本文转自:科技日报

科技日报记者 张梦然

科学可能离理解意识在大脑中的位置更近了一步。日本东京大学研究人员发现,某些类型的神经连接对于识别意识非常重要。他们发表在《大脑皮层》上的最新研究成果,朝着确定大脑中支持意识体验最低限度的子网络迈出了一步。

为了确定意识所在的大脑区域,研究人员在大脑神经网络中寻找意识的一个特定标志:双向通路。当看到某物或体验某种感觉时,大脑会接收信息,这被称为前馈信号,但接收到这样的前馈信号对于意识来说是不够的,大脑还需要以所谓的反馈形式将信息发回。并非大脑的每个部分都能接收前馈和反馈信息。

研究人员认为,支持意识产生的大脑网络应该是双向的,有意识的体验必须有前馈和反馈两个过程。视觉感知研究表明,只有前馈处理时不会出现有意识的感知,而当有反馈和前馈处理时,才会出现有意识的感知。

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研究人员假设这些双向连接是负责意识的大脑部分的基本标志。他们使用小鼠“连接组”和计算技术进行测试。连接组是大脑中连接的详细图谱。首先,他们开发了一种有效的算法来提取具有强双向连接的大脑部分(称为复合体),然后将该算法应用于小鼠连接组。

研究人员发现,提取的双向性最强的复合体并非均匀分布在所有主要区域,而是集中在皮层区域和丘脑区域。而其他主要区域的双向性较低,特别是小脑区域的双向性要低得多。

这些发现与科学家长期所认为的意识在大脑中的位置一致。位于表面的大脑皮层包含感觉区域、运动区域和关联区域,这些区域被认为对意识体验至关重要。位于大脑中部的丘脑同样被认为与意识有关,特别是丘脑和皮层区域之间的相互作用,称为丘脑—皮层环,被认为对意识很重要。这些结果支持这样一种观点,即大脑网络中的双向性是识别意识位置的关键。

研究人员强调,他们仍在努力确定意识的位置。这项研究只关注神经元或大脑区域之间的“静态”解剖连接。然而,意识是“动态的”,会根据神经活动随时变化。虽然解剖学能告诉人们意识活动如何传播以及大脑区域如何相互作用,但仍需直接研究动态的神经活动,才能确定特定时刻意识发生的位置。