突破！80年代的幻覺效應最終幫助科學家理解人類意識的奧秘

摘要意識的解釋是科學和哲學中最困難的問題之一。最近的神經科學發現表明，解決之道觸手可及，但把握住它意味著重新思考一些熟悉的想法。

我在一篇新論文中指出，意識可能是由大腦產生能量反饋迴路的方式引起的，類似於當攝像機對準自己的輸出時「開花」的視頻反饋。

我第一次看到視頻反饋是在20世紀80年代末，當時我立刻被迷住了。有人把笨重的攝像機發出的信號插入電視，然後把鏡頭對準屏幕，形成了一個顆粒狀的螺旋隧道。然後鏡頭微微傾斜，隧道就像一個跳動的有機萬花筒。

視頻反饋是複雜動態行為的一個經典例子。它產生於系統中循環的能量與硬體的電子元件混亂地相互作用的方式。

作為20世紀90年代的藝術家和VJ，我經常在畫廊和俱樂部看到這種催眠效果。但在一次lsd引發的旅行中，這是一次令人難忘但又令人不安的經歷，讓我開始思考。我產生了幾乎完全相同的幻覺，只有強烈的色彩飽和。我突然想到，這些反覆出現的模式和大腦的運作之間可能有聯繫。

大腦，信息和能量

時間快進到25年前，我還是一名大學教授，仍然在試圖理解大腦是如何工作的。自上世紀90年代以來，我們對大腦和大腦之間關係的認識得到了極大的發展，當時一股新的意識科學研究浪潮開始興起。

斯坦尼斯拉斯·德海恩(Stanislas Dehaene)的全球神經工作空間模型(Global Neuronal Workspace Model)和朱利奧·托諾尼(Giulio Tononi)的綜合資訊理論(Integrated Information Theory)這兩個主要的競爭者都聲稱，意識來自於大腦中的信息處理，來自於對1和0 (bit)的神經計算。

我懷疑這種說法有幾個原因。首先，科學家們對什麼是信息幾乎沒有共識。其次，當科學家提到信息時，他們實際上是在談論物理系統中能量活動的組織方式。

第三，大腦成像技術，如fMRI, PET和EEG並沒有檢測到大腦中的信息，而是能量分布和消耗的變化。

我認為，大腦不是軟綿綿的數字計算機——神經元中沒有信息。大腦是一種精密的有機儀器，能將來自世界和身體的能量轉化為有用的工作，使我們得以生存。大腦處理的是能量，而不是信息。

意識到大腦主要是能量處理器是理解它們如何支持意識的第一步。下一步是重新思考能源本身。

能量是什麼?

我們都熟悉能量，但很少有人擔心它是什麼。甚至物理學家也不願意。他們把它看作描述物理過程的方程中的抽象值，這就足夠了。但是當亞里斯多德創造「能量」這個詞時，他試圖抓住這個現實世界，為什麼自然界的事物以它們的方式工作(「能量」這個詞來源於希臘語中的「工作」)。

這種能量的實際概念雖然與當代物理學中使用的抽象概念有關，但與之不同。

當我們研究能量到底是什麼時，結果是驚人的簡單:這是一種差異。動能是由於改變或運動造成的差異，勢能是由於位置或張力造成的差異。

自然界中的許多活動和變化都是由於這些能量上的差異以及力和功的相關作用而發生的。我稱這些實際差異為「現實差異」，因為它們在現實世界中起著實際的作用，併產生真實的影響，與數學和資訊理論中的抽象差異(比如1和0之間的差異)截然不同。

我認為，能量作為現實差異的概念可能是解釋意識的關鍵。

人腦消耗了人體總能量預算的20%，儘管只佔其質量的2%。

大腦是昂貴的運行。大部分的成本是由神經細胞在複雜的神經通路上以難以想像的複雜模式同步和多樣性的能量差異爆發而產生的。

我認為，意識大腦的特別之處在於，其中的一些通路和能量流是自己開啟的，這很像攝像機在視頻反饋時發出的信號。

這導致了現實差異的自我參照級聯以天文複雜性的方式開花，這就是我們作為意識的體驗。那麼，視頻反饋可能是我們能想像出大腦中意識處理是什麼樣子的最近的方法了。

神經科學證據

意識依賴於複雜的神經能量反饋的說法得到了神經科學證據的支持。

研究人員最近發現了一種精確索引人的意識量的方法。他們向健康的、麻醉的和嚴重受傷的人的大腦發射磁脈衝。

然後他們測量了監測大腦反應的腦電圖信號的複雜性。腦電圖信號的複雜性預示著人的意識水平。信號越複雜，人的意識就越強。

研究人員將意識水平歸因於大腦中信息處理的數量。但是在這項研究中真正被測量的是神經能量流的組織(腦電圖測量電能的差異)。

因此，大腦能量流的複雜性告訴我們一個人的意識水平。

同樣相關的還有來自麻醉研究的證據。沒有人確切知道麻醉劑是如何消滅意識的。但最近的理論表明，包括異丙酚在內的化合物會干擾大腦某些區域維持複雜反饋循環的能力。

如果沒有這些反饋迴路，不同大腦區域之間的功能整合就會崩潰，隨之而去的是意識意識的一致性。

這一點，以及我在論文中引用的其他神經科學工作表明，意識依賴於大腦中一個複雜的能量流動組織，尤其是生物學家傑拉爾德·埃德爾曼(Gerald Edelman)所稱的「可重入」信號。這些是神經活動的遞歸反饋迴路，將遠端大腦區域連接成一個連貫的功能整體。

用科學術語或任何術語解釋意識，是一個出了名的難題。有些人擔心這太難了，我們甚至不應該去嘗試。但我建議，儘管不能否認這一困難，但如果我們一開始就認識到大腦的實際功能，任務就會變得容易一些。

大腦的主要功能是管理我們賴以生存和繁榮的複雜能量流。為了解釋我們的精神生活，我們可能需要重新審視我們已經知道的東西，而不是在大腦內部尋找一些尚未發現的屬性，或「魔力醬」。

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