認知科學：導論/什麼是意識

定義意識

在英語中，我們使用“意識”這個詞來表達幾個意思。最簡單的意思是描述睡眠和清醒之間的區別。我們說睡覺的人是“無意識的”，而清醒的人是“有意識的”。另一個意思是我們的對事物的普遍意識。所以我們可以對自己的偏見無意識，或者一隻鳥飛過，也許是因為我們的注意力在別處。實際上，我們在做夢時也有一種意識，因為我們有意識地意識到夢中發生的事情。同樣，即使是處於昏迷狀態的人，我們通常將他們歸類為“無意識”，但也經歷正常的睡眠和清醒週期，如腦掃描所示。

我們還使用“意識”這個詞來描述某些型別的實體：人類是有意識的生物，但蠕蟲（可能）不是。當我們問某個物種（或其他型別的實體，例如執行的計算機程式）是否有意識時，我們指的是問它是否能感覺到任何意識狀態。

因此，我們至少有三個意識的定義在認知科學中使用

1. 如果一個代理可以擁有它意識到的某些心理狀態，那麼它就被認為是有意識的
2. 如果一個代理可以體驗意識狀態，並且沒有處於睡眠狀態，那麼它就被認為是有意識的
3. 一個代理可以意識它自己心中的一些心理狀態，但不能意識其他心理狀態

意識的功能

如果一個無意識的過程可以做所有意識過程可以做的事情（我們不知道是否確實如此），那麼意識的意義何在？這個問題在理論上很難回答，對於任何可想象的代理來說都是如此，但對於人類來說，這個問題更容易解決。但請注意，僅僅因為人類使用意識來做這件事或那件事，並不意味著任何可想象的代理都需要意識來做同樣的事情——具有不同心理結構的生物可能會用不同的方式去做——或者也許這是不可能的。我們只是不知道。

意識與無意識

有些東西，如果我們把注意力集中在它們身上，我們就能意識得到；而有些東西，我們無法意識得到。我們可能沒有什麼東西是 *始終* 意識到的，因為思想、計劃、情緒，甚至疼痛都可能是無意識的。

意識思維似乎允許某些型別的思維發生。因為我們可以意識某些東西，而不能意識另一些東西，我們可以把它看作一種資源，或者說大腦中的一種稀缺商品，無意識過程爭奪對其的訪問權。

意識思維可以與其他型別的思維形成對比，為了本章的目的，我們將它們稱為“無意識”或“隱性”。大腦中有許多無意識過程，一直在執行。意識感覺是我們心靈中最重要的部分。有趣的是，由意識決定的行為相對罕見。估計表明，95% 的行為是由無意識過程決定的。 意識處理依賴於無意識過程及其輸出，但反過來並非如此——無意識過程可以在沒有意識的情況下正常運作。 因此，即使是有意識的生物（例如人類），在清醒時（沒有意識）也只意識到了他們的一些心理狀態。

語言似乎與意識沒有太大的關係——我們感覺我們有意識地體驗過山車，而不需要用語言來表達。然而，海倫·凱勒，一個天生失明失聰的人，說：“在我老師來之前，我不知道我是誰。我生活在一個非世界的世界裡......當我學會了“我”和“我”的含義，發現我是一個東西時，我開始思考。然後意識第一次對我存在。” 現在，我們不知道凱勒所說的“思考”和“意識”的確切含義，但她的話卻引人入勝。對於沒有語言的動物來說，這意味著什麼呢？

意識的神經科學

意識被定義為意識到或醒著的狀態；注意到某事物的存在 。在神經科學中，意識的定義一直在隨著科學家對這一現象的理解不斷發展而不斷變化。意識定義的先決條件是存在體驗 。

目前尚不清楚意識發生在大腦的哪個部位。一些人認為，意識並不發生在任何特定的地方，而只是大腦任何部位的大量啟用，或者中央執行機構對大腦中某些功能的關注。

認知科學將意識體驗劃分為兩個主要方面：區域性狀態和全域性狀態。意識的區域性狀態涉及來自感知的體驗，例如視覺意象、身體感覺、情感體驗和當前思想。這也稱為“意識內容”，由物體的可覺察特徵決定。另一方面，意識的全域性狀態與警覺性、清醒狀態、意識最低狀態或做夢等廣泛的認知、行為和生理特徵有關 。

