人腦和意識到底是什么關系？

人類意識--

大腦和小腦皮質、迷走神經傳入及其以外的作用

人類意識水平是皮質和皮質下結構以及可能的其他相互關聯的生物和天體物理系統的廣泛雙邊聯系區域的集體活動。由于意識起源和維度的復雜性，將意識局限在皮層、皮層下維度的討論過于非現實，因為這是復雜生物和非生物網絡相互作用和聯系的產物。雖然人們關于參與意識的神經解剖學結構已經了解了很多，但這些認識始終需要建立在這些網絡、結構和維度中產生意識的生理和物理機制。本文將詳細闡述“大腦相關意識系統”，包括皮層成分，以及由上腦干、丘腦、下丘腦和基底前腦、小腦中的多個平行喚醒系統組成的皮層下成分，以及感覺和運動成分和神經遞質通路，其中的交互作用將決定警覺性、注意力和意識的程度。

意識體驗仍然比簡單理解可能的結構或網絡功能更復雜。特定時間段的意識內容依賴于在此期間激活的結構和網絡的基礎，以產生特定的意識體驗。

盡管在過去二十年中意識領域有了發展，但尚不清楚任何物理過程（如神經活動）如何產生主觀現象，如對經驗的意識意識。因此，對于意識神經生物學領域的研究人員來說，非常重要的觀察是了解神經元激活的客觀檢測與意識體驗的主觀意識之間的因果關系是不確定的。神經科學家提出了意識神經元相關物（NCC）的概念，以便能夠研究意識知覺或外顯記憶的可能最小模型或可能最小的構建成分。

40 Hz左右的伽馬頻帶振蕩被認為是作為與意識處理相關的頻帶。文獻中記錄的NCC示例有：丘腦的層內核、丘腦皮質系統中的重入環、擴展的網狀丘腦激活系統、由N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）結合的神經組件、顳下皮質，視覺皮層與前額葉皮層的連接和視覺流中的視覺處理。隨著行為科學和計算工程意識科學家的進步，innovate正在研究如何將意識的神經元相關性（NCC）與意識的行為相關性（BCC）和意識的計算相關性（CCC）結合起來，以促進我們對人類意識更全面視角的理解。通過對計算模型的新理解來構建有意識的機器，設計人工智能和認知機器人。

2. 提升網狀激活系統和意識（ARAS）

經過幾十年的研究，我們知道所謂的（ARAS）本身不是腦干核的結構，而是控制覺醒的復雜網絡和路徑中的一組特殊節點。該網絡包括上腦干和基底前腦的膽堿能核、下丘腦后部組胺投射和去甲腎上腺素能核，尤其是藍斑。來自腦干的多巴胺和血清素通路被認為是ARAS的一部分。丘腦是大多數感覺和腦內通路的關鍵突觸中繼，戰略性地位于（ARAS）的頂端，并對其大部分活動進行主要控制。丘腦爆發放電是通過廣泛的抑制性軸突側支產生的，由特殊的丘腦、ARAS協調產生。這些放電負責門控特定的網狀信息，這些信息反過來被傳輸回皮層，這將信息恢復回腦干。慢波睡眠和麻醉期間的正電子發射斷層掃描（PET）研究通過研究正常人睡眠的功能性神經成像和研究麻醉引起的無意識的神經生理學基礎，記錄了選擇性丘腦和ARAS代謝低下。

3.杏仁核對意識的貢獻

杏仁核是大腦的情緒中樞，在與工作記憶、長期記憶和注意力有關的神經學和生物學研究中占據重要地位。它與大腦中的社交區域，即眶皮層密切相關。緊密的三方網絡構成了從杏仁核到丘腦神經元的強大通路，而丘腦神經元又直接連接到眶皮層。從杏仁核到眶皮質和丘腦的通路是雙重的，并且在功能、形態和神經化學方面是不同的。這一高度復雜和專門的通路提供了強有力的證據，表明情緒影響與情感推理有關的更高皮層區域。此外，研究執行功能的神經生物學基礎表明，杏仁核在杏仁核和認知系統之間的挑戰性任務中促進認知表現。因此，多巴胺和去甲腎上腺素等神經遞質可能在杏仁核和高級認知之間發揮重要作用。在我們看來，杏仁核在情感中的既定作用和與認知的附加關系都是彼此不可分割的，并支持建立綜合智能情感模型，作為人類意識體驗的基石。

