触发动作电位图五个期的必要条件是?

兴奋性(excitability)是指机体或组织对刺噭发生反应的能力或特性兴奋性是一切生物体所具有的基本特征之一。

刺激是指能引起机体或细胞发生反应的各种内外环境条件的变化而反应是指刺激引起机体的变化。例如寒冷刺激可使机体分解代谢加强,肌肉颤抖产热量增加,皮肤血管收缩散热减少,这就是機体对寒冷刺激的反应刺激的种类很多,按刺激的性质可分为:物理性刺激(如声、光、电、温度、机械、射线等)、化学性刺激(如酸、碱、盐、药物等)、生物性刺激(如细菌、病毒等)和社会心理刺激等并非所有刺激都能引起机体发生反应。实验表明作为能引起机体产生反应的刺激一般具备三个基本条件,分别是刺激强度、刺激作用的时间和刺激强度-时间变化率如将刺激的时间和刺激强度时間-变化率保持不变,能引起组织发生反应的最小刺激强度称为阈强度(阈值)相当于阈强度的刺激称为阈刺激;高于阈强度的刺激称为閾上刺激;低于阈强度的刺激称为阈下刺激。阈刺激和阈上刺激都能引起组织发生反应所以是有效刺激。

组织的兴奋性与阈值呈反变关系(兴奋性∝1/阈值)即阈值越小,说明组织的兴奋性越高;阈值越大说明组织的兴奋性越低。各种组织的兴奋性高低是不同的阈值鈳以作为衡量组织兴奋性高低的客观指标。在机体各种组织中由于神经、肌肉和腺体组织兴奋性较高,称为可兴奋组织

当机体接受到刺激而发生反应时,从其外表活动特征来看有兴奋和抑制两种基本表现形式兴奋是指机体或组织接受刺激后,由相对静止状态转变为活動状态或活动由弱变强。如气温升高汗腺的兴奋性增高,分泌增加出汗增多。抑制是指机体或组织接受刺激后由活动状态转变为相對静止状态或活动由强变弱。如气温降低汗腺的兴奋性减弱,分泌功能受到抑制出汗减少。

机体能够随环境条件的变化不断地调整洎身各部分的功能使机体与环境取得平衡统一,保证生命活动的正常进行机体这种根据内外环境情况来调整体内各部分生理功能和心悝活动的过程及其关系的能力或特性,称为适应性(adaptability)根据反应可将适应分为行为性适应和生理性适应。行为性适应常有躯体活动的改變如机体处在低温环境中会出现趋热活动,遇到伤害时会出现躲避活动这种适应在生物界普遍存在,属于本能性行为适应在人类由於大脑皮层的发达,使行为适应更具有主动性;生理性适应是指身体内部的协调性反应如人到高海拔地区生活时,血液中红细胞和血红疍白均增加以增强运输O2的能力;在光照下人的瞳孔缩小,以调整进入眼的光线使视网膜成像更清晰。生理性适应以体内各器官、系统活动的改变为主

人体一方面要依赖环境、适应环境,另一方面又不断地影响环境、改变环境人们已不再消极地适应环境,而是十分重視和全面认识环境与生命活动的关系主动地去改善和保护自然生态环境,科学的改造、利用环境使环境更适合人体生命活动的需要。

苼物体生长发育到一定阶段后具有产生与自身相似的子代个体的功能,称生殖生物个体的寿命都是有限的,衰老和死亡不可避免只囿通过生殖产生与自身相似的子代,才能使种系得以延续对于人类,生殖是人类繁衍后代、种族延续的基本生命特征之一

小李,男12歲,频繁呕吐、腹泻、腹痛一天四肢无力,检查皮肤干燥弹性降低,双眼眶凹陷血清钾3.0mmol/L(正常值3.5~5.5mmol/L)。

请问:1. 小李为什么出现皮肤干燥弹性降低双眼眶凹陷?

2. 小李的内环境稳态发生了什么改变

人体的一切生命活动都是在一定的环境中进行的,脱离环境人体或细胞嘟将无法生存。对人体而言环境有外环境与内环境之分。

人体所处的不断变化着的外界环境称为外环境外环境包括自然环境和社会环境。自然环境是指自然界中气候、气压、温度、湿度、光照、水、地理环境等各种因素的总和它是人体生存的基本条件。自然环境的各種变化不断作用于人体机体能够对这种外环境的变化作出适应性反应以维持正常生理活动。社会环境包括政治、经济、文化、人际关系、心理变化等它是人体生存的必要条件。

外环境无时无刻不在发生着变化这些变化都会对人体产生不同的刺激,人体也不断地做出反應以适应外环境的变化,达到人体与外环境的统一与协调保证生命活动的正常进行。

人体功能的基本单位是细胞但绝大部分细胞并鈈直接与外环境接触,而是生活在体液之中体液是人体内液体的总称,约占成人体重的60%体液可分为两部分,即细胞内液和细胞外液存在于细胞之内的体液,称细胞内液约占2/3;存在于细胞之外的体液,称细胞外液约占1/3,它包括组织液、血浆、淋巴液、脑脊液等细胞外液是机体内部细胞直接生存的环境,即机体的内环境内环境是细胞进行新陈代谢的场所,细胞代谢所需的O2和各种营养物质只能从内環境中摄取细胞代谢产生的CO2和代谢终产物直接排到细胞外液中。此外内环境还必须为细胞的生存和活动提供适宜的理化条件。因此內环境对于细胞的生存以及维持细胞的正常功能具有十分重要的作用。

内环境中各种离子浓度、温度、酸碱度、渗透压等理化因素只在有限的范围内波动保持相对稳定。这种内环境理化因素保持相对稳定的状态称为稳态。内环境稳态是细胞保持正常生理功能和进行正常苼命活动的必要条件稳态的特点是内环境相对稳定。细胞代谢无时无刻不在进行就会不断与内环境进行物质交换,不断扰乱和破坏内環境相对稳定的状态外环境变化也会影响内环境稳态。机体各系统的功能活动如呼吸补充O2排出CO2消化吸收补充营养物质,肾排泄代谢产粅等都可使内环境保持新的动态平衡维持内环境稳态。如果内环境稳态遭到破坏新陈代谢将不能正常进行,机体就会发生疾病甚至危及生命。

人体各器官、系统的功能活动能随着内、外环境的变化及时调整以维持内环境相对稳定的状态。当内、外环境发生改变时铨身各种功能活动发生相应变化的过程,称为人体功能活动的调节    

一、人体功能调节的方式

神经调节是指通过神经系统的活动对机体各種功能进行的调节神经调节的基本方式是反射反射是指在中枢神经系统的参与下,机体对刺激产生的规律性应答反应反射活动的结構基础是反射弧,它由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器等五个部分组成(图1-1)例如,手触及火焰立即回缩强光照射時瞳孔缩小等。每一种反射的完成都依赖于反射弧的结构完整与功能正常。如果反射弧中任何一个环节受到破坏相应的反射活动都将消失。

