主题：【25个科学问题征文】意识的生物学基础是什么？ -- 树临风
意识的生物学基础是什么？
争论什么是意识的本质多少年来一直是哲学家们的特权。但如果你留意到近来如雨后春笋般涌现的有关这个题材的著作，你就会意识到正在发生的一场变化：科学家们正在参与到这个游戏里面来。
难道意识的本质最终从一个哲学命题转化为一个靠做实验就能解决的科学问题了吗？关于这个问题以及任何与此相关事项的答案，要看你问的是谁。科学家们的确在回答这个含糊而古老的问题上憋着一股劲。不过，到目前为止，尽管理论纷呈，能站得住脚的还是很少。
有关意识的本质，１７世纪中叶的法国哲学家勒奈?笛卡尔 (1596年3月31日~1650年2月11日，法国哲学家、数学家、物理学家－－译者注）的看法影响深远。他宣称肉体与精神是由不同的要素组成，一定是这样的，笛卡尔总结到，因为肉体于时间和空间两者中都存在，而精神不在空间存在。
最近的科学实验结果基本上是反对笛卡尔的结论的：大多数人倾向于视肉体和精神是同一物质的不同侧面。这种观点认为，意识产生于大脑的神经元，神经元有其特殊性并且组织严密。然而这个过程是怎样发生的？这帮忠实于客观地观察和测量结果的科学家，怎么会挤到传统上纯粹是个人和主观的意识领域里来了？
一些观点是通过检查神经系统损伤的病人得出的，这些病人由于某些损伤而发生了意识状态的改变。在脑干这个进化上属于古老结构上的损伤，可使人意识完全丧失而处于昏迷或是持续的植物人状态。尽管这些部位可能是意识存在的关键所在，它们看来还不是问题的所有答案。不同的意识有可能产生于不同的脑区。比如，损伤了大脑皮质的视区，只产生局限于视觉意识的特异性视觉缺失。有一个被研究得很透彻的病人D.F., 她不能分辨物体的形状，也不能说出一个垂直放置的盘子上开的一条细缝的方向，而要她拿起一枚卡片并把它塞到细缝里面去，她轻而易举地就能完成。在某种程度上，D.F.一定知道那条细缝的方向并能把卡片塞进去，但她似乎并不知道她自己知道这个。
（有兴趣的朋友可以通过这个链结去看看实验用具
http://www1.cs.columbia.edu/~paley/spring03/assignments/HWFINAL/tp2026/VisualPathways/Theory.html）
对神经系统没有受损的人来说，精心设计的实验也可以将无意识和有意识的知识分离开来。研究者们希望通过扫描在完成一些测试时人脑的意识活动，发现意识觉醒时所需的神经活动的线索。用猴子做的实验，有可能阐明意识的某些方面的问题，特别在视觉意识上。有个实验是给猴子展示视觉幻象以产生所谓的双稳觉象，使一个物体此时看是一个物体，彼时看是另外一个物体，（不断旋转方向的Necker立方体就是一个知名的例子）。猴子们被训练到能指出它们看到了哪个版本。与此同时，研究者们追踪那些与猴子的知觉相关的神经元，试图通过这些神经元找到参与形成视觉意识的神经系统，并最终能解释当一个特别的光子撞击到视网膜上之后，是如何产生看见东西的体验的，比如，如何让你感觉到你看见了那朵玫瑰。
现在的实验充其量也只能解开意识这个迷宫的一点点迷团，而对于人类意识中最神秘的一面了解更少，那就是，人如何意识到自我的存在？实验工作已经开始，如果得出的结论，不会使意识是来自于神经元网络的这个观点更加令人目眩的话，至少可以使我们推敲一下下一轮的问题该是什么。
最后，科学家们想知道的，不仅仅是意识的生物学基础，而且是它为什么会存在。是什么选择的压力促使它发展的，又有多少兄弟物种在与我们分享。一些研究者怀疑意识不是人所独有的，当然了这主要取决于意识这个名词是如何定义的。对于意识的生物学标记会有可能帮助解决这个问题，也可能使我们了解在生命的早期，意识是如何发展的。这样的生物学标记也能告诉我们，对陷于热恋中的感觉迟钝的人们，临床上的解决方案。
一直到很短时间之前，对没有得到永久职位的科学家来说，纠缠到研究意识的领域，其研究前景是十分不确定的
（也可能诺贝尔奖已经是囊中之物了）。值得庆幸的是，更多的年轻人加入到这个行列里来了。留待解答的问题会让他们，还有那些杂志社，在未来的很多年，忙个不停。
译者的感想：