意識的來源

目前，意識的神經來源尚不清楚。然而，哈佛大學的科學家正朝著找到意識的生物來源邁進。值得注意的是，在參與覺醒的腦幹區域發現了重要的聯絡 。對意識的研究與大腦的外層皮質有關。然而，準確地識別特定區域仍然具有挑戰性。到目前為止，神經科學家已經確定了與覺醒相關的特定腦幹區域，以及兩個似乎促進意識狀態的皮質區域 。在一項研究中，分析了 36 名腦幹損傷的患者，其中 12 名患者處於昏迷狀態，而另外 14 名患者有意識。使用 fMRI，對患者的腦幹進行了對映，以便更好地瞭解為什麼有些人受傷後仍然有意識，而另一些人則處於昏迷狀態。發現與昏迷狀態顯著相關的腦幹區域是腦橋背外側喙部。在 12 名腦幹受損的患者中，有 10 名患者處於昏迷狀態。相反，在 24 名有意識的患者中，只有一名患者在該區域有損傷。研究人員發現皮質中的另外兩個區域與調節意識狀態有關，分別是左側腹側前島葉和前扣帶皮層。雖然這些結果與之前關於覺醒的研究相一致，但這還是首次將意識狀態與腦幹聯絡起來。

探究腦幹中的意識

在評估無意識患者的意識時，生物醫學模型中的主要方法是分析非反射性、假定為有意的行為。這包括測試患者對聲音和觸控的反應，在某些情況下還包括對傷害性刺激的反應，這些刺激會刺激神經細胞中的疼痛。包括簡單口頭命令（例如“伸出你的舌頭”或“給我看四個手指”）在內的非標準化評估的錯誤率高達 40%。常用的意識評估量表是昏迷恢復量表修訂版（CRS-R）。該量表測量聽覺、視覺、運動、交流和覺醒反應，並將資料按層次排序以產生總分。根據行為指標的存在或不存在，得分範圍可以從 0 到 23。這些測試必須重複進行，並將分數彙總，因為患者的意識經常會發生波動。重要的是，覺醒的測量是指感覺刺激與網狀啟用系統 (RAS) 中纖維啟用之間的相關性。RAS 是腦幹中神經元的一個網路，特別參與覺醒、警覺和睡眠-覺醒週期的調節。

與意識相關的生物標誌物

與意識水平相關的生物標誌物是神經生理學相關性，例如腦代謝、血流和電活動。研究表明，當腦代謝下降到正常水平以下時，意識報告也會下降。一項名為正電子發射斷層掃描 (PET) 的腦代謝研究表明，無反應性覺醒綜合徵患者的代謝率更高。該綜合徵沒有任何對命令的意識或最低意識的臨床跡象，但他們的眼睛是睜開著的。

可以透過分解頻譜模式並量化其複雜性和連通性來分析腦電圖報告。腦電圖的複雜性可以透過熵測量來評估。熵是指系統中秩序、無序或隨機性的程度。2016 年的一項研究確定了熵測量與受試者意識水平之間的相關性。

一種方法是使用經顱磁刺激 (TMS) 啟用頂葉皮層區域來評估意識的神經相關性。另一種腦電圖測量方法稱為擾動複雜性指數，它使醫生能夠更準確地估計患者在睡眠、麻醉和損傷的各種狀態下的意識水平。另一項睡眠研究 使用腦電圖在夜間喚醒受試者。據報道，大約 30% 的時間，在睡眠中被驚醒的參與者在醒來之前沒有體驗到任何東西。沒有記憶意識體驗的參與者在被喚醒之前往往在後皮層中具有較低頻率的活動。記得做夢的參與者在整個晚上都表現出更高的頻率活動。研究人員建議，在睡眠期間監測後皮層區域的“熱點”可以預測一個人的做夢，進而預測意識狀態。

模式識別

最近的一項研究分析了 125 人在睡眠或休息時的腦部活動。47 名健康參與者患有無反應性覺醒綜合徵。科學家在腦部發現了兩種不同的活動模式。第一個是複雜的模式，不遵循正常的解剖學腦通路。第二種模式很簡單，僅限於標準的腦部解剖結構。完全清醒的參與者在更長的時間內表現出複雜的模式，而無反應性覺醒綜合徵患者則表現出更簡單的模式。意識最低的人在兩種模式之間交替出現。此外，當健康患者被麻醉時，他們表現出簡單的腦部活動模式，這表明與意識之間存在進一步的關係。