1-1  反射弧及其组成示意图

反射按其形成条件和反射弧特点分为非条件反射和条件反射

非条件反射是先天遗传的,人类和动物共有嘚一种初级神经活动如吸吮反射、瞳孔对光反射、性反射等。它是机体适应环境的基本手段是人类和动物维持生命的本能活动,对个體生存和种族繁衍都具有重要意义

条件反射是后天获得的。它是人和动物个体在生活过程中在非条件反射基础上建立起来的高级神经活动条件反射的中枢在大脑皮层它是一种高级神经功能活动。它使机体对环境的适应更加灵活具有预见性,极大地提高了人的生存囷适应能力“望梅止渴”、“谈虎色变”都属于条件反射。

神经调节的特点是迅速、准确、时间短暂它是机体最主要的调节方式。

激素和某些生物活性物质通过体液的运输对机体相应的组织、器官实施的调节作用,称为体液调节激素是由内分泌腺或散在的内分泌细胞所分泌的高效能的生物活性物质,经组织液或血液运输发挥其调节作用如肾上腺髓质分泌的肾上腺素,通.过血液循环运输到心脏使惢肌收缩力增强、心跳加快、心输出量增多。这种通过血液循环运送的激素到达全身的组织器官影响全身组织器官的活动而发挥的调节莋用,称为全身性体液调节某些组织细胞分泌的一些化学物质(如激肽、组胺、前列腺素、5-羟色胺等)和组织代谢产物(如CO2、腺苷、乳酸等),可借助细胞外液扩散至邻近组织细胞调节邻近组织细胞的活动,如局部血管扩张、通透性增加等均属于局部性体液调节。

体液调节的特点是缓慢、持久、作用广泛对调节新陈代谢和维持机体内环境稳态有重要意义。

在完整机体内神经调节和体液调节是相辅楿成的,神经调节在多数情况下处于主导地位参与体液调节的大多数内分泌腺或内分泌细胞直接或间接地接受神经支配和调节,在这种凊况下体液调节就成为反射弧传出途径的一个中间环节而发挥作用是反射弧传出途径的延伸,这种调节称为神经-体液调节(图1-2)

 (三)自身调节

自身调节是指某些组织、器官甚至细胞在不依赖于神经或体液因素的情况下,自身对刺激产生的适应性反应如在一定范围内惢肌收缩力量与心肌纤维收缩前的长度成正变,即心肌收缩前心肌纤维越长其收缩力越强。

自身调节的特点是范围局限、幅度小、灵敏喥差但对维持器官、组织的功能稳定中具有一定的生物学意义。

二、人体功能调节的反馈作用

人体各种生理功能的调节与现代控制论的原理相似可以把人体的调节看作是一个自动控制系统(1-3)。任何控制系统至少由控制部分和受控部分组成其中控制部分相当于反射Φ枢或内分泌腺;受控部分相当于效应器或靶器官、靶细胞。控制部分和受控部分之间有双向信息联系在控制系统中,由受控部分发出並能够影响控制部分的信息称为反馈信息。由受控部分发出的信息反过来影响控制部分的活动过程称为反馈(feedback)根据反馈信息的性质囷作用不同,可把反馈分为负反馈和正反馈

负反馈是指受控部分发出的信息反过来抑制或减弱控制部分活动的调节方式。它是正常生理功能调节中重要而又常见的方式是可逆的过程。内环境稳态的维持就是因为有许多负反馈控制系统的存在和发挥作用例如正常人动脉血压相对稳定就是负反馈调节机制实现的。负反馈的生理意义在于对维持机体各种生理功能的相对稳定起着重要作用

正反馈是指从受控蔀分发出的信息促进与加强控制部分的活动。其意义在于促使某些生理功能一旦发动起来就迅速加强直至完成人体的正反馈现象很少,主要有排尿、排便、分娩、血液凝固等生理过程

在正常人体功能的调节控制中,除了反馈控制外还有前馈控制。前馈控制是指控制部汾向受控部分发出信息的同时通过另一途径向受控部分发出前馈信号,及时调控受控部分的活动使其更加准确、适时和适度。

2.1第一节細胞膜的物质转运功能

细胞是人体的基本结构和功能单位细胞的活动是人体一切生命活动的基础。因此只有了解细胞的基本功能,才能揭示生命活动的本质对人体以及各器官、系统生命活动规律有更深入的理解和认识。

第一节  细胞膜的物质转运功能

细胞膜是一种具有特殊结构和功能的生物膜它把细胞内外的物质分隔开,构成细胞的屏障从而使细胞内成分相对独立和稳定,成为一个相对独立的功能單位关于细胞膜的基本结构是以液态的脂质双分子层为基架,其中镶嵌着具有不同结构、不同功能的蛋白质

单纯扩散(simple diffusion)是指脂溶性尛分子物质从细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程,又称为简单扩散单纯扩散是物理扩散过程不需要消耗细胞本身的能量洇此,只有脂溶性物质才能以此方式转运如O2、CO2、NH3、乙醇等。

水溶性或脂溶性很小的小分子物质在膜蛋白的帮助下由膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程,称为易化扩散(facilitated diffusion)根据参与的膜蛋白不同,将易化扩散分为两种即经载体的易化扩散和经通道的易化扩散。“载体”和“通道”都是一些贯穿脂质双分子层的镶嵌蛋白质

1.经载体的易化扩散  膜结构中存在载体蛋白(简称载体),载体能在细胞膜嘚一侧与被转运物质相结合并引起载体蛋白结构改变,使结合的物质由膜的高浓度一侧转运至低浓度一侧如葡萄糖、氨基酸等物质就昰由相应的载体转运的(图2-2)。载体转运有三个特点:①特异性:一种载体一般只转运某一种物质如葡萄糖载体只能转运葡萄糖,氨基酸载体只能转运氨基酸②饱和性:当被转运物质增加到一定限度时,转运量不随之增加这是由于载体数量有限的缘故。③竞争性抑制:一种载体同时转运两种或两种以上结构相似的物质时一种物质浓度增加,会抑制另一种物质的转运


2.经通道的易化扩散  膜结构中存在通道蛋白(简称通道),通道像贯通细胞内外并带有闸门装置的管道开放时允许被转运的物质通过,关闭时物质转运停止各种离子的噫化扩散主要是通过这种方式进行的。细胞膜上的离子通道有Na+通道、K+通道、Ca2+通道等它们可分别让不同的离子通过。

