人的大脑和动物的大脑有本质区别吗？大脑是不是自然界普遍存在的物理规律的缩影？意识是只有大脑才能体会的特殊现象，还是可以测量的自然规则？智能只是大脑功能的体现，还是像凯文·凯利所说，和蕴藏在自然界、生态界的网络连接无异？
大脑的工作方式
说意识之前，首先介绍一下大脑工作的方式，让你有一个对大脑大概的了解。
大脑的工作方式，可以看作是分工和合作相结合的工作方式。
一方面，每个大脑区域都有特别负责的功能。比如侧面接近耳朵的颞叶，主要负责听觉和语言。而我们的运动功能，主要由大脑顶端的顶叶负责。我们的视觉功能，主要靠大脑后部的枕叶负责。而我们的高级认知功能，比如意志力，执行力，想象力等等，主要靠大脑前部的一大片额叶负责。额叶是我们人类和其他动物相比功能和比例差别最大的脑区，也是在发育中最晚成熟的皮层，大概20到25岁才逐渐发育成熟。还有就是和我们的记忆力密切相关的一个大脑区域，大脑深处的海马体。
大脑分区图
另外一方面，大脑不同区域之间，又有着密切的协同合作，我们在做任何一件事的时候，甚至什么都不做的时候，大脑都需要调动不同区域一起活动。
比如当我们和人聊天的时候，我们需要颞叶来调用语言功能，需要调用海马体和其他皮层中储存的记忆，还需要额叶随时观察对方的反应，决定自己下一步怎么说怎么表现。当我们打游戏的时候，需要大脑枕叶处理视觉信号，需要调用海马体和新皮层储存的以往游戏经验，也需要额叶决定下一步该做什么。
所以总的来说，我们做任何一件事，都需要大脑不同区域组成的大脑网络，来共同执行的。即使当我们什么都不做的时候，我们大脑也会有一个网络格外活跃。这个网络叫做默认网络。
大脑默认网络
默认网络是我们大脑一个负责自我反思、想象的网络，主要涉及的区域包括内侧前额叶、内嗅皮层，两侧的下顶叶区域，当我们做白日梦、胡思乱想的时候，这个各个脑区相距遥远的大脑网络就会特别活跃。
那么我们的意识，是由特定的脑区负责的，还是大脑整体活动的体现呢？
意识的定义，可能无论怎么表述，都比较难以理解。大概可以定义为，“知道”自己体验了什么、感觉到了什么、思考了什么。从现实的例子来描述可能更容易理解：在深层睡眠中不做梦的状态，或者深层麻醉的状态，或者陷入深层昏迷的状态，这些时候是没有意识的，在这些状态下，人不知道自己的体验、感觉或者思维。当你失去意识的时候，对你的内在感知来说，一切都消失了，什么都体验不到。而相反，人在正常清醒状态下、发呆的时候、睡觉做梦的时候，都是有意识的，因为你会知道自己当下的所知所感。所以简单的来说，意识，就是知道自己的存在，对自己存在的获悉感。
意识的产生区域
在意识的产生上，首先要来说说大脑的脑干部分。
脑干（brainstem）
脑干位于脊柱的正上方。如果这个区域被破坏了，一个人就会完全失去意识。而即使脑干只是收到一点点损伤，一个人也会在很长时间内失去意识。一个脑干受伤的病人会进入恍惚的状态，即使受到很强烈的、长时间的刺激，也只能恢复部分的意识。或者在更糟糕的状况下，脑干受损的病人会陷入长期昏迷，像睡着了一样的无意识状态，而且很难唤醒。在第一次世界大战期间和之后的一段时间，一个不同寻常的昏睡症席卷了全世界，这个昏睡症就是流行昏睡性脑炎。
昏睡性脑炎最先由神经学家ConstantinvonEconomo在年报告。这个疾病的流行，也帮助科学家和医生了解到，大脑脑干是睡眠和清醒的调节器。得了昏睡性脑炎的人，会长时间处于接近睡眠的状态，每次昏睡之间就清醒几个小时。
