意识探秘 9.1分
读书笔记 意识和感受的物质基础。
nolix

结构可塑性与记忆突触是怎样利用适时出现的基因表达和转运至突触的新蛋白质的呢?

以学习后得到增强的突触为例,蛋白质可能被用于构建新突触。这在海兔中已得到了最好的证明。

在已鉴定的缩鳃反射的感觉神经元中,发现长时程——非短时程的敏感化使这种神经元形成的突触数目增加了1倍。这种增加的突触数目可与长时程记忆以同样的速率衰减。因此在这个系统中,长时程记忆与新突触的形成有关;而遗忘则与这些突触的丢失有关。

哺乳动物学习后神经系统也发生相似的结构改变吗?

这个问题难以通过实验解决因为哺乳动物脑的结构及记忆的特性均很复杂。

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这就像机车蒸汽机工作时汽笛的鸣叫对其运转没有任何影响一样。在当代哲学家中下述观点相当普遍,感知觉意识虽然是真实的,但是对物理世界并不能产生多少影响。

尽管在目前我们还不能完全否定这一观点,但它也绝非颠扑不破,因为这样的逻辑有诡辩之嫌。可以把意识中所有具备功能的方面归为一类,美国哲学家布洛克称之为功能意识 ,access consciousness。它们包括有意识地注意和察觉到某些特定事件、计划,而后作出决定、记住一些情形等等。

因为这些过程都有某种功能,故而从原理上说我们很容易想象神经系统是如何执行这些功能的。

尽管在实际上,由于仪器及概念上的局限性,这方面的工作还得再做几十年。

这就是为什么查斯要把它们归为意识的简单问题( easy problem)的原因。如果你想起某种新的功能,那么就把它归为功能意识。

除去功能意识,剩下的就是一些感受,也就是感知觉意识——phenomenal consciousness。

在听戴维斯的《泛蓝调调》时心中泛起的强烈感伤或是彻夜狂舞如痴如醉的感受,这些都是感知觉意识。

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研究表明:使小脑皮层产生长时程压抑的条件刺激,也引起平行纤维-浦肯野细胞突触数目的减少。

但是成年脑内结构的可塑性是有限的。我们在第22章讨论过脑环路的较大改变一般限于生命早期的关键期。

成人中枢神经系统中大多数轴突的生长和回缩不超过几十微米。但现在很明确的是关键时期的结束并不代表轴突末梢结构或突触效能改变的结束。

学习和记忆能发生在突触处。不论动物的种类脑的定位、记忆的类型是什么,其内在的机制都是很相通的。具有代表性的一些事件首先是脑内电活动的改变,然后是第二信使分子,接下来是突触蛋白的修饰。

这些暂时的变化通过改变突触结构转变为永久变化—长时程记忆。记忆机制都与合成新的蛋白组装新的微神经环路有关。在其他一些类型的记忆,其发生机制则与现有环路的消失有关。但无论哪一种情况,学习的机制都与发育中脑结构优化的机制有许多相似之处。个共同的特点是都有钙离子的参与。

显然钙离子在这里的作用比参与构建强硬的骨骼和牙齿要重要得多。

感受有什么用?经过上面的讨论我们还是无法理解心身问题的核心内容。为作计划一或者其他各种功能,必须和感受联系在一起呢?

自古以来许多思想家都把有刺激感受性( sentience)或主观体验胜看作是生命的既成事实,但是这仍旧无法解释意识有什么功能。意识必定是某种副现象,和功能并没么因果关系,这就像心跳时发出的声音虽然有助于心内科医生,但这种声音对身体本身并没有什么用处。

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奇怪的是在熟练之后,意识反而常常会干扰动作的流畅。

如果有某首曲子你曾经练得很好是以后有一段时间再没有演奏过,那么当你再次演奏时,也可有类似的情形。最好是顺其自然,如果演奏时惦记着某个旋律某串音符,反而会使你出错。