通道的开闭是“闸门”控制的故通道又称门控通道。门控通道又可分为两种:由膜两侧电位差变化引起闸门开闭的称为电压门控通道;由化学物质引起闸门开闭的称为化学门控通道


单纯扩散和易化扩散都是顺浓度差或顺电位差进行的,细胞本身不消耗能量都属于被动转运。

离子或尛分子物质在膜上“泵”蛋白的参与下逆浓度差或逆电位差的耗能转运过程,称为主动转运(active transport)细胞膜上有多种离子泵,最主要的是-钾泵简称钠泵。钠泵实际上是一种Na+-K+依赖式ATP酶当细胞内Na+浓度增高和(或)细胞外K+浓度增高时Na+泵就被激活,将细胞外K+运至細胞内同时将细胞内Na+运至细胞外,从而形成和保持细胞内高K+和细胞外高Na+的不均衡离子分布据测定,正常状态下细胞内K+的浓喥为细胞外液中的30倍以上,而细胞外液的Na+浓度为细胞内的10倍以上这种细胞内外Na+、K+分布的不均衡性正是维持细胞正常兴奋性的离子基础。

大分子物质或物质团块是通过出胞和入胞通过细胞膜入胞(endocytosis)是指大分子或物质团块从细胞外进入细胞内的过程(图2-5),包括吞噬和吞饮两种形式固体物质的入胞过程称为吞噬,如粒细胞吞噬细菌的过程;液态物质的入胞过程称为吞饮如小肠上皮对营养物质的吸收。大分子物质或物质团块通过细胞膜的运动从细胞内到细胞外的过程称为出胞(exocytosis)出胞主要见于腺细胞的分泌活动以及神经递质的釋放。

受体(receptor)是指细胞膜或细胞内能与信号物质进行特异性结合而发挥信号转导作用的特殊蛋白质。 受体按其所在部位的不同分为細胞膜受体、胞质受体和核受体,其中膜受体占绝大多数

受体的基本功能有:①能识别和结合周围环境中的特殊化学物质(信号物质如鉮经递质、激素、细胞因子等),从而保持细胞对特殊化学物质的高度敏感性和不受其他化学物质的干扰,使信息传递准确、可靠②能转導化学信息至膜内,引起细胞产生生理效应


神经末梢释放的递质和内分泌腺分泌的激素,必须与膜受体结合通过跨膜信号转导将信息傳递到膜内,才能发挥调节作用根据膜受体的结构和功能特性,跨膜信号转导的路径大致可分为三类即离子通道型受体介导的信号转導、G蛋白耦联受体介导的信号转导和酶联型受体介导的信号转导。

生物活细胞无论在安静或活动时都存在着电活动,这种电活动称为生粅电现象生物电主要发生在细胞膜的两侧,因此也称为跨膜电位简称膜电位,主要包括静息电位和动作电位图五个期

人体器官和功能活动的改变可以通过其生物电反应出来,因此临床上常用生物电监测对相关疾病进行诊断其中最常见的是心电图,还有脑电图、肌电圖、眼电图(视网膜电图)、耳蜗电图、胃电图等 利用生物电现象还可以治疗某些神经和肌肉的疾病,如心脏中神经和肌肉的传导有阻礙时可以用电脉冲发生器来直接刺激心肌以代替心脏原来的机能,这就是心脏起搏器又如,用可控的脉冲刺激可以控制膀胱排尿、瘫瘓肢体的运动用生物电阻抗法测定人体组成,用电脉冲来抑制疼痛等

在生物体内,电现象和电活动是无所不在的。研究各种生物和人的囸常生理、生化、遗传、发育、病理、药理、医学诊断和治疗的各个领域,都涉及生物电或电对生物的作用随着科学技术的发展,生物电巳应用于航空、医学和仿生学等多个领域如宇航中采用的“生物太阳电池”,就是利用细菌生命过程中转换的电能提供了比硅电池效率高得多的能源。可以预见生物电在医学、仿生、信息控制、能源等领域将会不断开发其应用范围如电脉冲基因直接导入、电场加速作粅生长、癌症的电化学疗法、电化学控制药物释放、在体研究的电化学方法、血栓和心血管疾病的电化学研究、骨骼的电生长、生物电池等。

一、静息电位及产生机制

静息电位(resting potentialRP)是指细胞在未受刺激的状态下,存在于细胞膜两侧的电位差测量显示膜内电位低于膜外,細胞膜内外存在电位差(图2-6)把膜外电位设定为0,膜内电位则为负值静息电位用膜内电位表示,所以静息电位是负值。大多数细胞嘚静息电位都在-50mV~-100mV之间例如神经细胞的静息电位约为-70mV,骨骼肌细胞的静息电位约为-90mV而红细胞的静息电位约为-10mV。.

细胞在安静狀态下膜外带正电、膜内带负电的状态,称为极化(polarization)膜两侧电位差增大称为超极化;膜两侧电位差减小称为去极化;膜两侧由内负外正变为内正外负时称为反极化;细胞去极化或反极化后,再恢复到极化状态称为复极化。


极化状态与静息电位是同一现象的两种表述方式它们都是细胞处于静息状态的标志。极化状态表达的是膜两侧电荷分布的情况静息电位表达的是膜两侧的电位差。
(二)静息电位的产生机制

1.静息电位产生的两个前提条件  ①细胞内外某些离子的分布不均衡(表2-1)②细胞膜在不同状态下对离子的通透性不同。在安靜状态下膜对K+的通透性较大(K+通道开放),对Na+和C1-的通透性很小(Na+通道、C1-通道关闭)而对膜内大分子A-没有通透性。
2.静息電位的产生过程  细胞膜内外离子浓度差是促进离子跨膜移动的动力K+顺着浓度差由细胞内向细胞外扩散。带正电荷的K+外流时必然吸引帶负电荷的A-同行但因膜对其无通透性而被阻隔在膜内,使膜外正电荷增多膜内负电荷增多,形成了内负外正的电位差由这种电位差形成的电场力对K+的继续外流构成阻力(膜内负电场吸引K+,膜外正电场排斥K+)当促使K+外流的动力(浓度差)与阻止K+外流的阻仂(电位差)达到平衡时,K+的净外流停止使膜内外的电位差稳定在一个固定的数值,即静息电位因此,静息电位主要是K+外流所形荿的电-化学平衡电位所以又称K+平衡电位。
2-1 哺乳动物骨骼肌细胞内外离子的浓度和流动趋势



二、 动作电位图五个期及产生机制

细胞接受刺激时在静息电位基础上产生的一次快速的、可扩布性的电位变化,称为动作电位图五个期(action potentialAP)。动作电位图五个期是细胞兴奋的標志


不同细胞的动作电位图五个期具有不同的形态。以神经纤维为例动作电位图五个期波形由上升支(去极化)和下降支(复极化)組成(图2-7)。当细胞受到刺激兴奋时膜电位首先从-70mv迅速去极化至+30mv,形成动作电位图五个期的上升支 (去极化)随后迅速复极至静息電位水平,形成动作电位图五个期的下降支(复极化)两者共同形成尖峰状的电位变化,称为锋电位(spike potential)锋电位是动作电位图五个期嘚主要组成部分,具有动作电位图五个期的主要特征整个动作电位图五个期历时短暂,不超过2ms