?0?2?0?2?0?2?0?2 生物界中，人也算是十分复杂精妙的存在了。人脑应该算是人体最复杂和奇妙的器官了。意识是人有别与其它物种的最显著标志（当然，如文中所讲，要看意识是什么定义），对人来讲，意识是如此重要，谁都不能没有意识。 都听说过植物人，他／她人活的好好的，就是没有人的概念中的意识（植物有意识吗？如果植物也有我们不了解的意识，我们又该如何称呼了呢？），这时就出现了是否让植物人安乐死的争论，因为人一旦没有了意识，就差不多和死亡划了等号。
?0?2?0?2?0?2?0?2?0?2?0?2接触过很多意识障碍的病人，了解脑干的重要，如果病人是脑叶出血，假如部位靠近颅骨，那么出血量几十毫升也不会轻易地就有生命危险，大不了钻个眼，血就
引出来了。可要是脑干出血，出个５毫升就是大事，一听说是脑干出血，第一个反应就是赶紧和病人家属交代病情，真的是很危重。脑干的病变，鲜有不危机生命的。
脑干是低级中枢，就是说，象猫啊，狗啊，大脑皮层没有人发达的，都有脑干，（看起来人还是觉得高一等，看这个低级中枢叫的）脑干有管呼吸节律的呼吸中枢，有关心脏跳动的心血管中枢，还有呢，就是和觉醒有关的网状结构。
?0?2?0?2?0?2?0?2?0?2?0?2 也有例外，管过一个病人，病名是闭锁综合症，病人全身瘫痪，四肢和脑桥以下的颅神经全部瘫痪，一动也不能动，不能言语，只剩眼睛一个地方能动，能眨眼皮，转眼珠，你和他说，听到我说话你就眨一下眼睛，听到了吗？他会配合你眨一下眼睛。他的病变也是在脑干。脑干不是重要吗？是啊，但人家得病的部位在脑桥的基底部，不影响大脑半球，也不损害脑干被盖部的网状激活系统和生命中枢，所以意识是清醒的。
意识无疑很重要，没有它，我打不了这些字上来，你也不能一边看一边心里想，翻译的还不错。
佛说，前世的５００次回眸，只换来今生的擦肩而过。。。
今生的意识带得到来世吗？今生的美好回忆来世还能历历在目吗？真希望意识是自由存在的，不必由神经元来产生。
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我不知道当前的研究对意识是怎么定义的。从俺自己的观点来说，意识这东西的根本特征是要意识到“我”的存在。所以，我觉得意识是区别与神经的条件反射的，虽然可能二者有联系。
文中的那个猴子实验，前提条件是猴子有意识存在，若按俺定义，俺是觉得这个实验是有问题的，这个实验难以区分意识和条件反射。
俺自己觉得，对于一切神经元的条件反射，都可以以数理逻辑来模拟。数理逻辑可以产生CPU，产生人工智能，但俺不相信数理逻辑可以产生意识。一切依靠数理逻辑而产生的程序，在俺看来，都不可能意思到“自己”的存在。
意识使人有情感，使人性格。对它的研究甚至有可能涉及到鬼神之事。比如人格分裂症患者的另一个意识是怎么来的？有的人会被魔鬼符身（Discovery or NG曾经有一期讨论过这个问题），这些存在于一个肉体的不同意识又是怎么来的？
说了一堆觉得，也没什么证据。都是些直觉。不过，这也是意识的产物，呵呵。
惊人的假说--灵魂的科学探索
人脑之谜
以上为纳子提供。
还有一本《皇帝新脑》，我没有在网上发现有连接，但个人觉得是非常精彩的科普读物，值得一读。
亨利 P.施塔朴(理论物理学家, 任职于伯克利加大劳伦斯实验室理论物理组)所写的期刊论文 "为什么经典力学不能自然地容纳意识,而量子力学却可以"
Henry P. Stapp, "Why Classical Mechanics Cannot Naturally Accomodate Consciousness but Quantum Mechanics Can," Psyche, 2(5), May 1995
http://psyche.cs.monash.edu.au/v2/psyche-2-05-stapp.html
亚利桑那大学(在吐桑)的意识研究中心的网址:
http://www.consciousness.arizona.edu/ 资料十分齐全
Stuart Hameroff 的主页
http://www.quantumconsciousness.org/
很详尽地收集了有关量子意识领域的各种资料, 如对该理论所涉及的各方面知识的介绍, 他与合作者们所发表的论文(有些刊登于Physical Reviews和PNAS等一流期刊上),他们与还原论/唯物论/神经元学派(也就是现在的主流)学者们的来来往往的争论记录,一些Powerpoint讲义, 等等.