意識和丘腦

研究表明丘腦在意識中發揮著重要的作用。最近的一項實驗採用超聲波刺激腦損傷患者的丘腦。最初的測試是在一名因車禍受傷的昏迷男子身上進行的。經過三天的超聲波刺激，他能夠理解語言、響應命令並做出頭部有意的動作。五天後，他開始嘗試行走。這種治療已被用於持續性昏迷患者，並取得了令人鼓舞的結果。然而，在丘腦被刺激後幾周，許多患者恢復到最初的狀態。雖然有證據支援意識受神經腦部狀態變化影響的觀點，但尚未發現任何單一機制。迄今為止，關於意識的神經基礎的完整圖景仍然難以捉摸。

意識的難題

我們上面討論了意識在人類身上似乎是做什麼的，但，儘管意識很難研究，但它被哲學家認為是“簡單的問題”。“難題”是瞭解一個特定的心理過程是否需要意識，以及為什麼需要意識。哲學家大衛·查爾默斯提出了“殭屍”的概念來幫助我們思考這個問題。

瑪麗，色盲科學家：思想實驗和回應

瑪麗，色盲科學家，是一個由弗蘭克·卡梅隆·傑克遜在 1986 年提出的哲學思想實驗，它允許關於感受的知識論證獲得牽引力，併為物理主義提出論點。上面提到了三個基本術語：知識論證、感受和物理主義，我們需要理解這些術語。知識論證指出，意識體驗涉及非物理屬性。瞭解有意識存在的物理知識並不允許你獲得關於感知某些感官體驗的感覺的見解。感受是指個體對自身心理體驗的內省可及現象。例如，臭鼬的氣味或看到明亮的紫色，個人會經歷一種具有獨特主觀特徵的心理狀態。感受通常是主觀的，因為一個人的體驗可能與另一個人的體驗不同。物理主義由弗蘭克·傑克遜在資訊方面而非其他方面進行描述，他指出物理、化學和生物學提供了關於我們和世界的的資訊，而其他來源則將其視為宇宙中包含所有事物的實際世界的本質，其中所有事物都符合物理的本質。然而，物理主義者確實相信物理（例如，瘀傷、哭泣等）和精神（例如，嫉妒、愛、慾望）是一回事，但根據二元論，它們是兩個獨立的實體。反對物理主義的論點是為了解決存在本質上不是物理的東西，以及並非所有事物都能用物理術語來解釋。這些術語將透過瑪麗，色盲科學家來進一步說明。這個思想實驗包括瑪麗，一位天才的科學家，她被迫只能用黑白觀看世界，以至於她所在的房間也是黑白的，她與之互動的電視顯示器也是黑白的。她的專業是視覺神經生理學，她已經能夠收集到關於視覺的所有物理資訊。但當瑪麗從她的黑白環境中釋放出來並第一次體驗顏色時，提出的問題是，“她會學到東西嗎？”。隨著我們的深入，我們將回答弗蘭克·傑克遜提出的那個問題，看看它與其他回應形成對比，並繼續瞭解與這種方法相關的一些批評，並看看弗蘭克·傑克遜在自己的作品中是如何隨著時間的推移而改變自己的信仰的。

獲得了哪些物理資訊？

瑪麗精通所有關於顏色的物理事實，但她從未見過顏色。因此，當她看到顏色時，她會學到什麼？我們人類透過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺感知世界，每一種感知方式都為我們提供了一些關於我們試圖確定的事物的 資訊（感覺和感受）。瑪麗知道的 資訊是眼睛的解剖結構、不同的光波長、光如何與視杆細胞和視錐細胞相互作用以使我們感知顏色。但這並不能告訴瑪麗體驗顏色的感覺。從這種體驗中推斷出的知識不是來自第三人稱，因為它的解釋可能是主觀的。主觀性是由從一個人擁有或曾經擁有的體驗中產生的聯想決定的，他們能夠從記憶中回憶起這些聯想。因此，當瑪麗看到紅色與其他人看到相同的紅色相比，體驗將非常不同。想象事物的能力來自對顏色體驗的第一手（或個人）記憶。

如果物理主義是正確的，那麼所有事物都是物理事實，這反過來意味著不存在關於非物理事物的 事實，因此你所能知道的唯一事實是物理事實。但傑克遜認為，存在關於非物理事物的 事實，這使得物理主義成為錯誤的。挑戰來自能夠區分物理和非物理（現象）。