有很多大脑区域，虽然有非常大量的神经元和内在神经架构，和非常多的神经输入输出端。但是他们和意识并不直接相关。比如小脑。小脑的神经元数量是大脑皮层的四倍之多，也和大脑的其他区域连接紧密，但是小脑的损伤对于意识几乎没有什么影响。在最近的一个临床案例中，有个女病人，她甚至没有小脑，但是他的认知功能、意识基本和正常人没有什么差别。
和小脑相比，脑干对意识来说就重要的多了。脑干的网状激活系统和相关的神经调节系统只需要受到一点损伤，就可能让人立刻陷入失去意识的深层昏迷。但是，光有脑干，也并不能保证意识的存在。因为一些大脑皮层严重受损，但是脑干保持完整的病人，也会失去意识变成植物人。所以对人来说，脑干本身，也不是意识存在的充分条件。
大脑脑干有40多个不同的核区，每个核区都有独特的神经化学特征和作用。脑干更多的是给大脑皮层意识的存在提供充分的神经化学条件，这些神经化学物质本身并不能产生意识，但是他们让大脑皮层神经元可以处在一个足够觉醒的状态，从而有条件产生进一步的意识。
意识科学家认为，脑干、下丘脑和基底前脑这些皮层下区域不同的神经元，和丘脑、大脑皮层的神经元广泛连接在一起，使得大脑皮层不同区域之间的连接和交流更为有效，因此为意识的产生提供了重要的背景条件。不过即使是这样，皮层下区域的活动，可能也不是意识产生的必要条件。因为对睡眠的研究发现，当人们从非快速眼动睡眠中被叫醒的时候，虽然这个阶段他们的大脑皮层下负责神经调节的区域活动非常微弱，但是还是有差不多三分之一的人反馈说他们正在有意识地做梦。
箭头指向的一小片是屏状核
屏状核，是脑岛下方和壳核（putamen)上方的一片薄薄的大脑神经元群，它双向连接了大脑皮层的大部分区域。
意识神经学家克里斯托夫科赫认为这个区域和意识的存在密切相关。以往研究发现，刺激手术中人的屏状核，可以引发意识的开启和关闭。一个癫痫病人在外科手术中，他的屏状核下方的白质神经纤维被电刺激了之后，立刻变得目光呆滞望着前方，直到电刺激停止才恢复正常，而且完全不记得刚才发生了什么事。意识科学家克里斯托弗科赫最近找到新的证据，支持他的“屏状核是意识中枢”的假说。他的团队发现，小鼠大脑屏状核的神经元伸出的神经突触纤维能触及整个大脑范围，像皇冠一样包裹整个大脑。这个新的发现意味着，屏状核的神经信号或许可以同步调节整个大脑的活动，激发“意识”产生和关闭。
不过在另外一个临床案例里，一个因为单纯胞疹性脑炎而导致双侧屏状体和脑岛损毁的病人，也还是有意识的，所以屏状体是不是人脑产生意识的必要区域，也还需要后续研究的支持。
丘脑
丘脑对意识的作用，科学研究的结果也不置可否。比如有的研究发现丘脑内核损伤会导致昏迷，而持续地电刺激丘脑区域，可以唤醒一些长期昏迷的人。并且丘脑的一些核区广泛连接了大脑皮层相距遥远的不同区域。
但是另外一方面，对小老鼠的研究发现，损伤他们的丘脑之后，似乎对他们的行为和脑电并没有太大的影响。并且对一些有严重脑损伤和意识障碍的病人研究，没有观察到他们的觉醒程度和丘脑萎缩程度有正相关。而当人们经历一些睡眠幻觉的时候，他们的丘脑已经处于去激活状态了。所以总的来说，丘脑对于意识有多重要，科学家也还不知道。
除了排查了皮层下各个区域的在意识中扮演的角色，科学家也排查了大脑皮层主要感觉区和比较高级的副感觉皮层和负责执行功能的额叶对意识产生的重要性。
