莱昂纳多·达·芬奇在他的《绘画论》（Trattato della Pittura）中，建议画家特别注意心灵的运动，moti mentali。他建议说：“所描绘的动作必须与人物的精神状态相符”，否则，人物将被认为是双重死亡：“第一次死亡是因为它是描绘，第二次死亡是因为它没有表现出心灵或身体的运动。” 达·芬奇的学生和朋友弗朗切斯科·梅尔齐从达·芬奇留给他的零散笔记中 posthumously 编纂了这部著作。莱昂纳多画派绘画中对情感的生动描绘表明，他的学生学会了极其细致地解读他们描绘对象的 moti mentali。
将面部情感表达与“心灵的运动”联系起来是达·芬奇一个惊人的洞察力，也是一个令人惊讶的现代隐喻。今天，我们将中枢神经系统的特定电化学动力学模式（即“运动”）与情感感受联系起来。意识，作为任何情感感受的基础，本身就是一种“心灵的运动”，一种以某些电活动动态模式为特征的短暂状态。即使所有神经元、它们的组成部分和神经元回路在结构上保持不变，动力学的变化也可能意味着意识和无意识之间的区别。
但它是什么样的运动？哪些电活动模式对应于我们有意识的主观状态，为什么？ 它们可以被测量和量化吗？这不仅是一个理论或哲学问题，而且对于试图在手术期间调节意识水平的麻醉师，或试图区分脑外伤后不同意识状态的神经科医生来说，也是至关重要的。
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最近，Casali 等人 提出了一个定量指标。根据作者的说法，它提供了一种意识的数值测量方法，可以将植物人状态与微意识状态区分开来。该研究暗示有可能识别出神秘的闭锁综合征状态，在这种状态下，受试者有意识，但由于运动障碍而无法与外部世界交流。最有趣的是，该研究声称这些测量方法通过提供客观的测量方法，为意识提供了科学的见解。
他们的指标，像其他现有的意识临床测量方法一样，是基于脑电图（EEG）的，脑电图是通过放置在头皮上的电极记录电压，从而提供大脑神经活动的粗略图像。脑电图可以用来测量正在进行的大脑活动，或者由外部刺激引起的大脑活动。在 Casali 的案例中，所讨论的活动是使用瞬态磁场（经颅磁刺激）直接在大脑中诱发的。这涉及到应用瞬态磁场，根据法拉第定律，这会在大脑的特定区域产生电场，有点像将电池连接到神经回路。这会导致电流在大脑中流动，不仅在受刺激区域，也在与之相连的其他区域。然后，根据脑电图测量结果推断出大脑中这些电流的空间和时间模式，并进行量化以生成该指标。
这项研究的新颖之处在于用于量化电流时空分布的方法，这也是理论主张的基础。其思想是，当大脑无意识时，诱发的活动要么是局部的（作者称之为“缺乏整合”），要么是广泛且均匀的，正如慢波睡眠或癫痫发作期间可能预期的那样（“缺乏分化”）。另一方面，有意识的状态应该对应于电流源的分布式的、但非均匀的时空模式。作者应用标准的数据压缩方案（例如 GIF 图像格式中使用的 Lempel-Ziv 算法）来区分这两种情况。从脑电图推断出的电流分布的可压缩程度是他们提出的意识指标。
科学家报告说，他们的测量方法在区分受试者内部的意识状态以及不同临床识别意识阶段的受试者之间的意识状态方面表现出色。 这些有希望的结果无疑将吸引进一步的研究。然而，关于该测量方法在对意识的概念性理解方面具有理论基础的主张值得更仔细地审视。人们很容易认为，对意识进行具体扎实的临床研究自然会增进我们对这种现象的科学理解，但情况一定是这样吗？
在医学领域，常见工程风格的关联性测量，这些测量有助于务实的行动，但并非源于根本的理解。古代医生能够诊断出糖尿病（词源上是“甜尿”，指的是这种原始的诊断方法），而对潜在的病理学没有任何特别的见解。临床实用性并不能自动保证科学理解。