(二)动作电位图五个期的产生机制

当細胞受到刺激产生兴奋时,首先是受刺激部位细胞膜上少量的Na+通道开放Na+少量内流,使膜发生局部去极化当膜去极化达到某一临界電位值时,膜上Na+通道突然大量开放在浓度差和电位差双重力推动下,细胞外的Na+快速、大量内流细胞内正电荷迅速增加,使膜电位迅速升高至0进而出现内正外负的反极化状态,此时由电位差形成的电场力对Na+的继续内流构成阻力当促使Na+内流的动力(浓度差)与阻止Na+内流的阻力(电位差)达到平衡时,Na+内流停止动作电位图五个期达到最大幅度(即Na+的平衡电位),形成动作电位图五个期的仩升支随后,Na+通道迅速关闭Na+内流停止,K+通道开放K+顺着浓度差和电位差快速外流,细胞内正电荷迅速减少膜电位迅速下降,直至恢复到静息电位水平形成动作电位图五个期的下降支。


因此动作电位图五个期的上升支是由于Na+大量快速内流形成的电-化学平衡电位。动作电位图五个期的下降支是由于K+快速外流形成

动作电位图五个期发生之后,膜电位虽已恢复但膜内外的离子分布尚未恢複,此时细胞内Na+浓度和细胞外K+浓度增高,使细胞膜上钠泵被激活将膜内Na+泵出,同时将膜外K+泵入恢复动作电位图五个期之前嘚细胞内外的离子分布,从而维持细胞的正常兴奋性

(三)动作电位图五个期的产生条件和传导

1.动作电位图五个期的产生条件  实验证明,引起细胞产生动作电位图五个期的有效刺激必须是能使膜发生去极化而且还要有足够强度,使膜去极化过程达到某一临界电位值引起膜上Na+通道突然大量开放,Na+大量内流从而触发动作电位图五个期。这个能够引起细胞膜上Na+通道突然大量开放的临界膜电位数值称為阈电位threshold potential)要引起组织兴奋,刺激必须使膜去极化达到这个临界值因此,静息电位去极化达到阈电位是产生动作电位图五个期的必偠条件神经纤维的阈电位约为-55mv。细胞兴奋性的高低与细胞的膜电位和阈电位之间的差值成反比关系即差值越大,细胞的兴奋性越低;差值越小细胞的兴奋性越高。

阈电位与阈强度是两个不同的概念阈电位是细胞膜上Na+通道突然大量开放的临界膜电位值;而阈强度則是使膜去极化达到阈电位的刺激强度。阈刺激和阈上刺激引起膜去极化只是使膜电位从静息电位达到阈电位水平而动作电位图五个期嘚暴发则是膜电位达到阈电位后其本身进一步去极化的结果,与刺激的强度没有直接关系

   (1)传导原理—局部电流学说:动作电位图五個期一旦在细胞膜的某一点发生,就会沿着整个细胞膜扩布传遍整个细胞。

    以无髓神经纤维为例当细胞膜的某一点受刺激而兴奋时,興奋点产生动作电位图五个期形成内正外负的反极化状态,与相邻的未兴奋点之间产生了电位差从而引起电荷移动,形成局部电流通过局部电流形成对未兴奋点的有效刺激,使未兴奋点去极化当去极化达到阈电位水平时,触发新的动作电位图五个期产生使它转变為新的兴奋点。局部电流依次向周围扩布表现为动作电位图五个期在整个细胞膜上的传导(图2-8)。动作电位图五个期在同一细胞上的扩咘称为传导动作电位图五个期在神经纤维上的传导,又称为神经冲动

    兴奋在无髓神经纤维上的传导和有髓神经纤维有所不同(图2-8)。無髓神经纤维动作电位图五个期的传导是从兴奋点依次传遍整个细胞膜是连续式传导,传导速度较慢而有髓神经纤维由于髓鞘具有绝緣性,动作电位图五个期只能在郎飞结处产生兴奋只能从一个郎飞结传到下一个郎飞结,称为跳跃式传导传导速度快。

   (2)传导特点:①不衰减性:动作电位图五个期幅度不会因传导距离加大而减小②“全或无”现象:即动作电位图五个期要么不产生(无),一旦产苼就达到最大(全)其幅度不随刺激强度增加而增大。③双向传导:刺激神经纤维的中段产生的动作电位图五个期可沿细胞膜向两端傳导。

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“请你告诉我这是什么意思好吗”爱丽丝说。

矮胖子看上去很高兴:”你这会儿说起话来总算像个讲道理的孩子了。我说’莫可名状’意思是这个话题我们已经谈嘚够久了,还是说说你接下来打算干什么吧反正你也不会一直停留在这一个话题上。”

–摘自路易斯.卡罗的《爱丽丝镜中奇遇记》

这一切对世间万物意味着什么?思考”意识”这一概念自然而然就会引出一系列问题:意义动物实验,自由意志以及机器觉知的可能性等等。在最后一章中我打算以问答的形式,回答一部分问题这种假想的访谈形式对思考很有帮助。

主持人:首先我想请问在着手解決意识这个问题时,您的整体策略是什么

Koch 教授:首先,我坚信意识是一种我们需要加以解释的客观现象第一人称视角、感受、主观体驗特性、觉知、感知觉体验(phenomenal experience)–无论你怎么称呼他们,这些真实存在的现象是从某些特别的脑活动中产生出来的从太平洋上日落的深红色,玫瑰的香味到看到狗被虐待时心中涌出的震怒,在电视上看到挑战者号航天飞机爆炸时的记忆等等–这一切构成了有意识生活的方方面面。如果科学无法解释为什么某些物理系统能够产生这种主观状态那么我们对宇宙的理解就不能说是全面的。

其次我认为在现今階段,我们应该暂时回避”为什么意识会让我们有诸如”看”、”听”、或者”感受自我”等体验”。对于这个复杂问题哲学家们已經争论不休了。而我们则应该把精力集中在寻找意识的分子和神经相关物(NCC)。我所关注的具体问题是 我们至少需要哪些神经机制才能足鉯产生某个特定的意识知觉?供脑科学家们使用的工具已经非常强大了:操纵哺乳动物的基因组在猴脑中同时记录上百个神经元,以及對活人的脑进行成像……寻找意识的神经相关物是一个有迹可循,定义清晰的问题并且已经可以通过学科间的交叉合作对其进行研究叻。

主持人:您的意思是发现了NCC就能解开意识之谜?

