從生理或心理角度出發,意識則是人腦對大腦外表現象的覺察,其核心區域位于前額葉周邊的意識腦區,這個腦區最為關鍵的功能便是辨識真偽,能夠清晰區分腦區中的表象究竟是源于外部器官,還是來自想象與回憶。
人類意識的獨特之處不言而喻。我們不僅能夠敏銳感知現實世界,還能深刻反思自我,擁有強大的邏輯思維和豐富的記憶能力。這些卓越的能力,使我們與其他動物在本質上產生了巨大的差異。
動物或許能夠感知周圍環境,對危險做出本能反應,然而它們卻難以像人類一樣,進行深入的思考、系統的規劃以及富有創造性的活動。例如,黑猩猩雖然能夠使用簡單的工具獲取食物,可它們無法像人類一樣,通過復雜的邏輯推理去解決抽象問題,也難以憑借豐富的想象力創造出藝術作品 。
在探索意識奧秘的征程中,鏡子實驗是一塊重要的里程碑。
1970 年,美國圖蘭大學的心理學家戈登?蓋洛普(Gordon G. Gallup Jr.)提出了這一經典實驗,旨在判斷動物是否具有自我意識 。實驗過程看似簡單,卻蘊含著深刻的科學道理:讓動物站在鏡子面前,觀察它們能否認出鏡中的 “自己”。
大多數動物在面對鏡子時,表現得十分懵懂。
貓、狗等寵物初次看到鏡子中的影像時,往往會將其視為另一個同類,進而表現出好奇、警惕甚至攻擊的行為。經過一段時間的熟悉,它們雖然不再做出激烈反應,但也并未真正意識到那是自己的影像,只是見怪不怪而已。
而黑猩猩等少數動物則展現出截然不同的表現。當研究人員在黑猩猩臉上畫上小紅點,再讓它照鏡子時,它能迅速意識到臉上的異常,并試圖將紅點抹去,這表明黑猩猩具備了一定的自我意識,能夠區分自己與其他個體。
在人類嬰兒身上進行的鏡子實驗也取得了令人矚目的成果。實驗發現,大約在 18 個月大的時候,一半的孩子能夠在照鏡子時認出那就是 “自己” ,這一階段通常也伴隨著語言表達上的變化,孩子開始使用 “我” 來表達自己的意愿和感受,如 “我餓”“我要抱抱” 等。
這意味著,1 歲到 2 歲之間是人類自我意識形成的關鍵時期。
從物種演化的宏觀視角審視,意識的起源在漫長的歲月長河中徐徐展開。
大約在 1000 萬年前,人類從靈長類動物中逐漸分化出來,自此踏上了一條獨特的進化之路 。彼時,人類的祖先與黑猩猩的祖先處于相近的進化水平,智力也在緩慢提升,最初的自我意識開始在他們的腦海中悄然萌芽。盡管這種自我意識尚顯膚淺,但卻如同一顆種子,為日后意識的蓬勃發展奠定了基礎。
這一時期的人類祖先,在行為上或許已經開始展現出一些與其他靈長類動物不同的特質。他們可能對周圍環境有了更敏銳的觀察,能夠更好地利用自然資源,以滿足生存的基本需求。
例如,他們可能會挑選特定形狀的石頭作為工具,用于砸開堅果或切割獵物,這種對工具的初步使用,體現了他們對自身與外界關系的初步認知,是自我意識萌芽的重要表現。
真正具有里程碑意義的變革發生在 700 - 800 萬年前 。
在這個關鍵時期,人類祖先的某種猿類經歷了一次意義非凡的基因突變,正是這次突變,如同點燃了意識的導火索,使人類的自我意識得到了極大的增強。這一突變不僅在生理層面上引發了一系列變化,如大腦結構和功能的優化,更為意識的發展提供了強大的生物學基礎。
在基因突變的推動下,人類祖先的認知能力實現了質的飛躍。
他們開始走出熟悉的叢林環境,勇敢地邁向廣闊的草原和未知的領域。在新的環境中,他們面臨著前所未有的挑戰和機遇,這進一步激發了他們的創造力和智慧。為了適應新環境,人類祖先創造出了更為復雜的工具,這些工具不僅提高了他們獲取食物和抵御天敵的能力,還促進了大腦的進一步發育。
他們還發明了語言,語言的出現使得信息的傳遞和交流變得更加高效,極大地推動了人類社會的發展。人類祖先開始有了時間的概念,這一認知的轉變使他們能夠更好地規劃未來,為長期的生存和發展制定策略。
大約在 500 - 700 萬年前,人類祖先與黑猩猩祖先正式分道揚鑣,各自走上了截然不同的進化道路 。人類在基因突變的持續影響下,意識不斷發展,逐漸發展出了復雜的社會結構、燦爛的文化藝術和高度發達的科技文明。而黑猩猩的祖先由于缺乏類似的基因變異,仍然延續著相對原始的生活方式,它們的意識水平也相對停留在較低階段。