彭罗斯(R. Penrose 物理学家, 数学家, 高就牛津大学数学学院)所撰
<<心智之影: 探寻有关意识的尚为缺失的科学>>
(不过此书没有在线版, 下面提供的只是它在Amazon的网址)
"Shadows of the Mind: A Search for the Missing Science of Consciousness"
http://www.amazon.com/exec/obidos/tg/detail/-/0195106466/ref=pd_sxp_f/002-5932499-5756020?v=glance&s=books
及他给别人对于此书的质疑的答复 "超越对阴影的怀疑: 对<<心智之影>>的评论的答复"
"Beyond the Doubting of a Shadow:
A Reply to Commentaries on Shadows of the Mind," PSYCHE, 2(23), January 1996
http://psyche.csse.monash.edu.au/v2/psyche-2-23-penrose.html
《心智之影》可以看作是《皇帝新脑》的姐妹篇, 或续篇. 事实上,不必先读《皇帝新脑》,直接看《心智之影》好了, 它的内容新一些.
希望能引来不爱吱声和衲子兄这样的大玉参与讨论。
我理解你的意思，你倾向于认为神经元是某种形式的物质结构，它们间的联系形成"条件反射"。我想你指的可能不单单是条件反射这个概念本身，你的本意可能是反射，比如反射有反射弧，膝反射就是一个简单的反射。
先摘一段条件反射的发现――巴甫洛夫的心理学理论
?0?2?0?2?0?2?0?2最初，巴甫洛夫仅仅是一位实验生理学家，他专注于自己对消化系统的研究，直到19世纪末的一天，在研究胃反射的时候，巴甫洛夫注意到了一个奇怪的现象：没有喂食的时候，狗也会分泌胃液和唾液。比如，在正式喂食前，如果狗看见喂养者或者听见喂养者的声音，就会分泌唾液。巴甫洛夫认为，一定有什么原因来解释在没有食物的情况下狗也会分泌唾液这一现象。一个最为明显的解释就是：狗“意识到”进餐时间快到了，正是这个念头刺激狗分泌唾液。然而，巴甫洛夫一直很反对心理学，因而也就不愿轻易的采用这种主观的猜想。巴甫洛夫以生理学家的眼光提出了自己的解释，他认为，这完全是个生理学现象：狗是由于看见或听见刺激――经常喂食的人而在大脑里面产生一种反射，这种反射引起了“精神性分泌”。但这些跟唾液和胃液并没有直接关系的刺激，是在什么时候以什么方式引起分泌唾液的反应的呢？巴甫洛夫并不清楚。于是，从1902年开始，他开始对这一现象进行研究，而他的整个后半生也就用来研究这个现象。
?0?2?0?2?0?2?0?2然而，听见喂食者的声音或看见喂食者的形象，这两种刺激很显然都与分泌唾液这种反射行为没有直接的联系，它们又是如何引起这一反射行为的呢？为了研究这一问题，巴甫洛夫设计了这样的实验：在喂食之前先出现中性刺激――铃声，铃声结束以后，过几秒钟再向喂食桶中倒食，观察狗的反应。起初，铃声只会引起一般的反射――狗竖起耳朵来――但不会出现唾液反射。但是，经过几轮实验之后，仅仅出现铃声狗就会分泌唾液。巴甫洛夫把这种反射行为称为“条件反射”，把铃声称为分泌唾液这一反射行为的“条件刺激”；而把食物一到狗的嘴里，唾液就开始溢出这种简单的不需要任何培训的纯生理反应称为“非条件反射”，将引起这种反应的刺激物――食物称为“非条件刺激”。