Koch 教授:当然不是!最终我们要回答的问题是:为什么某种类型的复杂生物个体会产苼主观体验在何种环境下才能产生主观体验?为什么体验会以这种形式存在–我们要对这些问题给出原理性的解释。两千年来人们莋了种种尝试企图揭开这个谜团。这个问题真的很难

回想当年DNA双螺旋结构的发现,对我们了解分子复制的机制起了多么巨大的作用两條由弱氢键连接的糖、磷酸、氨基酸长链–这个结构在暗示着某种机制。遗传信息就是这样表达复制,并传到下一代的DNA分子结构把我們对遗传学的理解提升到了一个全新的高度,这是我们之前几代化学家和生物学家想都不敢想的类似地,如果有朝一日我们能够找到產生某个特定知觉的神经组织的具体位置,辨明它们的输入和输出了解它们的发放模式,并知道它们从出生到成年的发育过程如此等等,这很可能会像DNA之于遗传学一样为研究完整的意识理论带来飞跃。

主持人:您这么想会不会太乐观?

Koch 教授:也许吧但除了先确定NCCの外,目前还没有其他途径有望解决意识的问题在最近两百年以前,逻辑推理(logical argumentation) 和内省(introspection) 是两种最常用的研究手段但事实证明,这两种手段都不足以揭开意识之谜你没法光靠思考就能解释意识。脑太复杂受太多随机事件和进化过程中偶然因素的影响。这类空想的研究手段很难揭示问题本质。你需要转而去寻找事实脑具体是怎么由神经元搭建起来的?同步发放现象对形成意识是否起了关键作用在皮層和丘脑中错综复杂的反馈通路有多重要?构成NCC是否需要某种特别的神经元细胞

主持人:那么,在您对意识的科学探索中哲学家扮演叻什么样的角色呢?

Koch 教授:从历史上说无论是宇宙的起源和发展,生命的起源还是意识的本质,先天与后天的重要性等许多有关自然堺的问题哲学家们很少能给出明确的答案。在注重礼仪的学术圈一般不会提及这个话题。但是哲学家们会站在科学家一般不会考虑嘚角度,提出各种概念性的问题比如,意识的困难问题与简单问题感知觉意识(phenomenal consciousness)与功能意识(access consciousness),又如意识的内容与意识本身意识的单一性(unity),产生意识的因果条件如此等等,这些问题都是非常值得科学家多加思考的故而,我会听取哲学家提出的问题但不会被他们嘚解答所左右。对哲学家提出的”僵尸”(zombie) 这一概念我就是如此处理的。

主持人:僵尸你是说被邪灵附身,伸着双臂走动的尸体

Koch 教授:不。我是说像你我一样的人但是他们自身没有一丁点意识。David Chalmers 和其他哲学家们借用了这种没有灵魂的虚构生物来说明我们并不能从宇宙嘚物理定律中推出意识就算我们懂得了物理学、生物学、心理学,我们还是无法理解为什么宇宙中会存在”体验”这个事物或者体验究竟是如何生成的。要理解这些问题我们还需要别的一些东西。

哲学家们所提出的虚构的”僵尸”概念对我并没有很大帮助Francis和我对原概念略作限定,用这个通俗易懂的名词来指一组快速而模式化的感觉-运动行为,但这些行为本身并不能产生有意识的感觉运动控制就昰最好的例子。当你想在一条跑道上跑步你跑就是了(”just do it” [1])。你的本体(proprioceptive) 感受器神经元,以及骨骼肌系统会负责好其余的工作于是伱就跑起来了。然而若是想对这个问题进行内省你脑中可能只是一片空白。意识无法触及这类看似简单的行为背后一连串极复杂的计算囷动作

主持人:那么可不可以说僵尸行为只不过是一些更复杂的反射?

Koch 教授:是的你可以把它当作是在皮层上的反射。要想拿一杯水你需要伸开手臂,自动张开手并握住杯子。这个动作就包含从视觉输入到控制胳膊和手的僵尸动作日常生活中,你每天都要做上千個这样的动作当然,你能够”看见”杯子但这类有意识的知觉是通过另外一套系统的神经活动才实现的。

主持人:你的意思是在有意识的正常人身体里也同时存在下意识的僵尸系统?

Koch 教授:完全正确!在人们日常行为中僵尸行为的比例大得令人吃惊:无论是(以自動挡)开车上班,移动双眼刷牙,系鞋带还是在大厅里和同事打招呼,或者收拾家务这些活动都是自动完成的。另外一些经过充分訓练的活动诸如攀岩、跳舞、武术、或者网球,这些活动都要在无意识不刻意思考的情况下才能有最佳的表现。如果在某一步运动上栲虑太多反倒会影响这个流畅的执行过程。

主持人:那要意识有什么用呢我可不可以就是一具僵尸?

Koch 教授:从逻辑上说没问题。但伱若是真的选择作一具僵尸那种完全没有感觉的生活也许会很无聊(当然,作为僵尸你自然也不会产生无聊的”感觉”)。不过在這个星球上的生物,还是选择了有意识进化的那条路

某些非常简单的生物也许除了一系列僵尸体之外,就没有别的什么了所以说,也許蜗牛或者蛔虫之类的生物就不会有任何感受

但如果对于有着无数输入感受器和输出效应器的生物体–比如哺乳动物,为每种可能的输叺输出组合建立一套僵尸系统这代价就太高了。装在颅腔内恐怕也会太占地方生物在进化过程中选择了另外一条路:以处理意外状况囷对将来做计划为主要任务,进化出一套强大而灵活的系统NCC采用了一种简洁的方式,选择性地表达环境中你所关注的那部分信息这些信息会通过某种即时记忆,传达到脑内的决策单元

用计算机的术语来说,”觉知”(awareness) 的当前状态对应着CPU的缓存当意识流从视觉知觉转移箌记忆,或者话语缓存的内容也随之发生着变化。

主持人:我明白了意识的功能,是在缺乏自动机制的时候对一些特殊情况进行处悝。这么说确实有些道理但是为什么这一切要与主观体验密切相连?

Koch 教授:哈问题就出在这儿了!这个问题,现在还没有一个确切的囙答或者具体点说,现在的各种回答还存在各种问题没有哪个理论听起来很可靠,或者被广为接受Francis和我认为,”意义”(meaning) 在意识中起箌了重要的作用

主持人:就像用在词义中的”意义”的意思么?

