大脑如何告诉你“我是谁”

上一篇 / 下一篇  2011-06-03 15:33:16

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  实验证明:大脑前额叶是自我意识形成的神经基础

  当你置身于天安门广场上,面对天安门时,左边是人民大会堂,右边是历史博物馆。你若转个身,右边成了人民大会堂,而历史博物馆则“转”到了左边。然而,当我们以大会堂为坐标来描述天安门广场时,“变数”就没这么多了。

  人类的高级指挥部——“大脑”每天都在繁忙而高效地进行着,诸如:东南西北、左右上下等等很多不同的空间坐标系信息处理。科学界认为,在灵长类动物和人类大脑的半球额部有一块皮层,叫大脑前额叶,它与灵长类高度发达的智力有明显的关系,被称为“脑中之脑”。然而,关于前额叶的功能,尽管人们已进行了近一个世纪的研究,但对其功能仍然不十分清楚。虽然科学家对于前额叶与灵长类高度发育的智力、心理过程和认知功能关系密切,这一点毋庸置疑,但是这块皮层的具体功能,与其他皮层之间的关系等等细节问题,仍是一个未解之谜。

  探秘“脑中之脑”

  为了揭开这一谜团,中科院昆明动物研究所的研究人员2004年开始,在自然界与人类最相近的动物——猴子身上进行了研究。如今,该研究团队取得较大的进展,发现了灵长类大脑前额叶背侧部涉及到了以“自我”为中心的空间记忆相关信息的处理。而这可能是人类自我意识产生的神经基础。目前,该研究结果得到了国际相关研究领域的重视,最近,英国著名的神经科学杂志《神经科学与生物行为评论》特邀请该研究团队对其系列研究工作撰写了一篇综述文章,这篇论文现已经在网上正式发表。

  中国科学院昆明动物研究所教授马原野是这一项目课题组的主要研究者。他告诉记者,被称为 “脑中之脑”的大脑前额叶,占大脑皮质总表面积的比例是随动物的进化程度而逐渐增加的。在食肉目动物中,前额叶的面积仅占皮层表面积的5%~7%,在黑猩猩脑部,面积增加到17%左右。到了现代人类,其面积增加到33%。在个体发育中,前额叶成熟也是最晚的,要到25岁后才完成最后的发育。很可能,这块皮层会改变灵长类与环境的相互关系,使得灵长类神经系统的发育与环境的关系更密切,大脑的可塑性更强,从而让人不仅能主动适应环境,还能主动改造环境。因此,对这块皮层功能的探讨是脑科学研究的最重要领域之一。

  实验证明:大脑前额叶是自我意识形成的神经基础

  为了证明前额叶的作用,马原野设计了两个游戏。

  游戏一:当猴子用手去按操作按钮时,在位于其前方的计算机屏幕的左边或右边便闪现出一个小圆点,这个小圆点呈现时间约为500毫秒。小圆点消失后,暂停1秒左右,为猴子的记忆延缓期。1秒后,小圆点再次出现,如果还在相同的位置,猴子就要继续压按操作按钮2秒钟。而如果小圆在相反位置,那么猴子需要立即释放操作按钮。如果猴子做对了这个游戏,它就可以得到糖水作为奖励。

  另一个游戏类似,但是在屏幕上多了一个大圆形,而小圆点会出现在大圆形的某个位置。在重复动作时,如果小圆点出现在相同位置,猴子要继续按压操作按钮2秒钟,反之则要立即放开按钮。

  马原野说,通过这两组实验,课题组发现,切除了前额叶主沟区的猴子都无法完成第一个任务,但却能完成第二个任务,而且能达到90%的正确率。这是因为在第一个任务中,动物只能用它自己作为参照物。而在第二个任务中,猴子可以用大圆作为参照物。这一结论清楚地表明,前额叶背侧部在以“自我”为中心的空间过程中扮演了重要的作用。

  你如何认出镜子中的自己

  这么做的意义是什么呢?马原野表示,我们知道,在动物界数千种动物中,只有人、大猿、海豚、大象和鸽子少数几种动物能认识自己的镜像,这种能力被认为是自我意识产生的萌芽。而在自我意识的形成过程中,前额叶在其中扮演了重要角色。

  马原野举例说,如果一个人从头到脚,除了眼睛外,都用相同的布盖住。当站在镜子前,他怎么判别镜子里的就是他自己呢?显然,他可以挥挥手,晃晃头,看镜子里的谁和他做同样的动作。这实际上是一个自我感觉信息和视觉信息的整合过程。显然,小脑和前额叶共同参与了这个整合过程。而他们的研究表明,在前额叶背侧部,一些神经元可能与动物的体态语言和“精神”有关,而语言和“精神”则在自我意识的产生中有着十分重要的作用。

  这样看来,前额叶背侧部以自我为中心的空间功能可能不仅仅同工作记忆有关,而更可能与“自我意识”的产生有着相当密切的关系。在临床研究中也有证据,比如:一些前额叶损伤的病人让其完成从两根水平杆之间穿过,这样的任务就很困难。

  马原野说,有了这一研究,我们就可以勾画出背侧前额叶与以自我为中心的空间过程的关系。并且由于自我意识是人的意识的最高形式,自我意识的成熟是人的意识的本质特征,它对人的认识活动起着监控作用,能实现大脑对信息的输入、加工、储存、输出的自动控制系统的控制,这样,人就能通过控制自己的意识而相应地调节自己的思维和行为。未来,希望通过进一步深入研究,能治愈一些前额叶损伤的病人,并且能搞清楚人类“自我意识”的起源。


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