意识到底是如何产生的？ 第1页

熵脑以及大脑皮层联合区，或许最能接近意识的真相。

熵本是热力学名词，表示系统的有序（熵减）或者混乱程度（熵增）。

一个孤立的系统，总是倾向于从更为有序的状态，变成更为无序的状态（温度总是从高温传向低温）。

从微观层面来说，这是分子运动总是倾向于无序化。

这些和熵脑有什么关系呢？

信息论创始人香农为了量化数学语言（计算机）中的信息，引入了熵理论，于是有了信息熵。

信息熵和玻尔兹曼熵是等价的。^[1]

一个系统越是有序，信息熵就越低；越是混乱，信息熵就越高。

当把信息熵理论用在了脑科学中，于是熵脑便诞生了。

人类大脑，往往处于处于活跃的波动状态，熵脑代表的大脑传输信息的能力，也指大脑可以访问的神经状态的数量。

人类大脑的熵，有这些特点：

1、脑熵和意识有着高度关联性。
2、人类大脑的熵大于其他动物（这是不是指混乱度，而是信息总量）。
3、通常情况下，智力更高的人脑熵更高（同上）。
4、人在迷幻状态、快速眼动、精神病发作，以及睡梦癫痫时，表现为熵增。（信息混乱度）

智力更高的人熵更高，是因为大脑处理信息更多。

精神病人熵更高，则是因为处理的信息更加的混乱。

可以这样说，一样熵高的人，一个人可能是爱因斯坦，一个人却可能是精神病。

迷幻状态下，人会表现出一定的“初级意识”。

例如当你起夜下意识地上厕所，别人叫了你一声，你回应了，但第二天起床，你却什么都记不得。

这就是一种“初级意识”。

人从初级意识的熵增混乱状态，渐渐清醒之后，人的脑熵会表现出一种亚临界状态。

在这个亚临界状态中，我们会表现出足够清醒的意识。

虽然不确定智慧动物（能通过镜子测试的）是否具有次级意识，但初级意识当是存在的。

1岁左右的婴儿便有初级意识的表现，而1岁的婴儿表现能力，极有可能比不过同龄的猩猩。（主要原因在于人类婴儿更早产，且性成熟周期更长）

人的心智，拥有自我维护次级意识的能力，能够完善对客观的反应，表现出更加的有序化，大脑从而表现出熵减^[2]。（也可以认为是有序化程度更高，所以表达同样的信息量是，所需要的附加信息反而更少了）。

总的来说，人的次级意识，取决于大脑组织的连贯性、分层结构，以及系统的处理能力。

人的大脑总是维持在秩序和混乱之间，并保持着严格的平衡。

当人处在次级意识的状态下时，处理外界信息则不那么细致，极易受到情绪、偏见、焦虑，以及欲望的而影响。

人类大脑在进化过程中，拥有了把熵控制在亚临界点的能力，这有助于促进现实主义、远见、仔细思考，以及识别和克服一厢情愿、执幻想的能力。

当然，克制次级意识的过程，也限制了意识拓展空间。

例如，成年人的大脑，相比起儿童的大脑，总是欠缺想象力。当然，成年人大脑处理信息的总能力更高，脑熵自然也更高。

当次级意识被抑制的时候，初级意识就会表现得更为活跃。

通常来说，25岁，是人脑熵的巅峰，信息处理能力也达到了巅峰。

在模拟扔硬币、挑选卡片、投骰子、选择九个圆中的一个、网格上填涂等各类行为下，不同年龄段的脑熵^[3]：

该实验显示，人类处理信息的能力，在25岁左右最高，主要集中在中青年阶段。

虽然意识的诞生过程，尚且停在假说阶段，但研究人员极有可能已经找到了意识的开关——中央外侧丘脑。

威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员发现，使用50 Hz电刺激中央外侧丘脑时，处于麻醉状态的猕猴能够苏醒，并出现正常的清醒行为。

猴子睁开眼睛，生命体征出现变化，面部和身体开始运动，并伸手去拿附近的物体。

不过，关闭电刺激之后，仅仅几秒钟，猴子便会再次闭上眼睛，回到无意识的状态。

上述实验，必须非常精准才能实现。

50 Hz的电脉冲，只能点击仅仅20纳米的特定位置。

这表明，中央外侧丘脑对意识具有一定的启动作用。

但这个实验，是否可以证明，意识也如同运动、感觉、视觉等中枢皮层有着明显的区域功能呢？

那倒是未必。

积水性无脑畸形儿童，是一种先天性疾病，通常表现为两侧大脑半球缺如（缺少大脑皮层），被薄襄所代替，里面充满脑脊液。除了大脑皮层之外，患儿的脑干、小脑，脑膜健全，有的可能会残存一定的颞叶、枕叶，或额叶。

这些儿童虽然往往早夭，但大多能表现出意识活动。

这足以说明，虽然大脑皮层对意识具有重要的决定作用，但大脑皮层也绝对不是意识产生的必须条件。

从这一条来说，判断没有大脑皮层的更“低等”的动物不会产生意识的推论，也并不成立。

虽然鸟类也有大脑皮层，但实际鸟类的“意识”可以不通过大脑皮层而出现。^[4]

