“視而不見”是真的沒有見到嗎

視覺感知從“無意識”到“意識下”再到“意識上”涌現過程中大腦的動態變化示意圖。（研究團隊供圖）

□ 丁寧寧 科普時報記者 劉傳書

意識如同海面上漂浮的冰山，我們能看到的其實只是很小一部分，而絕大部分則藏在了深海。意識的生物學基礎是什么，如何從神經機制上理解意識？

中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所戴輯團隊的最新研究成果，近日在中國科學院青年創新促進會百余青年科學家與國際著名期刊《細胞》出版社共同創建的綜合性英文學術期刊《創新》上發表。該研究成果從感知覺層面揭示了視覺感知從“無意識”到“意識下”，再到“意識上”涌現過程中，大腦各區域神經信號的動態變化特征，從而大大增進了對意識形成的神經生物學基礎的理解。

一直以來，理解意識的生物學基礎一直是科學上的巨大挑戰。在生物學層面，意識研究可分為兩個主要方向：一個是研究大腦形成清醒、昏迷等整體意識狀態的神經基礎；另一個是研究感知覺層面的意識，如我們眼睛所看到的景象，在經由視覺系統傳入大腦之后是如何讓我們產生意識上的視覺感知。

然而，眼睛“見”到并不等于意識“感知”到，“視而不見”的現象也時常發生。這種經過視覺系統加工卻不能形成視覺感知的信息就稱為“意識下”的視覺信息，而成功形成視覺感知的信息則稱為“意識上”信息。

研究人員發現，在實驗條件下，利用雙眼競爭的連續閃爍抑制（CFS）范式，可以調控視覺輸入是進入“意識下”還是“意識上”加工。例如，給左眼呈現強烈的快速閃爍馬賽克刺激，同時給右眼呈現亮度較低的物體圖像，可以給人造成在感知覺上完全“看”不到物體的現象，此時即為“意識下”的感知；只有當右眼的圖案亮度增加到一定程度之后，人才能逐漸看到右側物體的存在，此時才形成“意識上”的感知。

那么，視覺感知在從“意識下”逐漸涌現到“意識上”的過程中，大腦的神經信號是如何變化的呢？

研究人員利用CFS范式，通過顱內電生理（iEEG）技術結合機器學習的分析方法，清晰地描繪了這一變化過程。研究人員采集了受試者（均為因自身治療需要而植入顱內電極的病人）在執行CFS任務時全腦尺度的iEEG信號，獲得了大腦不同區域在無刺激狀態、“意識下”狀態，以及“意識上”狀態的神經電活動數據，通過定量化分析展示了iEEG信號在不同意識階段的信號特征，包括時頻特點、不同頻段的能量變化規律等。

研究人員發現，在從無刺激到“意識下”轉換的過程中，全腦功能連接強度是增強的，而從“意識下”到“意識上”的轉換則是減弱的，這表明大腦在形成感知意識的過程中需要增強全腦的同步性，而在意識形成之后則不需要再維持全腦的高同步性。

研究人員發現，在從“無意識”到“意識下”的轉換中，起主要作用的是額葉—頂葉聯合區，以及部分的顳葉或枕葉區；而在從“意識下”到“意識上”的轉換過程中，主導的則是額葉區和顳葉區。此外，在這兩次狀態轉換中，有9個腦區的AUC值（不同意識階段iEEG信號差異的數值指針）在第二次轉換中顯著高于第一次，表明這些腦區在意識的涌現過程中起著關鍵作用，并且這些腦區在分布上形成了一個以顳上回—顳上溝為中心的集群。

該研究指出，主導不同意識狀態轉換的關鍵腦區，以及腦電信號中的關鍵特征，大大增進了我們對意識形成的神經機制的理解。

標簽： 研究人員 意識狀態 中國科學院