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大脑扫描揭示人类意识的模式或有助解释 [复制链接]

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一项研究发现,有意识的大脑会发出复杂而相互交织的信号。

通过分析健康人的大脑活动和那些不知道周围环境的人的大脑活动,科学家们发现了人类意识的新特征。这项研究结果发表在2月6日的《科学进展》(ScienceAdvances)杂志网络版上,它在一个棘手的问题上取得了进展:如何准确地测量无法交流的患者的意识。

虽然也有其他测量意识的方法被提了出来,但是由于新研究的大小和设计,它能够发现一个特别强烈的信号。俄勒冈州波特兰市里德学院(ReedCollege)的认知神经科学家迈克尔皮茨(MichaelPitts)说,这项研究由一个研究人员跨越四个国家的国际研究小组进行,“得出了清晰可靠的结果,与意识的临床神经科学直接相关”。

意识(以及大脑如何创造意识)是一个模糊的概念,它可以在我们睡觉的时候不知不觉地溜走,也可以会被药物扭曲,或者在事故中丧失。尽管科学家们对我们大脑如何产生意识提出了许多生物学上的解释,但科学家们仍然无法对意识给出一个完整的定义。

医院的JacoboSitt是这项研究的合著者,他说,通过发现意识在大脑中的清晰特征,这项新研究“让我们更接近于理解意识是什么”。

Sitt和他的同事们仔细研究了在巴黎、纽约和比利时列日的研究机构的核磁共振成像数据,这些数据记录了人在核磁共振仪内休息时的大脑活动。其中47人是健康的,其余的人患有无反应性觉醒综合症,就是他们的眼睛是睁开的,但没有表现出意识的迹象,或者处于最低限度的意识状态,在这种状态下,他们可以遵循外界的简单指令,比如按指令移动眼睛等。

这就出现了两种截然不同的大脑活动模式。第一种是一种复杂的模式,其部分特征是对立。当一个神经点活跃时,其他的就不活跃了。这种复杂的模式也没有遵循大脑的解剖结构;信号在远离它们解剖连接的地方发出信号。第二种模式则要更简单,也更受大脑解剖结构的限制。(科学家们还发现了另外两种模式,但它们与意识并不相符。)

Sitt和他的同事们发现,完全清醒的人的大脑在更多的时间中都会展示出这种复杂的模式。而被诊断为无反应性觉醒综合症的人展示出简单模式上的时间更多,而那些处于最低意识状态的人则处于两者之间,他们在这两种状态上的时间各不相同。

研究人员在加拿大、伦敦的11名患者中寻找这些信号,其中一些患者意识清醒,但他们无法进行交流。可以肯定的是,意识到周围环境的病人在复杂的大脑活动状态下花费了更多的时间,而更重要的是,当另一组23名患者被麻醉时,他们的大脑处于这种复杂状态的时间则要少得多,这表明这种状态的确伴随着意识的出现。

研究人员发现,人们偶尔也会在这两种截然不同的状态之间切换。研究小组写道,健康人的大脑有时也会陷入简单的行为模式,这可能代表着暂时的“大脑空白”;而无意识病人的大脑偶尔会表现出复杂的模式。Sitt说,研究人员还不知道这些短暂的信号是否伴随着这些患者意识的暂时增强。如果是的话,“这会是和这些病人交流的窗口吗?”他问道。

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