意識如同海面上漂浮的冰山，人們能看到的其實只是很小一部分，而絕大部分則藏在了深海。

　　前不久，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院腦認知與腦疾病研究所戴輯團隊，揭示了視覺感知從無意識到意識下，再到意識上涌現(xiàn)過程中，大腦各區(qū)域神經(jīng)信號的動態(tài)變化特征，從而增進了對意識形成的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)的理解。該成果論文已于近期發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《創(chuàng)新》（The Innovation）。

　　作為論文通訊作者，戴輯說，長期以來，理解意識的生物學(xué)基礎(chǔ)是一個巨大的科學(xué)挑戰(zhàn)。在生物學(xué)層面，意識研究可分為兩個主要方向：一個是研究大腦形成清醒、昏迷等整體意識狀態(tài)的神經(jīng)基礎(chǔ)；另一個是研究感知覺層面的意識，如人們眼睛所看到的景象，在經(jīng)由視覺系統(tǒng)傳入大腦之后，是如何讓人們產(chǎn)生意識上的視覺感知的。

　　然而，眼睛“見”到，并不等于意識“感知”到，“視而不見”的現(xiàn)象也時常發(fā)生。這種經(jīng)過視覺系統(tǒng)加工，卻不能形成視覺感知的信息就稱為“意識下”的視覺信息，而成功形成視覺感知的信息，則稱為“意識上”信息。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，在實驗條件下，利用雙眼競爭的連續(xù)閃爍抑制范式，可以調(diào)控視覺輸入是進入意識下還是意識上加工。例如，給左眼呈現(xiàn)強烈的快速閃爍馬賽克刺激，同時給右眼呈現(xiàn)亮度較低的物體圖像，可以給人造成在感知覺上完全“看”不到物體的現(xiàn)象，此時即為“意識下”的感知；只有當(dāng)右眼的圖案亮度增加到一定程度之后，人才能逐漸看到右側(cè)物體的存在，此時才形成“意識上”的感知。

　　那么，視覺感知在從意識下，逐漸涌現(xiàn)到意識上的過程中，大腦的神經(jīng)信號是如何變化的呢？

　　研究人員利用連續(xù)閃爍抑制范式，通過顱內(nèi)電生理技術(shù)結(jié)合機器學(xué)習(xí)的分析方法，清晰地描繪了這一變化過程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在從無刺激到意識下轉(zhuǎn)換的過程中，全腦的功能連接強度是增強的，而從意識下到意識上的轉(zhuǎn)換則是減弱的。

　　“這表明，大腦在形成感知意識的過程中，需要增強全腦的同步性。而在意識形成之后，則不需要再維持全腦的高同步性�！贝鬏嬚f。

　　他告訴記者，為了從海量的全腦尺度顱內(nèi)電生理信號中發(fā)掘出導(dǎo)致不同意識狀態(tài)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵信息，同時避免先驗假設(shè)的誤導(dǎo)，研究團隊引入了機器學(xué)習(xí)，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式來挖掘不同意識階段的信號特征。

　　研究發(fā)現(xiàn)，在從無意識到意識下的轉(zhuǎn)換中，起主要作用的是額葉-頂葉聯(lián)合區(qū)，以及部分的顳葉/枕葉區(qū)，而在從意識下到意識上的轉(zhuǎn)換過程中，主導(dǎo)的則是額葉區(qū)和顳葉區(qū)。此外，在這兩次狀態(tài)轉(zhuǎn)換中，有9個腦區(qū)的數(shù)值指針在第二次轉(zhuǎn)換中顯著高于第一次，表明這些腦區(qū)在意識的涌現(xiàn)過程中扮演關(guān)鍵作用，并且這些腦區(qū)在分布上形成了一個以顳上回-顳上溝為中心的集群。

　　此外，戴輯團隊研究分析了42個顱內(nèi)電生理信號特征，發(fā)現(xiàn)相對能譜功率和方差在所有頻段信號，及兩次意識狀態(tài)轉(zhuǎn)換中都展示了相對較高的特征重要性。研究人員推測，這些特征或許可以用作臨床上檢測意識狀態(tài)的生理標記。

　　該研究成果綜合運用意識調(diào)制連續(xù)閃爍抑制范式、大規(guī)模的顱內(nèi)腦電記錄技術(shù)及基于機器學(xué)習(xí)的分析方法，揭示了視覺意識涌現(xiàn)過程中全腦尺度的神經(jīng)信號變化特征，指出主導(dǎo)不同意識狀態(tài)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵腦區(qū)以及腦電信號中的關(guān)鍵特征。

　　“我們的結(jié)論在部分符合經(jīng)典的意識理論的同時，也對過往的一些實驗和理論研究提出了新的挑戰(zhàn)，從而有望促進新的意識理論形成，助力科學(xué)界理解‘意識的生物學(xué)本源’的終極問題。”戴輯說。

　　中青報·中青網(wǎng)記者 邱晨輝 來源：中國青年報