大脑主感觉皮层和副感觉皮层（在同色区域内，深色是主感觉皮层，浅色是副感觉皮层）
首先，意识科学家发现，主视觉皮层（V1）的激活，似乎和意识、知觉的关系不大，很多时候主视觉皮层激活了，但是一个人并没有意识到看到了东西。而副感觉皮层，则更多的和有意识的知觉有关。一方面，主视觉皮层的损伤，会导致一个人出现“盲视”现象。当他们看一样东西的时候，他们会说什么都看不到。但是如果让他们猜这样东西的一些特征的时候，他们猜中的几率又大于随机机率。但是另外一方面，当副视觉皮层的纹外区皮层受损，而主视觉皮层完好无损的时候，人会出现视野的四分之一看不到东西。这说明光有主视觉皮层，对于意识的产生也是不够的。
有不少研究发现，大脑的前额叶和顶叶区域的大脑活跃程度，会随着意识的下降，比如植物人状态，麻醉状态或者深层睡眠，而逐渐降低。但是近年来的研究认为，大脑的前额叶顶叶区域的功能，更多的和执行功能有关，而不是有意识的知觉功能。
意识科学家克里斯托夫科赫更倾向于相信，大脑皮层的后半部分，和意识的关系更密切。因为大脑皮层的后半部分，和有意识的知觉更有关，而不是前半部分的额叶和顶叶区域。比如现有的fmri技术，可以解读大脑后半部分的血氧活动信号，来还原出具体的知觉记忆内容，而前半部分大脑区域，虽然在各种任务活动中也会被激活，但是从中并不能还原出具体的知觉信号，而是更多的和注意力、任务难度有关。
为了避免清醒的时候，注意、觉醒等等机制的干扰，科学家研究了人在睡眠状态下，做梦和不做梦的大脑活动差别。因为根据我们现阶段对意识的定义，做梦的时候是有意识的，而不做梦的深层睡眠阶段是没有意识的。比较这两个状态的差异，结果发现，大脑的颞叶-顶叶-枕叶区域和意识知觉有关，并且，科学家可以根据大脑后部的高频电活动，来预测一个人梦中的知觉内容，比如在梦里看到人脸，或者运动，或者空间场景，或者语言。
并且，用跨颅磁刺激手段刺激大脑皮层的后半部分，可以让人产生一些具体的体验，比如“看到”人脸，或者觉得自己想要动手臂，而刺激前额叶就很难有这样具体体验的激活。另外一个更加证明额叶对于意识的存在不重要的例子是，那些切除额叶的病人，他们的意识仍然可以完好无损，他们甚至都不会有太大的行为改变。
一个最惊人的例子，在临床医学史上，被叫做A先生。这个A先生，是神经外科医生沃特丹尼在年的一个病人。因为A先生的大脑额叶长了一个巨大的肿瘤，所以在外科手术中，他的双侧额叶被大范围的切除了。在此之后，先生又活了19年，并且可以继续说话。最值得注意的是，A先生在这19年中在一般的场合过着一个普通人正常人的生活。一般人甚至不会注意到他有什么不同。他的确有的时候会有一些行为和他的额叶切除有关，比如孩子气的行为，缺乏行为和情绪的抑制，以及时不时地想要开玩笑。不论是A先生，还是其他和他一样接受额叶切除手术的人，他们的意识行为都没有受到损伤。他们看世界、听世界和体验世界的能力，都很好的得到了保留。
不过，毕竟自我意识和“知觉体验”还是不同的。所以，并不能排除额叶在意识中的直接作用。额叶和记忆、想象功能有关，也因为负责自我反省的大脑默认网络也包括了前额叶区域，所以有可能额叶也有自我意识有关，只是还需要更多后续的研究。
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