种种迹象表明，意识的诞生，可能和大脑的整体活动有关。

虽然早期的大脑研究，倾向于分区研究。但学界早就发现了多种神经元耦合体系，并诞生了一门专门的学科-神经元耦合系统的同步动力学。

随着EEG（脑电图，electroencephalo-graph）、核磁共振成像(MRI) 、正电子断层扫描(PET)的飞速发展。近年来，已经发现了大脑间不同区域的跨频耦合网络，以及全脑神经元和神经递质系统的动态耦合。^[5]

这些研究表明，大脑在分工协作的同时，也有极强的整体性。

人类的额叶大部分、顶叶、枕叶，以及颞叶皮层称为联合区，这些区域都能够接受多通道的感觉信号，把各个功能区域的神经活动整合在一起。

人类的左右大脑，有90%都属于联合系统。

当大脑左右脑之间的胼胝体断掉，左右脑的意识一开始会出现混乱。

左右大脑会存在有各自的活动，协作消失，真一心二用。

左手画圆，右手画方，对于裂脑人来说，是轻而易举的事情。

但由于左右脑思维不统一，裂脑人的诸多行为，往往表现出难以控制，甚至会出现右脑控制左手攻击人的现象：

人经常会产生疯狂的一闪念。

这种闪念，往往由右脑控制（人的情感冲动）。正常情况下，左右脑连接，主管思维逻辑的左脑，会在发生神经信号之前，及时阻止右脑的策略。当左右脑尚且链接的时候，充满矛盾的策略，往往只会保留一个。

但对于裂脑人来说，两个策略可能同时保留。

例如正常人，大脑出现自残的一闪念时，另一半大脑直接就阻止了，不会再发生什么。

但是对于裂脑人来说，阻止则会发生在行动之后。^[6]

“我”的意识，本身就是左右半球大脑的二位一体。

当然，由于大脑还能通过其他部分连接，对于裂脑人来说，意识还是整体的，而非真正的分裂。

人在进行理智与情感的纠结犹豫时，何尝不是左右大脑的一场场较量。

那么，你经常是左脑胜，还是右脑胜呢？

当然，大脑也具有非凡的适应能力，并不是所有裂脑人都会有严重的生活影响。

胼胝体缺如的儿童，大脑会通过其他脑区重新分配信号，例如通过中脑和前脑之间的沟通，保证左右脑之间的交流。虽然没有胼胝体，大脑功能只是小有所影响，但这充分展示了大脑的可塑性。^[7]

从一些挖掉脑组织，以及枪击头部存活下来，失去不少脑组织，甚至有失去了半个脑袋，但意识没有受到太大影响的案例。^[8]

可以看出，大脑的可塑性，远非普通人想象。

而这种可塑性，绝非大脑功能分区所能解释的。

人类大脑皮层存在三级结构。

六层神经细胞组成的大脑皮层，分成初级区、次级区，以及联络区三个区域。

初级区神经细胞高度特异性，直接接受感受器的神经信号，并与枕叶、颞叶、中央前后回相联系。

初级区的反射活动，是绝大部分哺乳动物都具备的。

次级区则用于信息的初步加工，并接受大脑深处的神经冲动。次级区能对信号进行整合和分析，可产生一定复杂的心理活动。

次级区的出现，这在人类演化史上，具有重要意义。

联络区的各感觉区皮层是重叠的，联络区在人类高级心理功能上，具有重要的意义。例如：语言、逻辑。

然而除了人类之外，并不是所有动物的大脑皮层都能有三级结构。

老鼠只有初级区和次级区，而且次级区也只是初步分化。猿类已经出现了联合区，但联合区的分层结构尚未有人类这么清楚。

由于初级区域往往直接接受感受器的刺激，并作出反射。往往是最直接的本能反射，要产生意识恐怕，有一些困难。

而对于次级区域来说，大脑对信息有一定的整合性，有可能产生一定的主观能动性，足以产生意识。

但这样的意识，应该是接近于人类“初级意识”。

我们人类自己，之所以很少感受到最低级的本能意识，可能在于我们的次级区域异常的发达，对初级区进行了较大的挤压。人类的潜意识行为，次级区已经占据了主导作用。

而且其它的动物，诸如老鼠，则可能以本能为主，“初级意识”为辅助。

它们在最清新的状态，或许都接近人类在迷幻的状态下。当然，它们的反应会比人类在迷幻状态下快很多，发达的初级区，会令它们做出迅速的本能反应。

虽然大脑皮层不是意识产生的必要条件，但意识是否足够“清醒”，必然和大脑皮层的分化有关。

大脑皮层联合区，是高级意识产生的舞台和物质基础，而脑熵正是意识活动的痕迹所在。

意识如何产生，揭秘当已近在咫尺。

或许，在未来某一天，从脑熵的角度，能解开濒死体验的秘密也不一定。

参考

1. ^ 李鹤龄. 信息熵、玻尔兹曼熵以及克劳修斯熵之间的关系——兼论玻尔兹曼熵和克劳修斯熵是否等价[J]. 大学物理, 2004, 23(12).
2. ^ https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnhum.2014.00020/full#h8
3. ^ https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1005408
4. ^ 鸟有大脑皮层,那它有意识吗?|斯塔克
5. ^ PNAS：全脑神经元和神经递质系统的动态耦合｜顶刊导读41期
6. ^ 斯佩里对裂脑人的研究
7. ^ 天生缺少了胼胝体的儿童：人类大脑的惊人可塑性
8. ^ 脑袋只有一半的半脑哥,脑袋被车祸削掉一半依旧正常存活