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研究人员提出了使用经颅聚焦超声的路线图，这是一种非侵入性的刺激大脑并观察其功能的方法。
意识是出了名的科学难题：我们并不确切地知道我们大脑中的物质是如何转化为思想、感觉和感觉的。但一种名为经颅聚焦超声的新兴研究工具可能使研究人员能够更多地了解这种现象。
这项技术近年来已投入使用，但尚未完全纳入研究。现在，麻省理工学院的两名研究人员正在计划用它进行实验，并发表了一篇新论文，他们称之为使用该工具研究意识的路线图。
麻省理工学院（MIT）研究员、一篇新论文的合著者丹尼尔·弗里曼（Daniel Freeman）说：“经颅聚焦超声可以让你刺激健康受试者大脑的不同部位，这是以前无法做到的。”这一工具不仅对医学或基础科学有用，而且还有助于解决意识这一难题。它可以探测大脑中产生痛觉、视觉甚至像人类思维一样复杂的东西的神经回路在哪里。
经颅聚焦超声是非侵入性的，与其他形式的脑刺激（如经颅磁刺激或电刺激）相比，它能更深入地到达大脑内部，分辨率更高。
麻省理工学院（MIT）研究意识的哲学家马蒂亚斯·米歇尔（Matthias Michel）是这项新研究的合著者之一，他说，操纵大脑活动的可靠方法很少，既安全又有效。
这篇题为“经颅聚焦超声识别意识知觉的神经基质”的论文发表在《神经科学与生物行为评论》上。作者是麻省理工学院林肯实验室的技术人员Freeman和佛罗里达大学（University of Florida）心理学助理教授布莱恩·奥德加德（Brian Odegaard）等人。
确定因果关系
由于研究健康个体的挑战，大脑研究尤其困难。除了神经外科，获得人类大脑最深层结构知识的方法非常有限。从头部外部，像核磁共振成像和其他类型的超声波这样的非侵入性方法产生一些成像信息，而脑电图（EEG）显示大脑中的电活动。相反，使用经颅聚焦超声，声波通过头骨传播，聚焦到几毫米的目标区域，允许刺激特定的大脑结构来研究产生的效果。因此，它可能是一个强有力的实验的有效工具。
Freeman说：“这确实是历史上第一次，人们可以在距离头皮几厘米的地方调节大脑深处的活动，以高空间分辨率检查皮层下结构。”在大脑深处有许多有趣的情感回路，但直到现在，你还不能在手术室外操纵它们。
至关重要的是，这项技术可以帮助研究人员确定因果关系模式，正是因为它的超声波可以调节大脑活动。由于视觉处理是意识的核心组成部分之一，今天许多关于意识的研究可能会测量大脑活动，比如与视觉空洞有关的活动。但是，被测量的大脑活动是否代表了意识的产生，或者仅仅是意识的结果，这一点并不一定清楚。通过控制大脑的活动，研究人员可以更好地掌握哪些行为有助于构成意识，或者是意识的副产品。
“经颅聚焦超声为我们解决了这个问题，”Michel说。
新论文中提出的路线图旨在帮助区分两种主要的意识概念。广义地说，认知主义者的观点认为，产生意识经验的神经活动必须涉及更高层次的心理过程，如推理或自我反思。这些过程将来自大脑许多不同部分的信息连接成一个连贯的整体，很可能使用了大脑的额叶皮层。
相反，非认知主义的意识观认为意识经验不需要这种认知机制；相反，特定的神经活动模式直接产生特定的主观体验，而不需要复杂的解释过程。根据这种观点，负责意识的大脑活动可能更局限于大脑皮层的后部或大脑后部的皮层下结构。
为了更有效地使用经颅聚焦超声，研究人员提出了一系列更具体的问题，这些问题可能会在实验中得到解决：前额叶皮层在意识感知中扮演什么角色？感知是局部产生的，还是需要整个大脑的网络？如果意识产生于遥远的大脑区域，那么来自这些区域的感知是如何连接成一个统一的体验的呢？皮层下结构在意识活动中的作用是什么？
通过在涉及视觉刺激的实验中调节大脑活动，研究人员可以更接近产生有意识思维所必需的大脑区域的答案。对另一种与意识相关的核心感觉——疼痛的研究也是如此。在疼痛袭来之前，我们把手从滚烫的火炉上缩回来。但是痛觉是如何产生的呢？痛觉是在大脑的哪个部位产生的呢？
“疼痛是如何在大脑中产生的，这是一个基础科学问题，”弗里曼说。令人惊讶的是，存在这样的不确定性：疼痛可能源于大脑皮层区域，也可能是更深层次的大脑结构。我对治疗方法很感兴趣，但我也很好奇皮层下结构是否发挥了比想象中更大的作用。疼痛的生理表现可能是在皮层下。这只是个假设。但现在我们有一个工具来检验它。
实验前
Michel等人不只是抽象地为其他人绘制了一条路线；他们正在计划即将进行的以刺激视觉皮层为中心的实验，然后再转移到额叶皮层的高级区域。虽然记录大脑活动的方法，如脑电图，揭示了视觉反应区域，但这些新实验的目标是建立一个更完整的、因果关系的视觉感知整个过程及其相关的大脑活动的图像。
这些神经元是否有电反应是一回事。弗里曼说，如果一个人看到了光，那就是另一回事了。
就Michel而言，他也在激发麻省理工学院对意识研究的进一步兴趣方面发挥了积极作用。Michel与麻省理工学院脑与认知科学系神经科学教授厄尔·米勒（Earl Miller）共同创立了麻省理工学院意识俱乐部（MIT Consciousness Club），这是一个跨学科的组织，旨在在校园内和波士顿地区的其他机构促进意识的进一步学术研究。
麻省理工学院意识俱乐部得到了麻省理工学院人类洞察合作项目（MIT Human Insight Collaborative）的部分支持，该项目由人文、艺术和社会科学学院支持。该项目旨在每月举办一次活动，同时努力研究意识研究的前沿。
Michel认为，目前最先进的技术是经颅聚焦超声。
“这是一种新工具，所以我们不知道它能在多大程度上发挥作用，”Michel说。但我觉得风险低，回报高。你为什么不走这条路呢？
这篇论文的研究得到了美国空军部门的支持。
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