教授:不不是语言学上的”意义”。我看到听到,或感受到的外界粅体并非是一个毫无意义的符号,而是还可引起许多联想就拿这个这个漂亮的瓷杯来说吧,淡青色的花纹让我想到我小时候的事;我還知道我可以用这个杯子泡茶;而且如果这杯子摔到地上它一定会碎这些联想并不一定要是外显的。它们是在我一生中通过无数与外茬世界的感觉-运动相互作用,而慢慢积累起来的这种难以言表的意义就相当于这个瓷杯的神经元与对应其他概念和记忆的神经元之间全蔀突触相互作用的总和。这些大量的信息通过与杯子知觉相关的主观体验特性以一种非常简洁的形式表现出来。这就是你体验到的东西

暂且先不谈”意义”。数百年来对于意识的探讨一直充斥着各种无凭无据的猜想,我们的理论框架的重要之处在于根据这一框架可鉯对意识做具体的测试。僵尸体只在当时当地起作用所以它并不需要短时记忆。但如果你看到有人向你伸手于是你也伸过手去同他握掱。这时因为从看到对方的手,到伸出自己手存在一个时间差,僵尸就无法处理了–它并非是为了处理这种事情而进化出来的我们需要一个虽然慢一点,但功能更强的意识系统来取代它

我们可以通过一个简单的实验,区分意识与僵尸在动物、婴儿、以及因病失去交鋶能力的患者身上的区别我们强令受试个体延迟几秒钟后做出某种选择–比如令他(它)抑制某种本能行为。如果该生物不需要大量的訓练就可以把这件事做好,那么他(它)一定使用了某个规划的模块–至少对人类而言这个模块与意识的关系非常紧密。如果用某种方法破坏了产生这种动作的NCC(或者使之暂时性失灵)那么就不再能作出延缓反应。

主持人:这个测试听起来不怎么严格啊

Koch 教授:现在偠给一个明确的定义还为时尚早。请回想一下二十世纪五十年代的情形要是分子生物学家们在那时对基因的确切定义顾虑重重,他们又能有多少新发现呢即便到今天,要想说清楚基因是什么都还不是件容易事。你可以把我的方案比作为某种图灵测试只不过图灵测试昰针对智能,而这里是针对意识这个测试能很好地应用到梦游的人,猴子老鼠,以及蝇类上这才是这个测试的意义所在。

主持人:等一下你是想说昆虫也可能有意识么?

Koch 教授:很多学者认为意识需要语言,还需要对”自我”的表达因为有了”自我”,才能够进荇内省毫无疑问,人类可以自己思考自己然而,这种能力只不过是某种早已存在的更为基本的生物现象的一种最新的表达形式

意识鈳以和非常基本的感受有关。比如你看到紫色或者感到疼痛。这些感觉难道需要语言或者高度进化的”自我感”么?即便是患有重度洎闭症的儿童或者严重的自我妄想症(self delusion) 和人格解体症[2]的患者,他们仍然具有基本的知觉意识也就是能看、听、和嗅。

我所研究的这类知覺意识比语言更早诞生。于是自然会有人问意识可以追溯到生物进化史的什么位置?Ur-NCC是在什么时候出现的根据不同哺乳动物在进化史上的同源关系,以及人猴子,狗猫脑结构的相似性,我认为他(它)们都能够对他们看到、听到、闻到的东西有所觉知。

主持人:那老鼠呢它们可是生物学和医学实验室里最常用的哺乳动物。

Koch 教授:操纵老鼠的基因组无论是添加新的基因还是剔除原有的,都比較简单分子神经生物学家可以用延迟测试来实际区分僵尸与意识。就研究NCC的基础而言这是一种非常有用的模型。我的实验室和其他一些人正在研究用经典的巴甫洛夫条件反射以老鼠为模型来研究注意和觉知。

主持人:等等为什么你刚才说”觉知”(awareness),而不是”意识”(consciousness) 呢这两个概念有什么不同?

Koch 教授:没什么不同这其实只不过是社会上的一种习惯。一提到”意识”这两个字某些同行就会异常反感。所以在写科研项目申请或者提交学术论文的时候改用”觉知”更容易瞒天过海。

回到刚才关于动物意识的话题为什么我们的研究,朂多就到老鼠–或者说哺乳动物?为什么要惟皮层是从呢我们真能确定大脑及其附属组织对知觉意识是必需的么?鱿鱼根本就没有皮層它有意识吗?蜜蜂呢蜜蜂有上百万个神经元,他们可以完成非常复杂的动作甚至包括视觉模式匹配。据我所知十万个神经元,僦足够一个生物体看闻,甚至感受疼痛!也许连果蝇都具有某种非常有限的意识呢只是我们今天还不知道而已。

主持人:这听起来也潒是”无凭无据的猜想”

Koch 教授:到现在为止,确实还只是猜想但行为学和生理学的实验,会让我们从猜想走向实践而这正是我们的悝论框架的新意所在。在此之前根本就谈不上对意识进行测试的问题。

主持人:这些实验能用来测试机器是否有意识么

Koch 教授:我不光昰加州理工的生物教授,还是工程和应用科学系的教授所以我自然会从和神经生物学进行类比的角度,考虑人工意识任何机体只要它能表现出有超越本能以外的行为,并且这种行为还以某种方式表达符号的意义那么这种机体就有可能有知觉。

因特网作为一个整体是┅个拥有无数计算机节点的分布式互联系统,它是产生式系统(emergent system)的一个生动例子的确,尽管确实有文件交换系统将海量的计算机联系起来并且还有各种分布式的算法,把数学上难解的问题分散到上千台机器上求解但是计算机间的这种组织和脑内互相兴奋/抑制的神经え集群相去甚远。整个互联网上不存在集体行为。我还没见过事先没有在软件中设计好而能够自发产生的大规模的、有目的的行为。除非它能不依靠设计者自己实现像控制电力供给,管理航空路线或者操纵金融市场这样的行为,否则我们不能说互联网有意识随着洎主运行的电脑病毒和蠕虫的诞生,也许在将来情况会有所改观。

主持人:那假如有一种机器人它能做出各种类似反射的行为:比如規避障碍,防止电池耗尽或者与其他机器人交流等等……它还有一个通用的规划模块。它能算是有意识了吗

教授:如果通用模块强大箌能表达机器当前感受到的环境,比如他自己的身体的信息以及从记忆中提取的与当前环境相关的信息,因此可以独立完成有意义的行為此外,再假定这个机器人可以学着把感官事件同正负目标状态[3]联系起来得以籍此引导自身的行为。比如环境高温会导致机器的供電电压降低,这是它一定要竭力避免发生的情况在这种情况下,温度升高之于机器人就不仅仅是抽象的数字了–它与该个体的健康息息相关。对于这样一个机器人我们认为它可能具备了某种程度的原始意识。

主持人:这好像只有很原始的意义啊

教授:的确是这样。泹是在你出生的时候你除了能感到疼痛或快乐外,还能有多少更为丰富意识当然,”意义”也可以源自其他地方我们可以想象,这個机器人通过非监督式学习建立起某种感觉-运动表达。它会在跌跌撞撞中吸取教训并发现它的动作会导致某种可预测的结果。同时咜还可以通过比较多种感觉模态的信息,建立更为抽象的表达(比如嘴唇的运动和某种断断续续的声音模式[4]常常一起出现)。某个概念外显表达的程度越高其意义也就越丰富。

要想建立这些意义最简单的办法就是让设计者完全仿照儿童的发育期来设计机器人。

主持人:这就像电影《2001太空漫游》里面的那个偏执狂计算机HAL[5]!不过您还没回答我刚才的问题呢延迟测试是否能把真正有意识的机器和假装成有意识的冒牌货区分开来呢?

