人脑产生意识的机制是什么?
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发布时间：2024-10-20 11:59
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时间：2024-11-08 08:32
在理解意识的神经生物学机制时，将意识局限在皮层、皮层下维度的讨论过于简化，因为意识是多种结构、网络和维度相互作用和联系的结果。虽然神经解剖学结构在参与意识方面已经取得了显著进展，但这些认识需要进一步深入，以理解产生意识的生理和物理机制。
大脑相关意识系统包括皮层成分和皮层下成分，涉及上脑干、丘脑、下丘脑、基底前脑、小脑中的多个平行唤醒系统、感觉和运动成分以及神经递质通路。这些系统的交互作用决定了警觉性、注意力和意识的程度。
虽然意识体验的复杂性远远超出了简单理解其可能的结构或网络功能，特定时间段的意识内容依赖于在此期间激活的结构和网络的基础。这表明，意识体验是一个动态和变化的过程，受多种因素的影响。
意识的神经生物学研究面临一个关键挑战，即了解神经元激活的客观检测与意识体验的主观意识之间的因果关系。科学家们提出了意识神经元相关物（NCC）的概念，以研究可能的最小模型或可能的最小构建成分，如丘脑的层内核、丘脑皮质系统中的重入环等。这些研究有助于理解意识的神经基础。
40 Hz左右的伽马频带振荡被认为是与意识处理相关的频带。研究表明，NCC在丘脑、ARAS、颞下皮质、视觉皮层与前额叶皮层的连接和视觉流中的视觉处理中起着重要作用。随着行为科学和计算工程的发展，科学家们正在探索如何将意识的神经元相关性（NCC）与意识的行为相关性（BCC）和意识的计算相关性（CCC）相结合，以增进我们对人类意识更全面视角的理解。
网状激活系统（ARAS）控制觉醒，其网络包括上脑干、基底前脑的胆碱能核、下丘脑后部组胺投射和去甲肾上腺素能核等特殊节点。丘脑作为大多数感觉和脑内通路的关键突触中继，对ARAS的主要活动进行控制。丘脑爆发放电通过抑制性轴突侧支产生，参与门控特定的网状信息，这些信息反过来被传输回皮层，将信息恢复回脑干。
杏仁核作为大脑的情绪中枢，在工作记忆、长期记忆和注意力方面占据重要地位。它与大脑中的社交区域，即眶皮层密切相关。杏仁核与眶皮层之间的通路提供了情感影响与情感推理有关的更高皮层区域的证据。杏仁核在执行功能神经生物学基础中的作用也表明，它促进认知表现。多巴胺和去甲肾上腺素等神经递质可能在杏仁核和高级认知之间发挥关键作用。
小脑具有与情绪处理、认知、行为和集体意识体验有关的调节功能。小脑的认知作用可以通过其传入和传出连接得到理解。最重要的传入回路包括皮质-小脑通路。小脑通过丘脑的红核和腹外侧核将大部分输出施加到脑干和大脑运动皮层。小脑的复杂传入和传出通路网络和连接使其能够发挥高度复杂的调节作用，整合信息并与认知和最终意识体验有关的皮质-大脑区域。
丘脑作为包括意识在内的所有前脑功能的主要参与者，传递意识内容，并通过专门的电路控制其水平。特定的丘脑中继核与大脑皮层进行通信，负责所有个体意识内容的传递。
前额叶皮层（PFC）构成额叶的很大一部分，参与NCC的作用。PFC的五个主要区域，即前额叶前部皮质和尾侧前额叶皮质、背外侧前额叶皮质、腹外侧前额叶皮层和内侧前额叶皮质，与感觉区广泛相连，表明PFC是意识体验的重要组成部分。
前颅、后内侧顶叶在意识过程中也发挥着关键作用。楔前叶在广泛的高级功能中起着核心作用，包括视觉空间成像、情景记忆检索和自我处理操作。楔前叶参与自我意识神经相关物的交织网络，在休息期间参与内源性信号功能，与意识状态改变中报告的后内侧皮质选择性低代谢相一致。
对人类意识的深入理解将有助于科学分支融合，以解决医学、科学、哲学和宗教中的历史问题。这将促进智能和情感模型的建立，作为人类意识体验的基石。
