赵思家，UCL神经科学本科、计算机硕士、博士在读
从神经科学来说一下什么是意识 (consciousness)。
Je pense, donc je suis。我思故我在。-- 笛卡尔
我告诉我妈我要学神经科学的时候，她问，神经病嗦？不是？那为什么要学？
我故作深沉地说：“我思故我在。那么我是怎么思的？“
我妈肯定觉得我已回头无望，故没说什么就恩准了。
大三学意识这门课的时候，老师专门说，要先把意识当成一个哲学的问题来思考，然后再来从神经科学的角度来研究。
1996 年，哲学家 David Chalmers 将意识相关的问题，总结压缩成一个概念，叫 the Hard Problem （对的，你没看错），精确的定义为:"How to explain a state of consciousness in terms of its neurological basis" (Block 2004) （“如何从神经科学角度来解释意识的形态”）而 state 是指 "an arrangement of things in space over a period of time"。但因为 space 空间、time 时间 和 things 事物 这三个的概念本身在科学和哲学领域就很难准确定义和解释，这个问题 the Hard problem 很可能是无解的。
我木有学过哲学...这里我就不再深入意识在哲学上的讨论了。神经科学和哲学有非常多的交接领域，感兴趣的可以去查 neurophilosophy。
而对于神经科学家来说，这么多年来，最有趣的一个发现（至少对我来说也是）就是很多很多大脑功能是在我们无意识的时候进行的，譬如每一刻你在呼吸、心脏在跳动，但很多时候你可能并没有意识到，但大脑一直在控制调节这些生存的基本功能；当你做梦的时候，可能出现自我意识扭曲，譬如你是从一个第三者的角度来观察自己的，而对这种毛骨悚然的情况并无意识...等等等。对于我所研究的听觉来说，即使人在高强度地做其他事情，并没有意识到自己环境中的声音，但大脑听到了并可以下意识地做出很多反应甚至重述。
说到这里，我们就很好奇，那“意识”这种认知功能，是由哪些神经细胞，或是在大脑的哪些区域形成的呢？这里就不得不提，Crick (1994) 和他与同事 Koch (1998) 提出我们在寻找的不会是一个地方，也不会仅仅是一小撮神经，科学家应该寻找一个能够产生某种特定意识感的最小集合的大脑区域 / 神经元，这个集合叫做意识相关神经区 (neural correlates of consciousness, NCC) （可参见维基百科的对应页面：Neural correlates of consciousness）。
虽然那个 hard problem 的理论很可能对于现在的人类来说是无解的，但是了解了 NCC，我们就能向答案更进一步。
很多神经科学家认为，NCC 应该处于细胞级别，也就是说我们应该寻找的是大脑中最小的单位的集合，并由经典力学为理念。细节别问我了...我也不太理解...不过之前也有听说一些基于量子力学形成的量子意识理论(quantum consciousness)，相信这个理论的科学家主要持有的观点是，经典力学不能解释意识的“整全观(holism)”的特性。
要么是有特别的神经细胞负责这个，要么某种特定的细胞散布在各处，要么就是各种神经细胞已经被发现负责其他认知功能的，在某种情况一下起着产生意识的作用...
那神经科学家该怎么研究这个看不见摸不着，我们人类又不容易控制的认知能力呢？首先，睡眠，是关键。要是想“意识到什么”，大脑必须在一个比较高的兴奋状态（或说觉醒状态，arousal），无论是当醒着的时候还是在 REM 睡眠（快速动眼睡眠，最深的睡眠阶段，大多数经历的栩栩如生的梦境都是在 REM 期间发生）中。通过一些睡眠和清醒时的脑成像比较，发现多个位于丘脑(thalamus)、中脑(midbrain)和桥脑(pons)的神经核，是在任何有清醒意识的状态下都会激活的区域。
不过，过去的二三十年，意识神经科学的研究还是主要针对视觉意识的。比较经典也最著名的这方面的实验例子为多稳态知觉 multistable perception, 在视觉上特定的例子为 Necker cube，如下图
左边的简笔画，会给人错觉，不知哪一面才是立方体的正面，或说，我们看它的角度是略微俯视（右上）还是略仰视（右下）。
同时，通过对很多少见的“脑残”患者（就是曾有大脑创伤导致一些认知功能出现问题的情况，把一些事物放在桌面上，患者却说看不见，但如果朝他眼睛来一拳头，患者却很灵敏地避开了，说明他能看到，但没有意识）的脑成像研究，也有很多发现，并推测出了形成意识的大脑连接是怎样的，如下图（来自维基百科）
字标出来的区域都是形成意识的必须区域。如果两个脑半球在任何一个这些标出的区域出现了损伤，就会导致完全丧失某一方面的意识。
另外一个比较广为所知的有趣实验就是由心理学家 Gordon Gallup 在 1970 年设计提出的镜子测试，专门用来测试婴儿和动物的自我意识（或说“自知”）。结果发现 8 个月大的婴儿就有了自知，而在动物之中，成年的黑猩猩、海豚以及章鱼（啊我最喜欢的动物~么么哒~）也有自知。
当然，还有各种各样复杂的实验来测试意识，而且我们对意识的理解和探索之路漫漫兮...
所以我们常常感叹，our brain is smarter than us。
啧啧，这么一说，感觉意识这个话题没有那么高大上了呢...也就是一种认知功能而已嘛~
References
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