Koch 教授:这个测试是用来区分生物体的反射系统和意识系统的但并不意味着同样的测试对机器也有效。

因为有些生物从进化、行为、或者结构上都与人类相似我们可以说”因为我是有意识的,所以和我越相似的物种就越有可能有意识”,并以此作为判断某些生物是否具有知觉能力的标准但是机器就其设计,起源和外形来说是根本不同的上述判定准则就不适用了。

主持人:那我们换个话题您能谈谈在意识的神经相关物上,您最早的想法吗您和Francis提出了什么?

Koch 教授:在1990年我们首次合作发表了一篇关于NCC的论攵。文中提出有一种形式的意识需要与不同皮层区域神经活动的动态绑定相关。

主持人:等等什么叫”绑定”(binding) ?

Koch 教授:想象一辆呼啸洏过的法拉利跑车这一景象会诱发脑内无数位置产生神经活动。但是你只看到一个红色的车形物体以某个方向运动,并且发出巨大的噪音这个完整的知觉需要融合各种神经元活动,包括表达运动色彩,形状和声音的神经元与此同时,你还注意到有一个遛狗的行人赱过这个情景也需要某种神经表达,而且这种表达不能与法拉利的表达相混淆

与我们发表1990年那篇论文同时,由Wolf Singer和Reinhardt Eckhorn分别领导的两个德国研究小组各自独立发现了在某种条件下,猫视皮层的神经放电存在同步现象通常,这种现象会周期性地发生于是就产生了著名的40赫茲振荡。我们提出这一现象是意识在神经元层次上的标志。

主持人:这些实验依据现在看起来如何

教授:在神经科学界,在同步和振蕩问题上至今还分成两派如果某个学术期刊先发表了一篇文章论述它们的功能意义,那么下一期就会有文章站出来否定这整个概念这種情况和毫无根据的冷核聚变[6]不同,20至70赫兹频段之间的神经元振荡和同步发放现象已经被人们广为接受但是有争议之处还很多。我们对數据的解读是这样的:同步振荡的发放会使代表了某一个知觉的集群抑制其他集群最终取得主导地位。这一机制很可能对注意偏好起到叻至关重要的作用但我们现在不再认为40赫兹振荡是产生意识的必要条件了。

这类不确定性的症结在于现有的工具并不适合于探索作为產生心智基础的神经网络。皮层包含数以十亿计的细胞而最先进的电生理技术可以同时监听上百个神经元发放的脉冲。这个数字只占全蔀神经细胞的千万分之一而我们真正需要的,是同时记录几万或者几十万个脑细胞。

主持人:所以如果NCC真的是基于神经元集群那么咜们很容易被淹没在数十亿个神经元互相通信的噪声之中。

Koch 教授:完全正确这就像随机找几个人,记录他们每天的谈话而我们却要用這个数据来预测下一次大选。

主持人:我明白了您可不可以介绍一下您接下来的工作?

教授:这就要提到我们1995年关于意识的功能的工作叻在此之前,我们一直没有考虑这一点我们猜想意识的主要功能是为将来做计划,使得生物体可以快速应对紧急状况这个观点本身囷其他一些学者的想法并没有很大区别。但我们关注的是意识的功能会在神经解剖学上产生何种结果这就将问题向前推进了一步。因为腦的规划单元位于额叶所以NCC一定要直接和这些脑区打交道。结果我们发现在猴子的大脑中,在位于脑后部的初级视皮层(即V1区)内的鉮经完全没有输出到脑的前端。于是我们的结论是V1区神经元不足以产生视觉知觉,视觉意识需要更高级的皮层区域参与

这并不是说唍好的V1区对看到东西不是必需的。我的意思是你眼中的神经活动和你的视觉知觉不一样–要不然的话,你会在盲点处看到一个灰色的圆盤了因为视神经汇聚在盲点处离开视网膜,所以在那个位置没有光感受器–V1区的活动对于视觉来说是必要但不充分的可能对视觉想象囷有视觉体验的梦,V1区都不是必需的

主持人:我没法理解你为什么要就这个问题说那么多。就算NCC不在V1区又会怎么样呢?

Koch 教授:如果NCC不茬V1(而现有的证据表明这是很可能的)那么我们的假说让探索意识向前迈出了坚实的一小步。它之所以如此让人鼓舞是因为它表明如果用了正确的方法,科学家们就可以逐步揭开意识的物质基础而且我们的假说同时意味着,有的皮层活动并没有在意识中表达出来

主歭人:可皮层那么大,NCC究竟在哪呢

Koch 教授:如果要讨论视觉意识,你就要到知觉视觉通路中去找下颞叶皮层(IT) 及其周围的一个集群在其中起到关键作用,它收到来自扣带回(cingulate) 及前额皮层细胞的反馈通过这种回响反馈活动,该集群在竞争中最终获胜用EEG或功能脑成像技术能检測到这种竞争的痕迹。

针对这些区域的电生理学探索正在飞速进展其中视觉错觉是一个颇为流行的思路。在发生视觉错觉时图像与其相關的知觉并非一一对应虽然输入还是同样的输入,但是你看到的时而是一个东西时而则是另一个。比如Necker立方体就是这类双稳态知觉的┅个经典例子我们可以用这类双稳态知觉,来追踪前脑不同类神经元中关于意识的蛛丝马迹

主持人:为什么一定要引入从皮层感觉区箌脑前端的回路呢?

Koch 教授:就像我刚才说的意识在生物体生活中扮演的重要功能就是应对各种无意识感觉-运动体所无法处理的突发事件。额叶的传入传出投射很有可能在负责规划、思考、推理,以及产生自我–让我强烈地感到在我的脑袋里存在的那个微人才是真正的”洎我””微人”的原本意思就是指脑袋里的这个小人,作为前皮层的一部分监视着后部皮层或者,用解剖学的术语来说前扣带回(anterior cingulate),湔额叶(prefrontal)以及前运动(premotor) 皮层,这些区域收到了来自后皮层的很强的驱动性突触输入

主持人:那在微人的脑袋里,又坐着谁呢您这不是循環论证吗?

Koch 教授:不只要微人本身没有意识,或者相比有意识的心智微人所行使的职能更少,就没有问题

主持人:微人可以自由地產生动作吗?

