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近日消息，據國外媒體報導，龍蝦與我們有相同的疼痛感受器，也能表現出自己的痛苦。比如把它們放在水裡煮時，它們的尾巴就會抽搐，看上去痛苦萬分。但龍蝦真的能「意識到」這種感覺嗎？還是說這種反應只是一種自然反射？
人類在做某個動作時，腦中總是充滿了複雜的意識體驗。但我們不能假定其它動物也是如此，尤其是大腦與人類大相逕庭的動物。有些科學家甚至提出，與人類腦中的豐富世界相比，像龍蝦這樣的動物可能根本沒有任何內在體驗。
「狗的行為、身體和大腦都和人類比較相近，因此它們的所見所聞可能和人類差不多，不能說它們內心『一片黑暗』，」威斯康辛大學麥迪遜分校神經科學家朱里奧•托諾尼（Giulio Tononi）表示，「但龍蝦就不一樣了。」
在意識研究領域，「其它與人腦迥異的大腦是否具有意識」只是眾多困擾科學家的難題之一。我們的第一次意識是什麼時候出現的？為什麼會有這種感覺？計算機能否獲得這種「內在生命」？
對於這些謎題，托諾尼或許找到了解決方法。他的諮詢統整理論（integrated information thery）是近年來湧現的意識理論中最令人激動的理論之一。雖然尚未得到證實，但該理論給出了一些可進行驗證的猜想，也許不久就能給上述問題找到確切答案。
托諾尼表示，他從少年時期就著迷於道德和哲學問題。「我意識到，了解意識的本質和形成過程，對我們了解自己在宇宙中的位置和認識自己的人生至關重要。」
當時他還不確定該如何探索這些問題，是該藉助數學途徑？還是哲學工具？但他最終選擇了從醫，臨床經驗大大豐富了他年輕的頭腦。「能夠直接接觸到神經學病例和精神病病例的確是種特殊體驗，」托諾尼表示，「這能迫使你直面失去了意識、或意識的關鍵成分的病人。若非親眼所見，這些影響真的很難想像。」
不過，他的科研聲譽主要來自與睡眠相關的研究。這個領域的爭議要小得多。「當時，你根本就不能談論和意識有關的話題。」但他對上述問題的思考並未停歇。2004年，他發表了諮詢統整理論的雛形。
他先是提出了一系列定義意識為何物的公理。托諾尼提出，任何意識體驗都必須是「結構化」的。例如，你在觀察周圍的空間時，能夠分辨出物體的相對位置。意識體驗還具有「具體性」和「區別性」：每次體驗都取決於具體環境，環境不同，體驗也會有所不同。此外還有「統整性」：你觀察桌上的一本書時，它的形狀、顏色和位置信息雖由不同腦區進行處理，但都會被同時整合為一次單獨的意識體驗。我們甚至會將不同感官的信息糅雜在一起，將其組合成屬於此時此刻的同一體驗。
托諾尼從這些公理出發，提出我們可以從大腦（或CPU）能夠實現「信息統整」的層級數量，識別出某個意識屬於人類、動物、還是計算機。該理論認為，在同一意識的不同構成部分之間分享和處理的信息越多，則意識水平越高。
要想更好地理解該理論，我們可以將大腦的視覺系統與數位照相機相比較。照相機能夠捕捉擊中圖像處理器每個像素的光線，總信息量堪稱驚人。但這些像素並不會「彼此交流」或分享信息，每個像素只會單獨記錄總圖像的一小部分。若不將這些信息進行整合，就無法產生豐富的意識體驗。
就像數位照相機一樣，人眼視網膜也含有許多傳感器，負責捕捉總圖像的一小部分。但這些數據會在多個腦區間進行分享和處理。有些腦區負責顏色處理，讓原始數據適應光線水平，因此我們在截然不同的條件下仍能分辨出原本的顏色。其它腦區則負責分析輪廓，如猜測某個物體被遮擋的是什麼部分等等，讓你對物體的整體形狀有個大體感受。接著，這些腦區會分享這些信息，將其傳遞到更高層級上進行信息組合，最終形成我們對所見事物的意識體驗。
記憶也是如此。和照相機的圖片庫不同，我們不會將每段體驗單獨儲存，而是通過組合和關聯、形成一整段有意義的記憶。每當我們產生一種新的體驗，它便會與之前的信息相整合。所以才會產生《追憶逝水年華》中作者描述的那種場景：一塊瑪德琳蛋糕的味道猛地勾起了遙遠的童年回憶。這些都是我們意識體驗的一部分。
至少理論是這麼說的。並且有許多觀察結果和醫學實驗與之一致。
2015年發表的一項研究分析了在麻醉狀態下的受試者大腦，包括使用丙泊酚、氙氣等麻醉手段。為了解大腦整合信息的能力，該團隊在受試者顱骨上方設置了一個磁場，對下方皮層進行刺激。這是一種標準的非侵入式技術，名叫「經顱磁刺激」（TMS）。受試者清醒時，可以觀察到大腦在TMS的刺激下、腦活動形成了複雜的「漣漪」。托諾尼認為，這就是不同神經元群之間進行信息整合的跡象。
但用丙泊酚和氙氣麻醉的受試者大腦則並未出現這種反應，其腦電波形式遠比清醒時簡單得多。通過改變關鍵神經遞質水平，這些麻醉藥物似乎「破壞」了大腦的信息整合，這也與受試者實驗期間意識全無的狀態相一致。他們的內在體驗一片黑暗，只有虛無。
