或穿过邻居。 这个假设是，大脑中一次受到刺激的区域越多，感官、情感和认知信息就越完整，因此，越多 意识到有机体 .
克劳斯特罗姆可能不是意识的所在地，但它也可能是它的司机。
2013年Tonini和Massimini开发的一种方法支持甚至量化了IIT，该方法产生了一个跨管复杂性指数（PCI）。 8 PCI涉及刺激（即功能紊乱）皮层的某些部分，这会引起皮层其他部分的反应，PCI会对其进行映射和测量。 在睡眠受试者中，反应性活动受到限制，但在有意识受试者的反应性活动明显更广泛、更复杂。 托尼尼声称，对这种活动的测量是对意识本身的测量，使其能够确定无反应的患者是否真的处于植物人状态或意识状态，但 无法通信 .
IIT的方法很聪明，但当它将意识与神经活动区分开来时，有点像是在概念上耍花招。 虽然可以测量神经活动模式和 相关 他们有一定的意识体验，这在逻辑上不足以声称这种测量 是 意识本身， 兜售法院 至少从概念上来说，声称活跃的神经模式是意识就等于指着墙上的世界地图说：“这是 是 哥本哈根。”
尽管如此，为了弥合神经活动和思维之间的鸿沟，使用IIT的研究人员现在正在应用机器学习算法将PCI数据与意识的因果指纹关联起来。 因此，该领域现在正处于新的可测试的意识理论的悬崖上。 但是，自笛卡尔以来，神经科学家仍必须解决困扰意识科学的基本问题； 也就是说，意识到底是什么，我们如何通过大脑来研究它？
一些哲学家认为，大脑产生意识就像胃产生酶或胆囊分泌胆汁一样。 （事实并非如此。）但将意识局限于这种机械描述的愿望是一个问题：尽管很容易为意识体验的不同部分定位设备，例如，晚餐的气味、到桌子的距离或收音机的音乐， 意识本身并没有提供这样破碎的体验镜子&它是一个环境中整个身体的连贯统一的体验&例如，大脑与外界的联系对有意识的情感很重要。
也许有一天，有可能复制一些接近意识系统动力学的东西 生物信息学 生产科幻小说中想象的机器人。 或者，就像科赫现在 令人惊讶的建议 可能是这样的，思维和物质之间的二元论是在大脑中定位意识的障碍，而物质已经以某种方式经历了自身。 结合了生命论和唯物主义，泛灵论的概念——基本物质具有意识元素——固然很奇怪，但意识也是如此。 而且，以一种奇怪的方式，它证实了克里克的怀疑，即物质本身足以令人眼花缭乱地解释它。
马尔科·阿尔塔米拉诺是新奥尔良的作家，著有 时间、技术与环境：自然哲学随笔 。在推特上关注他@ 马尔科辛 .
Brian N.Mathur是马里兰大学医学院的神经学家。 在推特上关注他@ 布莱恩·马图尔1 .
主导图片：佩什科娃/Shutterstock
工具书类
1.Crick，F.C.&Koch，C.子句的功能是什么？ 英国皇家学会哲学学报B 360 , 1271-1279 (2005).
2.库贝西（Koubeissi，M.Z.）、巴托洛梅（Bartolomei，F.）、贝尔塔基（Beltagy，A.）和皮卡德（Picard，F。 癫痫行为 37 , 32-35 (2014).
3.里尔登，S。一种包裹在整个小鼠大脑中的巨大神经元。 自然新闻 (2017).
4.Bickel，S.&Parvizi，J.人类幽闭的电刺激。 癫痫行为 97 , 296-303 (2019).
5.White，M.G.，Mu，C.，Zeng，H.，&Mathur，B.N.。在高认知需求下，获得奖励需要子句。 bioRxiv（2018）。 从内政部检索：10.1101/390443
6.Remedios，R.、Logothetis，N.K.和Kayser，C.在多感觉子句中，单峰反应占优势。 神经科学杂志 20 , 12902-12907 (2010).
7.克里梅尔，S.R。， 等。 人类幽闭症的静息状态功能连通性和认知任务相关激活。 神经影像 196 ，59-67（2019）。
8.卡萨利，A.G。， 等。 一种理论上独立于感官处理和行为的意识指数。 科学转化医学 5 ，198ra105（2013）。
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