意识的物质基础及神经科学家的图纸
为了解释意识的存在,哲学家们曾经提出了很多理论。这些理论大都可以归为三类：唯心主义（idealism），二元论（dualism）和唯物主义（materialism）。唯心主义认为世界由意识组成，而物质只是意识的一种表征。而笛卡尔的二元论认为人是由完全不同的两种实体所组成，一个是心灵，另一个是身体。心灵是非物质实体，永生不灭，不占空间，具有意识。而身体是物质实体，可以被摧毁，占据空间。意识寄居在身体（或者大脑）中，接受身体传来的信息，并向身体发送指令。由于该理论认为存在完全不同的两种实体，所以又被称为二元论。另一种观点是认为世界只由物质组成的，而意识可以被还原为物理现象。这就是唯物主义，也是目前哲学界的主流观点，也是我们作为神经外科医生的信仰。谈到意识，不得不提的还有Giulio Tononi的整合信息理论（Integrated Information Theory，缩写为IIT）。IIT属于一个科学理论而非哲学理论，它认为意识是复杂系统的固有性质，意识的存在不能由已知的物理定律推出，而需要全新的物理定律来解释意识。IIT定义了一个物理量Phi来度量系统的复杂程度，并用其判断一个系统拥有意识的多少。IIT能够解释很多现象，例如为什么小脑没有意识，为什么睡觉的时候没有意识等等。1996年，哲学家David Chalmers 将意识相关的问题，总结压缩成一个："How to explain a state of consciousness in terms of its neurological basis"（“如何从神经科学角度来解释意识的状态”）。而state 是指"an arrangement of things in space over a period of time"。基本奠定了意识研究的神经科学主要基调和方向。
但是对于神经科学家来说，这么多年来，最有趣的一个发现就是很多很多大脑功能是在我们无意识的时候进行的，即使大脑在高强度地做其他事情，并没有意识到自己内在感知的的声音，但大脑依然能听到并下意识地做出很多反应甚至重述。那么“意识”这种功能或者说物质，到底是由哪些神经细胞，或是在大脑的哪些区域形成的呢？ Crick (1994) 和Koch (1998) 提出我们在寻找的也许不会是一个区域，也不会仅仅是一小撮神经而是一个能够产生某种特定意识的最小集合神经元，这个集合叫做意识相关神经区 (neural correlates of consciousness, NCC) 。
Hinterbuchner(1973)从医学角度寻找图纸，他提出意识有两个组成部分，即意识的内容（觉知系统）和意识的“开关”系统(醒觉系统)。意识的内容即高级的大脑皮质活动，包括记忆、思维、定向、情绪以及通过视、听、语言及复杂反应与外界环境保持联系的能力。而意识的“开-关”系统则为激活广泛的大脑皮质，使之维持一定水平的兴奋性，使机体处于醒觉状态，并在此基础上产生意识内容。因此，觉知离不开醒觉，但醒觉可不需要觉知。“开关”系统内不同部位或不同程度的损害，即可发生不同程度的意识障碍。觉醒的重要结构是脑干上行网状激活系统(ARAS)；觉知的主要结构是广泛的大脑皮质( cerebral cortex)。
近年的神经影像学研究又将与意识有关的额顶网络脑区分成两个子网络：“外在意识”网络和“内在意识”网络。“外在网络”，也称为执行控制网络(ECN)，涉及的脑区包括外侧额顶叶脑区，它在需要注意的任务中是正激活的。而“内在网络”，也称为默认网络(DMN)，包括内侧脑纵裂附近的额顶叶脑区（前扣带/内侧前额叶皮层和后扣带回/楔前叶） ,它在静息状态下往往活动是增强的。更具体一点，很多采用事件相关实验设计的脑功能磁共振成像研究表明执行控制网络与外部意识有关，而默认网络与内部（自我）意识有关。
这些静息态功能磁共振研究发现，意识障碍的病人默认网络内部的功能连接是受损的。另外，默认网络的功能连接在不同意识水平的正常人的研究中也发现是下降的，包括镇静、全麻和深度睡眠等。近期的研究也关注了意识障碍病人的其他一些脑网络，包括双侧执行控制网络、突显网络、躯体感觉网络、听觉网络、视觉网络、以及小脑网络等等。研究发现，除了默认网络，双侧执行控制网络和听觉网络也都显著受损，这3个脑网络的空间和时间属性都明显与健康对照不一致，这提示了脑网络和功能连接下降与不同意识受损的相关性。意识受损的功能连接主要涉及到了默认网络DMN的主要节点-楔前叶，很多研究者认为楔前叶是意识的关键枢纽。
对于神经科学家来讲，一个重大科学问题的进步，是意识作为一种物质的假定存在，它的图纸正在逐渐展开，精确细致的刻画在日臻完善。可以为更方便神经外科医生来按图索骥和庖丁解牛。但解得的这头牛，是不是真的有一张图纸，到底是不是物质的存在，它是不是一头牛。还有待更多的证明。
文：杨艺 | 神经外科医生，主治医师