即使在临床方面，也有理由保持谨慎。一些先前尝试对意识进行数值量化的做法已被证明存在问题，这是一个严重的问题，因为手术期间的意识可能会导致真正的痛苦。一位麻醉师在评论中告诫说，不要“相信 BIS 或任何其他监视器，而要相信常识和经验。” 人类专家仍然是另一个人意识状态的最终仲裁者。这种情况不太可能很快改变。
开发“意识指标”既有实践上的障碍，也有概念上的障碍。 在实践方面，我们几乎无法获得人脑神经元动力学的详细信息。 DARPA 并不回避雄心勃勃的技术挑战，但在最近的提案征集中，它将自身限制在 200 个电极，用于直接记录和刺激人脑以进行深部脑刺激治疗。这大约是大脑中估计神经元数量的十亿分之一。脑电图提供了一个非常低容量的、间接的测量通道进入大脑。如果我们无法详细测量大脑神经元的动力学，这可能会限制任何量化意识的尝试。
然而，理论上即使是有限的测量通道也可能携带必要的信息。我们正在寻找意识状态和无意识状态之间的分类判断，一个可以从有意识和有交流能力的主体那里通过眨眼或点头获得的单比特信息。概念上的障碍更为重要。意识状态的定义特征是主观的、第一人称的意识，这从根本上反对独立观察者的客观测量，独立观察者除了通过有意识个体的自我报告之外，无法获得主要现象。或许有可能（并且有用）获得越来越好的对这种主观报告的相关性测量；但是，这些测量本身是否能揭示意识现象的任何真相？
为了澄清潜在的问题，请考虑意识指标的图灵式测试。如果意识测量要具有科学地位，它就不应该将高度意识归因于处于热力学平衡的被动的、无生命的系统。否则，我们就只剩下某种泛灵论的意识概念。然而，一个简单的思想实验表明，很容易为所讨论的指标构建这样一个系统。
所讨论的测量方法依赖于瞬态磁场引起的电流的时空模式。然而，麦克斯韦方程组规定，瞬态磁场会在任何一块物质中产生电流模式——匹配某些诱发电流的分布仅仅是材料属性的问题。例如，考虑一个电阻器、电容器和电感器的网络，其电路时间常数调整为在百毫秒范围内（以匹配脑电图时间尺度）。无线电天线可以用来检测变化的磁场并吸收其能量。应该不难制造出一种电路装置，产生瞬态的、时空上不均匀的电流分布，这种分布具有足够的不压缩性，因此会欺骗设备产生高意识评分。
人们还可以问，该指标是否有助于我们回答一个基本的进化问题：它能否将生物体区分为“有意识”和“无意识”类别？虽然大多数神经科学家会毫不犹豫地将意识归因于脊椎动物或具有复杂大脑的无脊椎动物（想想章鱼或蜜蜂），但在谈到神经系统更简单的无脊椎动物时，他们会犹豫（水母有意识吗？海绵呢？）由于所讨论的方法是为人类准备的，并且最终取决于与主观报告的相关性，因此很难看出如何将其扩展到系统发育树中，从而帮助解决关于意识的这些基础科学问题。
在哪里寻找能够增进我们对意识的科学理解的测量方法？大多数神经科学家会同意，意识是专门与动物神经系统（而不是树木或岩石）相关的。与其泛泛地寻找意识的抽象数学描述，我们可能需要专门研究参与觉醒、注意等等的大脑系统的详细结构。复杂的动物神经系统大概是因为意识具有一些重要的效用而进化出来的。如果参与觉醒的大脑系统的结构在无脊椎动物和脊椎动物之间表现出趋同进化，这可能会为我们提供关于意识作为一种生物现象的重要科学见解。对意识的更好的神经生物学见解反过来可以促进临床测量的进步。
自从达·芬奇以来，我们已经走了很长一段路，但人类观察者，以专家医师团队的形式，仍然对于判断我们称之为意识的“心灵运动”的微妙之处至关重要。无论我们的工具多么复杂，意识仍然是一个核心谜团，有充足的空间进行概念性突破和创造性思维。
您是专门研究神经科学、认知科学或心理学的科学家吗？您是否阅读过最近发表的同行评审论文，并希望撰写相关文章？请将建议发送给“心灵 Matters”编辑Gareth Cook，他是一位普利策奖获奖记者，也是 NewYorker.com 的定期撰稿人。Gareth 也是Best American Infographics系列丛书的编辑，可以通过 garethideas AT gmail.com 或 Twitter @garethideas 联系他。