垒球运动员花了大量时间进行练习,不断改善眼手之间的协调到可以不假思索接球并投向一垒。他主动建立起了一个僵尸体。在练习开始时后顶叶和内侧前额叶皮层、和它们有联系的基底神经,以及小脑,都在起作用。一旦训练完成后前额叶皮层就不再重要,因为纹状体和另一些基底神经节结构能够自动执行那些例行的、实现某个目标的行为。这些结构协调各块肌肉的运动配合,优化其表现,避免有意识作计划所造成的固有延迟。这就是为什么,运动员、战士和表演艺术家对那些在几分之一秒时间里决定生死成败的情景要反复地练习。

随便拿起一本运动训练手册你都可以读到和下面类似的话里格尔所著的《射箭艺术的禅理》( Zen in the Art of Archery) 是一本有关冥想的出色著作,它就是个很好的例子。在这本小册子的最后赫里格尔对如何精通击剑艺术作了如下描述。初学者必须逐步领会某种新的感受,说得更确切是要学会对自己的种种感觉产生新的“警觉” 。

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这些主观体验特性确实存在,却并没有什么功能。昨天的牙疼疼得你在床上打滚,这属于功能意,,而牙疼的痛苦性质则属于感知意识。

在一般物理世界中生物学上有一条普遍规律,即生物体总能进化出一些令人意想不到的奇特结构。

即使是有才智的设计师也很可能会先入为主地拒绝这种结构。

分子生物学的发展史充分证明了这一点。像蛋白质这样的长链大分子,其功能的多样性源于它们特殊的一维分子构型这种线性表征决定了它们的功能。

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那么为什么神经元在特异性方面就应该比蛋白质差呢?

就像生物大分子一样神经细胞也是经过了上亿年带有一定盲目性的自然选择而塑造出来的。它们的形状、形式和功能都有着我们难以预料的多样性。

这很可能也反映在NCC的特异性方面。因此我一直在寻找某种特殊机制,这种机制使神经元集群拥有对应于意识知觉的特性。

其中一种可能是小群的皮层锥体细胞,它们接受来自其他锥体细胞集合的强烈的兴奋性突触的输入,这些输入以交互方式直接作用在细胞体上。

这种组成方式很可能形成回路,神经元集群一旦被触发就一直保持发放,直到受另一群神经元的主动抑制才停止它们发放的动力学特性与意识的特性有类似之处,可在几分之一秒内保持活动,而不像单个动作电位,其时间尺度只有毫秒级。

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这些核团各有其独特的神经化学属性 ......不同核团的细胞制造与存储不同的神经递质并在突触末梢释放它们(如乙酰胆碱、5-羟色胺、多巴胺、去甲肾上腺素、组织胺及其他神经递质)。

这些细胞集团中的各个神经元的投射非常广泛一虽然还是周有所偏重——这种投射会遍及中枢神经系统的大部分区域。有许多脑干核团负责监视和调制生物体的状态,例如睡眠-觉醒交替。

整体而言这些核团负责处理内环境、痛觉、体温,以及肌肉一骨骼系统的各种信号。蓝斑( locus coerulas),这个致密核团包含约1万个神经元,脑中释放去甲肾上腺素的细胞有一半以上集中在这里。

虽然细胞的数量不多,但是蓝斑神经元的信息传递很广。其单根轴突上有许多分支,能到达许多不同的脑区,例如额叶皮层、丘脑和视皮层。

在快速眼动 REM睡眠期,这些去甲肾上腺素神经元几乎都不活动。直到动物醒来后它们的活动水平才会增强。而在极度警觉或是面对敌人要么进攻要么逃跑时,它们的活动水平最强。然而REM睡眠期的典型现象就是生动的梦境,虽然醒后未必记得,但是梦中的确能产生意识体验。

在睡眠时并没有去甲肾上腺素能的输入,因此去甲肾上腺素不可能是NCC的一部分。如果说起一种对意识最为关键的神经递质;那么非乙酰胆碱莫属。

但要严格地证明这一点却很困难,因为释放乙酰胆碱的、也即胆碱能传递的突触分布很广。它们既可以在外周远端运动神经元和肉的接触点,也可以在中枢皮层的深部。

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