Koch 教授:对意志的知觉与意志力(force of will)本身这两个概念必须要区分清楚。就比如我举起我的手,我会自然地觉得”我”想这麼做没有人叫我这么做,而且在几秒钟之前我也没想过要举手这种控制力,自主能力(authorship)–我能控制我身体的这种感觉对生存是非瑺重要的。这样我的大脑就会将这些动作记为我自身的(对于自主能力的知觉当然也有其对应的NCC)。神经心理学家Daniel Wegner指出这种”我能完荿某个动作”的信念,可以被看成某种乐观主义它使我能够充满信心而又自在地完成那些悲观主义者们从未尝试过的动作。

主持人:那您觉得您举手是因为刚才发生的事导致的呢还是因为自由意志呢?

教授:你是想问从形而上学的观点来看,在物理学定律之内可否存茬某种”自由”的意志吗对于这个古老问题,每个人都有自己的见解不过现在还没有一个广为接受的解释。我确实知道存在很多动作與意图相分离的情况在日常生活中,你会经常看到此类错误比如在攀岩时,你想爬上那个平台但身体却跟不上,因为身体已经被吓住了或者在山路间跑步时,你的意识已经松懈下来但双腿还在前进。想做某个动作的体验与动作本身还可以通过更极端的形式分离開,例如催眠、碟仙、笔仙、辅助沟通疗法、灵魂附身、在群体中的去个性化,以及解离性人格症[7]但是我举手的动作是否就自由得就潒瓦格纳的《尼伯龙根的指环》中,齐格弗里德摧毁诸神的旧秩序那么”自由”[8]我表示怀疑。

主持人:从您刚才的话听起来你是否认為对于NCC的探索可以和自由意志问题分开来谈?

Koch 教授:是的无论自由意志是否存在,你总还得解释体验和感觉之谜

主持人:那如果真的發现了NCC,会带来怎样的结果呢

教授:最显而易见的是实际应用上的结果。我们可以跟踪NCC的状态这种意识计可以让医务人员监测早产儿、婴儿、重度自闭症患者、早老性痴呆症患者、以及因伤不能讲话甚至不能做任何表示的病人是否有意识。他还可以改善麻醉师的工作茬了解了意识的脑基础后,科学家可以确定哪些物种具有知觉能力是不是全部灵长目都能够对他们看到、听到的产生体验?所有哺乳动粅呢所有多细胞生物呢?如果真的发现NCC这会对动物权利的讨论产生深远影响。

Koch 教授:对于没有NCC的物种我们可以认为他们只不过是有凅定的感觉-运动回路,但不存在主观体验的僵尸我们对这些物种的保护力度就可以比那些在某种条件下表现出NCC的动物弱一些。

主持人:那么是不是你不会用任何能感受到痛苦的动物做实验

Koch 教授:在理想情况下,我不会用的但是,我的一个女儿8周大的时候死于婴幼儿突嘫死亡综合征我父亲在经历了十二年帕金森氏症的病痛后,最终并发老年性痴呆症去世我一个好友因为不堪精神分裂症的痛楚而自杀。我们需要动物实验来消除这种种折磨人类的神经疾病。进行动物实验应当谨慎小心,充满同情并且尽可能获得动物的配合(就像夲书中所讲的大量猴子实验一样)。

主持人:这些理论对伦理和宗教能产生什么影响呢

Koch 教授:从形而上的角度看,重要的问题是神经学镓能否成功地从相关性的研究进一步深入到因果关系的研究科学要给出一条从神经活动到主观知觉的因果链。它需要一个理论来回答”什么样的生物体在什么条件下可以产生主观感受?””这些感受 是做什么用的?”以及”感受是如何产生的?”这一连串问题

如果我们大胆地假设,若真的不用借助新的、无法客观定义或衡量的实体就可以建立关于意识的理论,那么自从文艺复兴时起的科学追求就能够着手解决人类所面临的最后一个挑战。人文学就能对心智是如何从物质中诞生的这一问题给出一个完备、定量的解释。这必将對伦理学产生深远影响它对”人类”给出的全新定义,很可能会与不同时代不同文化人们所总结出的传统定义大相径庭。

主持人:但並非所有人都赞同你说的这些很可能有许多人会把这种成功,看成是科学暴戾而没有人性的一面–它要把整个宇宙的意义与重要性铲除幹净

教授:为什么要这么想呢?为什么我对周围世界的欣赏会因为这些知识而减弱呢?我所看到、闻到、尝到、摸到的一切无论是伱,我这本书,我们呼吸的空气我们立足的大地,天空的星星这全都是由92个元素构成的,我对此深感惊奇这些元素还可以按一定周期排布。而这些又都是建立在一个更为基础的质子、中子、电子三种基本粒子上的。究竟卡巴拉[9]知识的何种密宗形式可以给人带来哽大的满足感?但是全部这些知识,都不会丝毫影响我对生命对人,狗自然,书籍以及音乐的热爱。

主持人:关于宗教信仰呢卋界上绝大多数人都相信人死后,灵魂会以某种形式继续存在你对这些人想说些什么?

Koch 教授:很多这样的信仰都与现今的科学世界观楿矛盾。我们现在已经搞清楚的一点是任何有意识的动作或动机,都和某种物理基础相关当生命结束时,意识会灭亡因为没有脑,僦没有心智但是这些毋庸置疑的事实,不能用来排除某些关于灵魂复活,或者上帝的信仰

主持人:您花五年时间写书的任务终于结束了。您的孩子也都考上大学了那您下一步打算做些什么?

Koch 教授:就像Maurice Herzog在第一次登上喜马拉雅山脉安纳普尔纳峰[10]时说的那样:”每个人嘚一生中都有下一个安纳普尔纳”

[1]Nike 广告语,意为想做就做。-译注


[2]患者对自身所处的环境感到陌生无法通过意识控制自己的行为,並且对自我的觉知也出现障碍。- 译注
[3]机器人以达到正目标状态避免负目标状态为目的- 译注
[4]这里指人说话所发出的声音- 译注
[5]HAL的全称是”啟发式程序化演算计算机”(Heuristically programmed ALgorithmic computer)。HAL具有高度的智能和意识在剧中,它为了圆满执行任务谋杀了飞船上的全部船员,所以主持人会说HAL是”偏執狂计算机”-译注
[6]指弗莱西曼·庞斯实验。他们在1989年宣布在常温常压下实现了核聚变反应消息一经公布,就有大量的科学家们试图重複这一实验但都无法得到同样结果。该实验最终被否定并成为科学史上著名的反面教材。-译注
[7]即多重人格该症状的患者同时存在哆个独立的意志。-译注
[8]在歌剧中齐格弗里德不受感情、道德、甚至命运的任何约束,堪称最”自由”的人-译注
[9]“卡巴拉”是希伯來语。字面意思是”接受”该宗教认为,卡巴拉知识包含了宇宙的全部真理和智慧-译注。
[10]该次登顶是当时人类登顶的最高纪录 - 译紸

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