?0?2?0?2?0?2?0?2巴甫洛夫和他的助手们变换了各种形式来验证“条件反射”的存在。他们变换了中性刺激，在喂食前使灯光闪动，或者在狗可以看见的地方转动一个物体，或者某个可以碰触到狗的物体，或者拉动狗圈上的某个部位，总之，各种可以被狗感受到的中性刺激都试过了；他们甚至还尝试了改变中性刺激与喂食之间的间隔时间，结果都证明条件反射的确是存在的。
?0?2?0?2?0?2?0?2?0?2?0?2?0?2?0?2不仅动物的条件反射遵循这一规则，人类的条件反射也同样遵循这一规则，因此，我们才学会了区分不同的刺激，对不同刺激作出不同反应，知道“红灯停，绿灯行”。
我估计你的本意不止局限于条件反射这个局部，可能是
指更广泛的意义。
意识分很多的层次，比较好下手研究的是视觉意识，视觉意识是意识的一种。我想孤兄感兴趣的是终极迷题－－自我意识，猴子的那个实验不是用来观察自我意识的，而是观察视觉意识。
<<人脑之谜 >>是杨雄里院士领导翻译的，他曾经闹出个杨雄里事件 ，我们也不管它，但他的见解还是不错的。
他提到：
我们看到，记忆、成见和经验的这种储存会用来作为日常感觉经验洪流的平衡砖码。我们也看到，在较简单的脑，在精神分裂症或在睡梦中，这种能力可能出现减退。用这种方式来看问题，精神可以是物质脑在一生的发育和适应过程中的个性化。脑越复杂，就会有更多的机会产生一种更个体化的不那么古板的精神。
精神只有在我们具有意识时才能实现。有人会说，在睡眠时我们失去了意识，但并没有失去我们的精神。然而，如果不存在意识，精神便没有意义。因此，可以把意识看作是某种精神，即个性化脑的第一手、第一人称的真实经验。意识使精神充满生气，它是神经科学家的最终之谜，是你最隐秘的所在。
总的来说，我个人认为，低层次的意识是由神经元网络产生的，终极秘密的个人意识，或是精神，可能和神经元网络有密切的联系，但一切刚刚开始，谁也说不准它的答案是什么。
这也给我们有了些许的期冀，希望真的有灵魂，死后能升去天堂，想想如果没有了在天之灵的说法，芸芸众生会凭添多少惆怅。。。
感谢不爱吱声，衲子两位提供的资料，也害得我头围大了不少－－读了个头昏脑涨。
兄台的文章真是精彩！
不错，我感兴趣的正是“自我意识”。所谓“不识庐山真面目，只缘身在此山中”，对人自己的了解恐怕是最难的。我一直在想：目前的科学研究都要求客观，这要求我们做研究的时候，被观察者不能受到观察者的影响。但是当被观察者就是观察者自己或者任何观察手段都会对被观察者造成影响的时候，我们的研究应该怎么做？对意识的几乎所有实验研究，遵循的差不多都是“黑匣子”的方式，即给被观察者一个激励，观察被观察者给出的响应，然后分析激励与响应间的“客观”关系。但是这样的实验，我怀疑只能用来分析如人工智能一般的反射。如果被观察者具有“自我意识”，那么给出的响应很有可能是主观的结果，那激励与响应间的关系是否客观又值得怀疑了。
不爱版主和衲子推荐的文章不错，多谢多谢。我的直觉是：如果有一天人类了解了自我意识的来龙去脉，那人类就大彻大悟了，呵呵！
人的大脑就是不能了解人的大脑