意识并非在此处

心理学和功能性脑成像解析了两种密切相关的过程:注意力和意识

选择性注意和意识之间是什么关系? 当你费力地在营地谈话的声音中倾听远处郊狼的嚎叫时,你这样做是通过注意声音并意识到它们的嚎叫。当你注意到眼角余光中的陪练对手时,你会变得高度警觉他的每一个细微动作。由于注意力和意识之间看似密切的关系,大多数学者将这两个过程混为一谈。

事实上,当我在 1990 年代初公开谈论身心问题时(那时,对于一位尚未获得终身教职的生物学或工程学年轻教授来说,谈论意识是不合适的:这被认为太边缘化了),我的一些同事坚持要求我用更中性的“注意力”来代替煽动性的“意识”,因为这两个概念无法区分,并且可能根本就是同一件事。二十年后,许多实验证明两者并非同一。

舞台魔术师非常擅长操纵观众的注意力。通过用他们的手或一位穿着比基尼的美丽助手来转移你的视线,你看了但没看到,颠倒了尤吉·贝拉的名言“仅仅通过观察你就能观察到很多东西。” 科学家们也可以做同样的事情,只是没有性感的女人。我在早期的专栏中描述了一种称为连续闪光抑制的心理物理学技术[参见“让可见的变为不可见”,2008 年 10 月/11 月],其中一只眼睛中的微弱图像——例如,左眼中的一张愤怒的脸——通过在另一只眼睛中闪烁一系列彩色叠加矩形而变得不可见。只要你保持双眼睁开,你就只会看到闪烁的图片。注意力被快速变化的图像所吸引,有效地掩盖了愤怒的脸。然而,一旦你用右眼眨眼,你就会看到这张脸。这项技术已被广泛用于向意识隐藏事物——例如裸体的男人或女人——并证明大脑仍然会关注它们。


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一个日德合作项目已将这样一个实验转移到磁扫描仪的范围内,以记录大脑对看不见的刺激的反应。他们没有使用色情图片,而是将低对比度的水平漂移光栅投射到一只眼睛中。它被相同或相反眼睛中的闪烁环包围。在后一种情况下,中心刺激在感知上变得不可见。它消失了。这个实验使用了行话中所谓的 2 × 2 设计。科学家们操纵了移动光栅的可见性(两种条件);他们还操纵了受试者是否注意到光栅(两种条件)。他们通过要求受试者监控环上出现的一系列单个字母并报告特定字母的存在来实现后两种条件。在另一半试验中,受试者被告知忽略这些字母。总共测试了四种条件。

请注意,监视器上的布局始终包含相同的元素,环被投射到与移动光栅相同的眼睛或相反的眼睛,等等。关键的区别在于志愿者的头脑中——他们是否自觉地看到了光栅(他们必须报告),以及他们是否注意到了它。

认知神经科学家测量了大脑后部初级视觉皮层(或 V1)的功能性 MRI 反应。这部分大脑大约有一张信用卡大小的面积,接收来自眼睛的视觉输入。它是皮层中处理视觉运动行为和视觉感知的 30 多个区域中的第一个。

来自七名参与者的数据是明确的。无论受试者是否看到目标,注意目标始终如一地强烈增加了 fMRI 活动。这个结果是预期的,因为许多先前的研究表明,注意信号会加强其在皮层中的表示。然而,更令人感兴趣的是,刺激是否被有意识地感知到对信号强度没有影响。可见性对 V1 来说并不重要;重要的是选择性视觉注意力是否集中在光栅上。事实上,实验人员无法从信号中解码受试者是否看到了刺激。

我对他们的发现感到非常高兴,因为它完全符合诺贝尔奖获得者弗朗西斯·克里克和我于 1995 年提出的假设。我们在《自然》杂志上撰文指出,V1 中的神经元并不直接促成视觉意识。我们的推测是基于 V1 中的细胞与其在猕猴额叶中的伙伴之间没有直接联系。这里描述的 fMRI 实验为我们的猜想提供了证据。当然,我们的连接论证是否有效仍然是开放的。

意识的栖息地似乎不是专门用于视觉的扩展皮层区域层次结构底部的皮层区域。意识被限制在更高的区域,可能是在与前额叶皮层(计划的所在地)进行互惠双向通信的区域。

任何科学概念——能量、原子、基因、癌症、记忆——的历史都是不断分化和复杂化的历史,直到它可以在更低、更基本的层面上以定量和机械的方式解释。这些和相关的实验否定了意识和注意力是相同的概念。它们不是相同的,大脑对它们的反应也不同。这种区分清除了障碍,为从神经生物学角度集中攻击识别大脑中意识的必要原因这一核心问题扫清了道路。

(延伸阅读)

  • 我们是否意识到初级视觉皮层中的神经活动?弗朗西斯·克里克和克里斯托夫·科赫,《自然》,第 375 卷,第 121-123 页;1995 年 5 月 11 日。

  • 注意力而非意识调节双眼抑制期间人类 V1 中的 BOLD 信号。正贵渡边、康成、雄介村山、健一上野、武浅水谷、庆治田中和尼科斯·洛戈塞蒂斯,《科学》,第 334 卷,第 829-831 页;2011 年 11 月 11 日。

克里斯托夫·科赫 是艾伦研究所和 Tiny Blue Dot 基金会的神经科学家,艾伦脑科学研究所前所长,以及加州理工学院前教授。他的最新著作是《那时我自己就是世界》。科赫定期为包括《大众科学》在内的多家媒体撰稿。他住在太平洋西北地区。

更多作者:克里斯托夫·科赫
SA Mind Vol 23 Issue 1本文最初以“意识再探:意识并非在此处”为标题发表于《SA Mind》第 23 卷第 1 期(),第 20 页
doi:10.1038/scientificamericanmind0312-20
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