對知識論證的批評

物理主義者認為，瑪麗在離開黑白房間時沒有學到任何新東西，細微差別在於她沒有學到任何新 事實。她所經歷的是以不同的方式被提供相同的事實。這被稱為“新事實論”。

然而，根據勞倫斯·內米羅和戴維·劉易斯提出的能力分析，它指出，體驗本身不構成事實知識，而是記憶和識別事物的能力。他們想回答“某種體驗是什麼感覺”，它強調了擁有想象體驗的能力對於瞭解體驗是什麼感覺至關重要。瑪麗獲得了看到顏色的能力，這種體驗將成為她記憶的一部分，讓她在以後的階段回憶起這種想法，即使刺激不存在，她也能想象它。然而，針對這種方法的反駁論點是，當發現一個無法想象事物的人時，他仍然能夠認出紅色的西紅柿，即使他在沒有西紅柿的情況下無法想象它，這也表明想象事物可能並不重要。能力分析側重於想象、識別和記憶體驗的要素。

由厄爾·科尼提出的熟知分析表明，瑪麗在獲釋後瞭解了“顏色體驗是什麼感覺，但否認知道顏色體驗是什麼感覺是事實知識”，這表明瑪麗確實獲得了新的知識，但沒有說明獲得的知識的性質是什麼。這種分析使用了熟知知識的前提，熟知知識與認識某個物體有關，需要建立與該物體的直接認知關係。這就像閱讀某件事物，與親自看到某件事物可以喚起不同的情緒相比。然而，透過電視螢幕觀看某人可能會填補閱讀的空白。瑪麗只有在離開房間後才知道顏色體驗是什麼感覺，這意味著她獲得了熟知知識，這種知識沒有事實洞察力，而更多地是一種體驗。

請注意，以上兩種分析都談到了體驗，其中物理主義者在不考慮體驗的感覺的情況下處理這個話題。保羅·丘奇蘭德和其他個人所做的“舊事實/新面貌”分析採取了一種方法，認為瑪麗似乎獲得了知識，但實際上，她已經知道的 事實正在以一種新的方式被表現出來。瑪麗只是以一種過去不曾擁有的方式獲得了知識。現在，在各種分析中，哪一種分析最能引起傑克遜的共鳴？

為什麼弗蘭克·傑克遜改變了主意

1998 年的弗蘭克·傑克遜不再支援知識論證。他透過指出看到紅色和感到疼痛會對我們產生影響來闡明這一點，這種來自體驗的影響被轉化為記憶，使我們能夠保留感到疼痛或看到紅色的知識，但人們可能會體驗到錯誤的記憶。錯誤的記憶僅僅是記住從未發生過的事情，並且可能發生在填補空白或完全捏造。“我們可以從我們世界物理性質的足夠資訊中原則上推斷出我們紅色的紅色，儘管表面現象與之相反”，這句話暗示著，有了足夠的物理知識，瑪麗可能對紅色有一些表現形式，而且她的紅色可能與其他人的紅色不同。

2003 年，弗蘭克·傑克遜進一步補充了他對物理主義的支援，他表示自己相信科學方法而不是直覺，並指出從直覺的角度來看，她可以推斷出看到紅色是什麼感覺。他反思了瑪麗的知識差距，儘管假設她在我們世界的物理性質方面無所不知，如果她擁有這些資訊，為什麼會出現差距？最初人們會認為，無法解釋看到顏色的感覺，但這種本能反應更多地是一種直覺上的限制。由“感覺是什麼”產生的體驗可以轉化為看到紅色的所有屬性，如果一個人知道使之成為可能的。傑克遜帶來了表現主義的概念，表現主義僅僅是我們的大腦感知現實世界中物體的精神影像，而不是物體本身。回想一下，這與他早期關於錯誤記憶的批評如何可能讓她看到從未遇到過的事物，這些表現形式是主觀的，建立在她獲得的感覺資訊和記憶中獲取的知識之上。注意，表現主義的元素是如何圍繞著能夠識別、想象和記憶體驗展開的，從那裡，傑克遜能夠將能力假設聯絡起來，正是這條道路導致傑克遜對能力分析抱有信心。因此，這讓他相信，當瑪麗離開黑白房間時，她沒有學到任何新東西。他試圖將現象狀態（與整體體驗有關，而不僅僅是物理體驗）排除在代表狀態之外。