全球数万名处于持续性无反应状态的患者面临着一个残酷的困境:他们可能拥有意识,却被困在无法与外界沟通的躯体中。2024年发表在《新英格兰医学杂志》上的国际研究揭示了令人震惊的事实:在241名对口令指示无任何外在反应的脑损伤患者中,25%的人通过功能性磁共振成像和脑电图显示出与健康人相匹配的大脑活动。这一发现不仅改变了对意识障碍患者的临床评估标准,更引发了科学界对意识本质及其检测方法的深刻反思。

自2005年Adrian Owen团队开创性地证明一名车祸后无反应女性能通过想象打网球激活运动相关脑区以来,意识检测技术经历了近二十年的快速发展。这种被称为"认知运动分离"的现象表明,部分患者虽然无法做出行为反应,但仍能理解指令并主动配合。然而威尔康奈尔医学院神经学家Nicholas Schiff指出,此类测试门槛过高,要求受试者维持数分钟持续专注,即使健康人也会受走神和困倦干扰。在2024年研究纳入的具有可观察外部意识迹象的对照组中,仅38%通过了测试,这凸显了现有方法的局限性。

意大利米兰大学神经科学家Marcello Massimini提出的"洋葱模型"将意识检测分为四个层级。最外层是临床常规行为观察,第二层通过脑成像观察患者执行特定想象任务时的活动模式,第三层不要求主动配合而是通过呈现刺激检测神经激活。2017年一项研究向脑损伤患者播放肯尼迪总统就职演说片段,通过功能性磁共振成像在八名未显示语言理解迹象的患者中检测出四人的隐蔽意识。第四层是最隐匿的意识维度:即使大脑完全与外界隔绝无法接收任何感官输入,患者仍可能保持类似梦境的内在体验。

插图：Paweł Jońca

针对这种完全与外界隔绝状态的意识,Massimini团队正在应用经颅磁刺激结合脑电图技术,通过测量"扰动复杂性指数"来评估。在健康人群中该指数显著高于睡眠或麻醉状态,实验表明该方法有助于揭示无反应患者的隐蔽意识。这一技术已在大鼠中得到验证并显示出与人类相似的脑活动模式,为跨物种意识评估提供了可能。Massimini与艾伦脑科学研究所的Christof Koch等人联合创办的Intrinsic Powers公司,正致力于开发基于该技术的商业化工具。

动物意识研究的科学与政策进展

部分表面处于持续性无反应状态的患者，在接收到想象特定任务的指令时，会呈现出与健康人群相似的脑活动模式。来源：Adrian M. Owen

2024年4月,数十名科学家在纽约大学签署《纽约动物意识宣言》,声明其他哺乳动物和鸟类存在意识具有"有力的科学依据",而所有脊椎动物以及许多无脊椎动物存在意识"至少具有现实可能性"。这标志着科学界对动物意识认知的重大转变,并已开始产生实质性政策影响。

动物意识研究往往依赖感知能力测试,即评估动物是否具有即时情绪与感觉体验的能力。在一项章鱼实验中,研究人员发现这些动物在经历疼痛刺激后持续回避其先前偏好的隔间,当施用镇痛麻醉剂后转而选择停留在给药后所处的隔间。这种行为暗示章鱼不仅能感受即时疼痛,还能体验与之持续关联的痛苦并通过记忆与行动规避此类体验。

黑猩猩、大象及多种鸟类的行为模式表明它们可能具有各种形式的意识。来源：Anup Shah, Mark Hamblin/2020VISION/Nature Picture Library

伦敦政治经济学院Jeremy Coller动物感知研究中心主任、哲学家Jonathan Birch主导的关于章鱼、螃蟹和龙虾等动物感知能力的独立证据评估,促使这些物种于2022年与所有脊椎动物共同获得英国《动物福利法案》的加强保护。Birch指出,有越来越多证据表明动物具有感知能力,许多科学家已经开始认真看待这个话题,不再将之视为不切实际的想法。这些研究发现正在影响动物福利政策制定,证明意识研究能够对动物保护产生实质性影响。

对于人工智能系统,意识检测面临更加复杂的挑战。部分大型语言模型在被问及是否具有意识时会迅速作出回应,但研究者指出机器生成的文本不能作为意识存在的证据。莫纳什大学哲学家Tim Bayne强调,虽然言语行为和问题解决能力是生物系统意识的良好证据,但放到人工智能系统中这些特征并不足以证明其具有意识,因为这些模型通过专门模拟人类反应的算法进行训练。

2023年一群哲学家与计算机科学家发布报告,基于意识生物学基础理论提出了评估标准清单,认为若AI系统能在一定程度上模拟人脑产生意识的运算过程则可作为系统可能具备意识的线索。关键局限在于研究者尚不确定何种理论能正确阐释人类意识的产生机制。部分研究者认为现有形式的人工智能永远无法发展出内在体验,但根据整合信息理论,未来技术如量子计算机或许某天能支持某种形式的意识体验。

伦敦大学哲学家Tim Bayne与Nicholas Shea提出通过迭代优化过程建立通用意识检测方法:首先对健康成年人实施多种现有测试,成功的检测方法获得高置信度评分,随后将这些验证过的测试应用于稍有不同的群体并相应调整置信度评分,逐级推广至差异更大的群体直至延伸至非人类系统。这是一个通过收敛证据解决缺乏金标准方法难题的过程。萨塞克斯大学认知神经科学家Anil Seth指出,这些曾经略显抽象的情境正变得日益紧迫现实,科学界需要为可能出现的各种意识形式做好准备。