黑猩猩雖然具備一定的智力和行為能力,能夠使用簡單的工具,也有一定的社會行為,但與人類相比,它們的意識發展存在著明顯的局限。黑猩猩無法像人類一樣進行抽象思維,難以理解復雜的概念和符號。
它們的交流方式主要依賴于簡單的聲音和肢體動作,無法表達深層次的思想和情感。這種差異充分表明,意識的進化是一個復雜而漫長的過程,受到基因突變、環境變化等多種因素的共同作用。
隨著科學技術的飛速發展,人類對意識起源的探索也在不斷深入,一些前沿理論和研究成果為我們揭示意識的奧秘提供了新的視角。
諾貝爾物理學獎得主羅杰?彭羅斯提出的 “量子意識假說”,為意識起源的研究開辟了一條全新的道路 。該假說認為,意識的產生或許與大腦內的量子疊加現象緊密相關。在量子力學的奇妙世界里,一個粒子能夠同時處于多個狀態,這種神奇的現象被稱為疊加。
彭羅斯大膽假設,腦內微管,作為細胞內部的細胞骨架結構,可能通過量子疊加狀態為意識的形成提供支持。當微管內的量子態處于疊加時,它們或許能夠協助大腦產生自我意識和思維。
這一理論與傳統神經科學的觀點截然不同,傳統神經科學主要依靠大腦神經元的電信號和化學信號來解釋意識現象。彭羅斯的靈感并非憑空而來,早在他攻讀博士學位期間,就敏銳地察覺到微管與量子效應之間可能存在的微妙聯系。
盡管目前尚未有確鑿的直接證據能夠證實這一理論,但一些初步的實驗結果已經暗示了微管在意識產生過程中可能扮演的重要角色。有研究顯示,微管在某些特定情況下能夠保持量子態的完整性,這無疑為彭羅斯的理論提供了一定的實驗基礎。
然而,這一假說也引發了科學界的廣泛爭議。許多科學家對其持懷疑態度,他們認為將意識與量子物理學聯系起來似乎過于牽強。大腦是一個溫暖而潮濕的環境,與量子效應通常所需的絕對冷靜狀態相差甚遠 。因此,不少人堅信,意識的產生更多地源于神經元間復雜的電化學反應,而非量子疊加。
但支持者們則認為,彭羅斯的量子意識假說為科學界提供了一種全新的思維框架,使我們能夠理解以往傳統科學難以解釋的現象。他們指出,在極小的尺度上,量子效應或許能夠發揮作用,正如超導體中量子效應的研究曾帶來突破性進展一樣。倘若微管確實能夠維持量子態,進而影響意識的形成,這不僅將引發神經科學領域的一場革命,也將對物理學的發展產生重大挑戰。
除了量子意識假說,腦科學領域的一項新發現也為意識起源的研究帶來了曙光。
北京師范大學和中國人民解放軍總醫院等單位的科研人員通過緊密合作,發現大腦中大尺度的神經網絡在意識體驗產生過程中共同發揮作用,而傳統上被認為僅僅是 “二傳手” 角色的丘腦,實際上在其中扮演了舉足輕重的角色 。
在這項研究中,科研人員在嚴格遵守倫理規范的前提下,將 5 名因臨床治療需要已在腦內植入電極的患者作為研究對象,試圖揭開意識體驗產生時大腦活動的神秘面紗。為了精準捕捉意識體驗產生的那一刻,研究團隊讓被試者在清醒狀態下執行一項特定視覺任務,通過反復調試,將某種圖像信號的刺激強度精確控制在被試者的視覺感知閾值附近,此時被試者有可能看得見,也有可能看不見。當被試者報告看到時,即可認為意識參與其中。
通過結合眼動追蹤技術及人類立體定向腦電圖技術,研究人員驚喜地發現,在意識體驗產生期間,丘腦內高級核團早于大腦皮層中部分區域,如前額葉開始活躍,其活躍強度也明顯高于前額葉。
盡管這種時間差僅有毫秒之別,但研究團隊還是精準地捕捉到信號先到丘腦中央核團再流向前額葉的過程。進一步研究表明,丘腦板內核和內側核比腹側核團發揮著更為關鍵的作用,外側前額葉與板內核和內側核之間的相互作用在意識體驗中起著決定性作用,且這種相互作用起源于板內核和內側核 。
這一研究成果意義非凡,它不僅為我們進一步認識意識體驗產生時腦區間信號通路的建立、大腦如何進行信息加工和處理提供了全新的洞見,還有望為臨床上意識障礙病人殘存意識的精準監測和相關干預治療提供有力幫助,甚至為類腦 AI 的研發提供新的思路。
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