意識可以測量嗎？

俞之凡

法國哲學(xué)家笛卡爾認為，意識是獨立于物質(zhì)世界之外的。如今，一個國際團隊證明，無論意識是物質(zhì)的還是非物質(zhì)的，意識都是可以測量的。意大利米蘭大學(xué)的馬塞洛·馬西米尼和他的同事首次提出了意識指數(shù)的概念，這一概念的提出不僅可以幫助創(chuàng)傷外科醫(yī)生量化評估患者的意識水平，還為我們帶來了未來開發(fā)出將植物人從昏迷狀態(tài)中喚醒的希望。

墨爾本莫納什大學(xué)的研究人員在發(fā)表于《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》上的論文中指出：“這是一項很了不起的研究，人類第一次能夠?qū)⒃S多由不同原因造成的意識和無意識狀態(tài)可靠地區(qū)分開來?！?/p>

對于馬塞洛·馬西米尼來說，意識不是一個哲學(xué)問題，而是一個醫(yī)學(xué)問題。作為一名醫(yī)生和神經(jīng)生理學(xué)家，他非常清楚無法確定患者是真的腦死亡還是僅僅是無法反應(yīng)時的苦惱。在最近的一個病例中，一位昏迷中的患者在聽到讓他打網(wǎng)球時，大腦掃描顯示有反應(yīng)，這種提示方式顯然很有效，可用以確定昏迷患者或植物人是否存在意識，但這樣的測試只有在患者能夠聽到并理解單詞意義的情況下才有效，而事實上并非所有腦損傷患者都能聽到并理解別人所說的。

作為一種可能的替代方法，研究人員試圖通過腦電圖（EEGs）信號和功能性磁共振成像技術(shù)（fMRIs）來作為識別意識是否存在的直接信號，通過腦電信號來測量大腦活動。但問題是，一個剛剛癲癇發(fā)作昏倒的人的大腦與一個完全清醒的大腦其實有著相似的同步信號。

基于威斯康星大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家朱利奧·托諾尼提出的綜合信息理論，他們嘗試從理論上描述意識。美國西雅圖艾倫腦科學(xué)研究所的神經(jīng)學(xué)家克里斯托夫，科赫認為，這是唯一真正有前途的意識基礎(chǔ)理論。

該理論認為，一個有意識的大腦既有豐富性的一面，又有統(tǒng)一性的一面。相較之下，無意識的大腦更可能體現(xiàn)其統(tǒng)一性，但卻沒有有意識的大腦那般豐富的信息。有意識大腦和無意識大腦的區(qū)別，就類似天然林和松樹種植園的區(qū)別一樣，天然林充滿了生物多樣性的勃勃生機，而松林種植園則只有單一樹種。

這種信息量的貧富對比讓意大利的研究團隊受到了啟發(fā)。計算機算法通常將信息壓縮成足夠小的文件，例如，通過“壓縮包”發(fā)送電子郵件，單一重復(fù)的內(nèi)容很容易“壓縮”，但信息量豐富的內(nèi)容壓縮起來卻要困難得多。于是，研究小組據(jù)此提出了一個嘗試測量意識的創(chuàng)新概念：大腦活動有多大空間的“壓縮性”。

他們的基本想法是：用磁脈沖（即經(jīng)顱磁刺激）刺激受試者的大腦，然后用放置在頭皮上的60個電極記錄大腦放電信號。信號被轉(zhuǎn)換成由，0和l組成的數(shù)字信號，這個數(shù)字信號被壓縮并給出一個叫作“擾動復(fù)雜度指數(shù)（PCI）”的值。這種預(yù)測方法的原理是，有意識的大腦會產(chǎn)生豐富多樣的大腦放電信號，得出較高的PCI值，而無意識的大腦要么只會產(chǎn)生很少的放電信號，要么產(chǎn)生較多但單一的放電信號，這兩者都很容易被壓縮，其PCI值也就較低。

功能性磁共振成像技術(shù)（fMRls）

研究小組首先分別對清醒與睡眠狀態(tài)的大腦進行測試，結(jié)果表明，深度睡眠中受試者的PCI值較低，快速眼動睡眠或完全清醒狀態(tài)下的受試者PCI值較高。然后，研究小組又分別對正在接受麻醉的患者、處于植物人狀態(tài)的患者和身體癱瘓不能動但大腦清醒的“閉鎖綜合征”患者進行測試，這些患者的PCI值也都驗證了團隊的預(yù)期。麻醉狀態(tài)或植物人狀態(tài)下的患者PCI值較低，而“閉鎖綜合征”患者的PCI值與清醒者一樣高。

如果這些結(jié)果能在更大規(guī)模的研究中得以證實，PCI值將成為臨床上測量意識的一種強大工具。但馬塞洛·馬西米尼承認，他與哲學(xué)家的爭論不會很快中止。他們并非要把意識壓縮為數(shù)字信號，其實他們都知道，意識是不可壓縮的。