4.小腦及其對意識的貢獻

與運動、步態、姿勢和平衡相關的功能是與小腦相關的傳統功能。在過去二十年中，人們發現小腦具有與情緒處理、認知、行為和集體意識體驗有關的調節功能。小腦的認知作用可以通過觀察其傳入和傳出連接來理解。最重要的中樞傳入回路是來自運動和感覺皮質區的皮質-小腦通路。橋小腦束與橋核連接，然后以軀體感覺方式（表示感覺或意識體驗）與對側小腦半球連接，即身體某個區域與皮質上某個特定點的點對點對應。外周小腦通路起源于腦干。小腦通過丘腦的紅核和腹外側核將其大部分輸出施加到腦干和大腦運動皮層。小腦傳出通路有四條，最終連接到以下關鍵結構：橋腦、延髓a、網狀結構、基底節、皮質脊髓和網狀脊髓通路以及邊緣皮質（扣帶回和海馬旁回）。在這些復雜的傳入（皮質-小腦）和傳出（小腦-大腦皮層）通路網絡和連接中，小腦可以發揮高度復雜的調節作用，并將信息整合到與認知和最終意識體驗有關的皮質-大腦區域。遺傳學、神經心理學研究、結構和功能性腦成像研究等不同學科正在收集的數據將為小腦在意識中的整體作用提供更好的視角。

5.丘腦及其對意識的貢獻

丘腦是一對巨大的卵形器官，構成人類第三腦室的大部分側壁。幾乎所有指向皮層的信息首先到達丘腦。丘腦傳遞這一信息，并相互接收來自大腦皮層的更多連接。因此，丘腦被認為是包括意識在內的所有前腦功能的主要參與者。丘腦傳遞意識的內容，并通過專門的電路控制其水平，這些電路充當喚醒水平的調節器，對選擇性注意至關重要。特定的丘腦中繼核與大腦皮層就每個感覺和運動功能進行通信。因此，丘腦及其廣泛的核連接被認為是負責所有個體意識內容的。

6. 額頂回路及其在意識中的作用

除了由于腹側視覺皮層的活動而產生的視覺感知之外，頂葉和前額葉區域似乎對意識至關重要。意識相關者的網絡節點被認為分為初級和次級。枕葉的早期活動與感知過程相關，這對后期過程，即額頂區的活動是有害的。與主要由感覺區域激活引起的現象性主觀意識相比，進入意識是指通過推理、報告或行動直接控制經驗。這種更高的功能需要額頂區的參與。

7.前額葉皮層（PFC）和意識

PFC構成額葉的很大一部分，包括中央溝前的大部分皮質組織，中央溝可分為五個主要區域。前額葉皮層（PFC）作為NCC的作用是前額葉理論和后意識理論之間爭論的根源。倡導者的后驗理論最有力的論點是PFC病變患者的意識保護。顯然，他們將意識的定義局限于警覺和警覺的狀態，這是一個過于欠缺的定義。在我們看來，采用我們前面提到的對意識的全面定義，將使沖突雙方互補而不是競爭。PFC的五個主要區域，即前額葉前部皮質和尾側前額葉皮質；背外側前額葉皮質；腹外側前額葉皮層；內側前額葉皮質與感覺區廣泛相連，這可以想象地表明PFC是意識體驗的重要組成部分，盡管感覺信息如何變得有意識的確切機制仍不清楚。

8.前顱、后內側頂葉與意識

布羅德曼區的前驅或近中范圍是位于頂葉后內側部分的皮質區域。眾所周知，它與皮質和皮質下結構都有廣泛的聯系。最近在健康受試者中的功能成像發現表明，楔前葉在廣泛的高級功能中發揮著核心作用，包括視覺空間成像、情景記憶檢索和自我處理操作。楔前區和周圍的后內側區是大腦中最熱門的區域，因為它顯示出較高的靜息代謝率。其特點是在參與非自指目標導向動作期間，緊張性活動短暫減少[28]。據認為，楔前葉參與了自我意識神經相關物的交織網絡，在休息期間參與自我相關的心理表征。這一證據支持在有意識靜息狀態下，預大學參與內源性信號功能。這一假設與廣泛的意識狀態改變（如睡眠、藥物誘導麻醉和植物狀態）中報告的后內側皮質選擇性低代謝相一致。

對人類意識的新的全面理解將有助于使許多科學學科更加接近，以說明科學分支智能融合的必要性，以解決醫學、科學、哲學和宗教中的歷史人類問題。

參考文獻

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