科學家研究意識時，可能低估了最古老的腦區

人類的意識是如何產生的？某些腦區是否真的比其他腦區更為關鍵？大約35年前，科學界開始更深入地探討這些問題。現在，每年都有大量關于意識的神經科學的研究論文發表，雖然已經取得了一些進展，但意識之謎依然未被破解。

在一篇新發表的綜述論文中，神經科學家Peter Coppola回顧了一個多世紀以來的神經科學研究。他發現，研究意識的科學家可能低估了人腦中最古老的區域。

意識研究的挑戰

科學家通常把意識定義為“擁有主觀體驗的能力”。主觀體驗的例子包括：感受到蘋果的味道，或者看到它紅色的表皮。換言之，這個概念探討的是：作為一種特定生物、在特定狀態下“是什么感覺”。

研究意識一直是科學界所面臨的一大挑戰，原因在于，主觀體驗只能由體驗者自己知道，別人無法進行直接的可觀測量。這讓意識研究變得極為困難。

盡管如此，在臨床中判斷意識是否存在卻是至關重要的。例如在麻醉時，醫生需要確認病人是否真的“失去意識”；另外，對于腦損傷或昏迷患者的意識狀態（如植物人、最低意識狀態），也需要明確診斷。臨床上，醫生主要通過一些可觀測的行為來推斷是否有意識，例如運動、語言、視覺功能等，這些行為通常被歸類為“意識的行為指標”。

然而，這些指標并不完全可靠。有時，人們表現出行為卻并沒有真正的意識——例如盲視患者雖然說自己看不見，卻能正確避開障礙。而有時，人們明明有意識卻表現不出行為——例如閉鎖綜合征患者具有意識，但全身無法動彈。

正因為行為和意識并非完全一致，臨床上就容易出現誤判。

尋找意識的神經相關集合

1990年，生物學家弗朗西斯·克里克（Francis Crick，DNA雙螺旋結構發現者之一）和克里斯托夫·科赫（Christof Koch）提出：在任何一個時刻，腦中有些神經活動與意識相關，而另一些沒有。關鍵問題在于：它們之間的差別是什么？

這推動了對意識的神經相關集合（NCC）的探索，NCC指的是足以產生某種特定體驗的最小神經機制集合。過去幾十年里，隨著腦成像和神經刺激等技術的進步，科學家已經開展了大量復雜的實驗，并通過國際大規模合作來檢驗各種意識理論——尤其是那些強調腦的外層，即皮質在意識中的作用的假說。

皮質主要由新皮質構成，它在我們的進化史上是較新的產物。相比之下，位于新皮質下方的皮質下結構在過去5億年里幾乎沒有發生太大變化。它常被比作是電視的電源，是意識不可或缺的條件，但本身不足以產生意識。

人腦。（圖/Peter Coppola）

還有一個長期被認為與意識無關的區域——小腦。它比新皮質更古老，隱藏在顱骨后方。在無意識狀態下（如昏迷），腦的活動和網絡會被破壞，這種變化可以在皮質、皮質下以及小腦中被觀察到。

重新審視皮質、皮質下和小腦

在新的分析中，研究人員綜合了大量實驗和神經學證據，還納入了一些此前在意識研究中尚未受到足夠重視的發現。他的目標是探討產生任何意識體驗所需的最低條件，也就是足以生成意識的神經機制。

他想回答一個核心問題是：腦的哪些部分足以讓我們產生“有感覺”的體驗？ 更直接地說，就是：皮質、皮質下，或者小腦，是否能單獨或共同支撐意識？

他從在人類和動物身上進行的實驗中發現，改變腦中的這三個部分中任何一個的活動，都可以影響意識：

• 改變新皮質的活動，會改變自我意識，誘發幻覺，或影響判斷。

• 改變皮質下的活動，可能會產生極端的影響，它能誘導抑郁、讓猴子從麻醉中蘇醒，或讓小鼠失去意識。

• 即使是長期被認為“無關緊要”的小腦，刺激它也能改變感官知覺。

不過，這些實驗并不能直接揭示意識的源頭，因為刺激一個腦區可能會間接影響其他腦區。就像拔掉電視電源插頭，改變的可能只是支持意識存在的條件，而不是意識本身的機制。

于是，研究人員又轉向病人的臨床證據，看是否能發現能解決這一困境的新線索。他發現，創傷或缺氧導致的腦損傷會干擾人的主觀體驗：

• 新皮質受損的人，可能覺得自己的手不是自己的，無法注意到視野某一側的物體，或變得更沖動。

• 出生時缺失小腦或額葉皮質的人，依然能夠表現出有意識的行為，并過著相對正常的生活。但小腦若在后天受到損傷，則可能引發幻覺或徹底改變情緒。

對于腦的最古老部分，損傷往往會直接導致無意識（盡管部分人能恢復）甚至死亡。然而，皮質下可能就像電視的電源一樣，僅僅是讓較新的、可能真正產生意識的皮質保持運轉。因此，研究人員想知道，是否可能這些古老區域本身就足以支撐意識？

顛覆常識的證據

很少有兒童天生就缺失大部分甚至全部新皮質。按照醫學教科書，這樣的人應當處于永久性植物人狀態。但報道顯示，這些人仍會表現出不安、會玩耍、認人，甚至享受音樂。這意味著他們實際上擁有某種形式的意識體驗。

這類案例表明，最古老的腦區可能足以產生基本的意識。或者說，當天生缺失皮質時，腦中的更古老部分會“接管”部分新腦區的功能。

在動物實驗中，研究者切除了一些哺乳動物（比如鼠、貓、猴）的大部分新皮質后，發現它們依舊能做出許多復雜行為：它們可以玩耍、表達情緒、梳理毛發、照顧幼崽，甚至學習。令人驚訝的是，即使成年動物接受了此類手術后，也能表現出類似行為。

總結與啟示

所有證據綜合起來，對“皮質是意識必要條件”的主流理論提出了挑戰。看來，腦的最古老部分足以維持一些基本形式的意識。

而較新的腦區，以及小腦，似乎更多是擴展和精細化了我們的意識。這意味著我們可能需要重新審視現有的意識理論。這一認識不僅會影響對患者的護理方式，還可能改變我們對動物權利的理解。事實上，意識可能比我們以為的更為普遍。

#參考來源：

https://theconversation.com/major-theories-of-consciousness-may-have-been-focusing-on-the-wrong-part-of-the-brain-264609

https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2025.106333

#圖片來源：

封面圖&首圖：TheDigitalArtist / Pixabay