意识就像漂浮在海面上的冰山，人们能看到的其实很小一部分，大部分藏在深海里。 不久前，中国科学院深圳先进技术研究院大脑认知脑病研究所的编辑团队，在视觉感知从无意识到意识到、再到意识到的过程中，揭示了大脑各个领域神经信号的动态变化特征，增进了对意识形成的神经生物学基础的理解。 这篇成果论文最近发表在学术杂志《创新》 (The Innovation )上。 作为论文通信的作者，编辑长期以来表示，理解意识的生物学基础是一大科学挑战。 在生物学层面上，意识研究分为两个主要方向。 一个是研究大脑形成清醒、昏迷等整体意识状态的神经基础，另一个是研究感知水平的意识，如人眼看到的景象通过视觉系统传递到大脑后，如何产生有意识的视觉感知。 但是，眼睛“看得见”并不等于意识“感知”，“看不见”的现象也时常发生。 即使受到这种视觉系统的加工，视觉上也无法感知的信息称为“意识下”的视觉信息，视觉上成功感知的信息称为“意识上”的信息。 研究人员发现，在实验条件下，利用双目竞争的连续闪烁抑制范式，可以控制视觉输入是进入意识状态还是有意识加工。 例如，通过对左眼施加强烈的快速马赛克闪烁刺激，对右眼施加亮度低的物体图像，可以引起在感知上物体完全“看不见”的现象。 在这种情况下，是“意识下”的感知。 只有右眼图案的亮度在一定程度上增加，人才能逐渐看到右侧物体的存在，这时才会形成“有意识”的感知。 那么，在视觉感知从意识下向意识上涌出的过程中，大脑的神经信号会发生什么样的变化呢？ 研究者利用连续的闪烁抑制范式，结合颅内电生理技术和机器学习分析方法，清晰地描绘了这一变化过程。 结果表明，从无刺激到意识下转换过程中，全脑功能连接强度增强，意识下到意识下转换减弱。 “这表明大脑在形成感知意识的过程中，需要增强大脑的同步性。 意识形成后，不需要保持大脑整体的高度同步性。 ”编辑说。 他告诉记者，在大量全脑尺度颅内电生理信号中发掘出引起不同意识状态转换的重要信息，同时为了避免先验假设的误解，研究小组引入机器学习，根据数据驱动方式的不同发掘出不同意识阶段的信号特征。 发现在无意识转化中，主要作用为额叶-顶叶联合区和部分颞叶/枕叶区，在意识下向意识转化过程中，主要作用为额叶区和颞叶区。 另外，在这两次状态转移中，9个脑区的数值指针在第2次转移中明显高于第1次，这表明这些脑区在意识出现过程中起着重要作用。 并且，这些脑区在分布上形成以颞上回-颞上沟为中心的集群。 戴群研究分析了42个颅内电生理信号的特点，发现相对功率谱和方差在所有频段信号以及两次意识状态转换中表现出相对较高的特征重要性。 研究人员推测，这些特征可能可以作为临床上检测意识状态的生理标志物。 该研究成果综合运用意识调制连续闪烁抑制范式、大规模颅内脑电记录技术和基于机器学习的分析方法，揭示了视觉意识出现过程中全脑尺度神经信号变化的特征，指出了主导不同意识状态转换的重要脑区和脑电信号中的重要特征。 “我们的结论在部分符合经典意识理论的同时，对过去的一些实验和理论研究提出了新的挑战，从而促进新意识理论的形成，有望帮助科学界了解“意识生物学本源”的问题。 ”编辑说。 中青报中青网记者邱朝辉来源：中国青年报
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