藥物引發的幻覺
為進行進一步對比，該團隊還分析了由氯胺酮麻醉的受試者大腦。雖然這種藥物會使你對外界毫無反應，但受試者常報告稱，自己做了瘋狂的夢，而不是像用丙泊酚和氙氣麻醉時那樣、意識一片黑暗。托諾尼的團隊發現，利用氯胺酮麻醉的受試者大腦對TMS刺激的反應比另外兩種麻醉劑複雜得多，說明其意識狀態在藥物狀態下有所改變。他們與外界的聯繫被割裂了，但大腦在藥物作用下仍保持「開啟」狀態。
托諾尼在分析不同睡眠狀態時，也發現了類似結果。在非快速眼動睡眠期間（這期間做夢很少），人腦對TMS刺激的反應不那麼複雜；而在快速眼動睡眠期間，即做夢較頻繁期間，信息整合度似乎要高一些。
托諾尼強調，這並不能「證明」他的理論是正確的，但這說明他可能走對了路。「這麼說吧，如果我們的實驗結果反過來，事情就很麻煩了。」
托諾尼的理論也與各類腦損傷病人的體驗相吻合。以小腦為例。小腦呈核桃形，顏色偏灰粉，位於人腦底部，主要負責協調肢體運動。其所含神經元數量多達大腦皮質的四倍。大腦皮質是大腦的最外層，所含神經元約占大腦總數的一半。但有些因先天或後天原因缺少小腦的人仍有意識感知，能夠在不損失任何意識的情況下度過相對較長、且「正常」的一生。
如果意識體驗的產生只與神經元數量有關，這些病例根本就說不通。但從托諾尼理論的角度來看，小腦處理信息多為局部進行，而非交換和整合信號，因此在意識中僅扮演次要角色。
測量人腦對TMS刺激的反應似乎還能預測處於無法溝通狀態、或植物人狀態的患者的意識。這一發現可能具有重大臨床意義。
當然，非凡的結論還需要不容置疑的證據。畢竟鮮有比意識之謎更令人捉摸不透的科學問題。
目前為止，托諾尼的理論對大腦信息整合的描述還非常粗糙。要真正證明該理論的價值，還需要更加精密的工具、對各類生物的大腦都進行精準測量。
加州大學伯克利分校神經科學家丹尼爾•托克（Daniel Toker）認為，托諾尼的理論相比其他科學家的理論更「符合直覺」，但還需要更多證據。「該領域普遍認為該理論很有意思，但尚未完全得到證實。」
原因與數學有關。利用此前的技術，測量網絡信息整合度的時間會隨著節點數量的增加出現「超指數級增長」。也就是說，即使利用當前最先進的技術，整個計算過程也會比宇宙壽命還要長。但托克最近提出了一條計算捷徑，也許能把計算時間縮短到短短几分鐘。這或將成為把托諾尼的理論放在更加堅實的實驗基礎上的第一步。「我們在該領域仍處於早期階段。」托克表示。
只有在這一基礎之上，我們才能著手回答那些關鍵問題，比如將不同類型大腦的意識進行比較。但托克認為，就算托諾尼的理論被證偽，也能推動其他神經科學家從更數學的角度思考意識問題，並對未來的理論有所啟發。
如果統整信息理論是正確的，必將產生顛覆性的影響，應用範圍遠不止神經科學與醫學領域。例如，若能證明龍蝦等動物也有自己的意識，對動物權益的抗爭也將就此轉型。
一些遺留已久的人工智慧問題也將得到解答。托諾尼稱，現有計算機的基礎架構均由電晶體構成，無法形成形成意識所需的信息整合層級。因此就算通過特定程序、讓人工智慧表現得像人類一樣，它們也永遠無法擁有我們這般豐富的內心世界。
「有些人認為，計算機遲早會擁有像人類一般優秀的認知能力。不僅是在圍棋、西洋棋、識別人臉、駕駛汽車等領域，而是任何事情都如此。」托諾尼指出，「但如果統整信息理論是正確的，計算機的行為表現也許會和人類一模一樣，但其本質上仍是一個空殼。」這又要涉及到一個問題：智能行為是否必須脫胎於意識？而根據托諾尼的理論，答案應該是否定的。
托諾尼強調，這不僅僅是計算機能力、或使用軟體類型的問題。「所有計算機的物理價格都大同小異，都無法引導意識的產生。」這樣看來，美劇《真實的人類》和《西部世界》中那樣的道德難題也許永遠都不會成為現實，真是謝天謝地。
該理論甚至還能幫助我們理解自己與他人互動的方式。麻省理工學院集體智慧研究中心主任托馬斯•馬隆（Thomas Malone）最近將該理論運用到了人類團隊上。他的研究顯示，由團隊成員共享的整合信息能夠預測整個團隊在不同任務中的表現。雖然用「群體意識」一詞可能有些誇張，但馬隆認為，托諾尼的理論或能幫助我們理解大規模人類組織有時是如何像一個實體一樣思考、感覺、記憶和做決策的。
不過馬隆提醒道，這僅僅是推測而已。我們首先要證實信息整合是個體具有意識的標誌。
就目前而言，我們還不能確定一隻龍蝦、一台計算機、甚至一個社會是否具有意識。但未來的某一天，托諾尼的理論或許能幫助我們更好地認識與自己截然不同的「思想」。
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