記憶科學中最大的難題之一，也正是關于記憶最顯而易見的事實：沒錯，我們可以回憶起它們。問題是，沒有人知道我們究竟如何輕而易舉地回憶起上周末的派對，想起那些跳着桑巴舞的人們、杯子裡冰塊的叮當聲、屋子裡萦繞着的開胃菜的香氣、以及隔着人群與心上人對視時小鹿亂撞的感覺。我們知道，所有這些情感與感官元素都被記錄在大腦的不同區域内——但我們為什麼能将它們同時從記憶中召喚出來，将這個心理事件當作一個整體的經曆來回憶呢？
一群來自加州大學聖地亞哥分校的科學家發現了一種機制，它不僅有望解釋回憶是如何運作的，更廣泛地講，它還能解釋意識體驗是如何産生的。
在一篇近期發表于 PNAS 的文章中，該論文的第一作者、神經生理學家查爾斯 · 迪基（Charles Dickey）發現了一種漣漪狀的神經活動——即短暫、高頻的振蕩 [ 1 ] 。當人們在清醒狀态下回憶時，這種神經活動會在整個大腦中同步進行。這些漣漪發散至整個大腦皮層（大腦褶皺的表面）中負責心理事件中的感官元素的腦區，并延伸至海馬體（一個對記憶至關重要的海馬形結構）。許多研究曾經探究過大鼠海馬體中的漣漪及其與記憶的關系，但直至最近迪基才發現人腦皮層中的漣漪。
論文題目：
Widespread ripples synchronize human cortical activity during sleep, waking, and memory recall
DOI：
https://doi.org/10.1073/pnas.2107797119
神經元活動網絡是如何促進大腦不同區域之間的交流，從而産生意識體驗的呢？ [ 2 ] 關于這個問題，有幾種相互競争的理論，但前面提到的 " 漣漪 " 可能是第一個被直接觀察到的機制。這一發現有可能解決所謂的 "意識的簡單問題"（the soft problem of consciousness），即大腦中哪些物理過程使我們産生心理活動。與簡單問題相對的是所謂 "意識的困難問題"（the hard problem of consciousness） [ 3 ] ：像大腦這樣一個 " 客觀存在的物質 "，如何産生了生活體驗中如此豐富且完全是心理（而無法從物理層面解釋）的部分（即感質 *）？
* 譯者注
感質（qualia）：心理狀态如其然的特征。例如，疼痛的感質正是使我們将其感知為 " 疼痛 " 的特征。也可以将感質理解為使兩段相似經驗相似、使兩段不同經驗不同的感覺材料（qualitative characters）。一種論證感質确實存在的常用例子是，當我們盯着一個紅色的東西，會産生一種紅色的知覺（perception）A；此時當我們閉上眼，則會産生一種同樣是紅色的視覺後像（afterimage）B —— B 的産生與純粹物理的視覺刺激無關，隻是一種感覺（sensation）。而感覺本身是沒有顔色的，我們之所以在兩種情況下産生相同的感覺經驗，隻是因為我們能通過心理而非物理的方法，内省并注意到感覺 B 與知覺 A 的感覺成分（sensory component）在某一方面是相同的。因此，知覺 A 的感覺材料 Q 和感覺 B 的感覺材料 Q* 是同一感質下的兩個個例。
漣漪：與其說我們是一個住在機器裡的靈魂，不如說我們的身體裡可能住着無數個幽靈：它們以一行不可思議的漣漪的形式遊蕩着，并發散至整個大腦。
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Bryan Coleman
" 我們必須先解決意識的簡單問題，而困難問題其實并不妨礙我們的探索。" 埃裡克 · 哈爾格倫（Eric Halgren）說道。哈爾格倫是該研究的通訊作者，也是迪基在加州大學聖地亞哥分校做博士研究的實驗室的主任。
意識的簡單問題 [ 4 ] 背後的難題是，盡管幾個世紀以來人們提出了許多可能性，意識在神經系統中仍沒有一個清晰的位點。17 世紀的哲學家勒内 · 笛卡爾（Rene Descartes）認為意識位于松果體（pineal gland），一個坐落在大腦中心的小腺體。但是我們現在知道，松果體其實負責為我們的睡眠周期生産和調節褪黑素。兩百年後，一位名叫約翰内斯 · 穆勒（Johannes M ü ller）的德國生理學家提出延髓（medulla oblongata，腦幹底部的莖狀結構）是負責意識的地方。（我們現在知道它主要負責非自主功能，例如心跳、呼吸、嘔吐和打噴嚏。）
後來，英國生理學家威廉 · B · 卡彭特（William B. Carpenter）提出丘腦（thalamus，位于大腦中部的靴狀結構）是意識的樞紐，随後著名的生物學家弗朗西斯 · 克裡克（Francis Crick）又認為是屏狀體（claustrum），一個看起來像皮層周圍的荊棘冠冕的神經結構。人們後來發現，屏狀體和丘腦可能确實在意識的某些方面發揮了重要作用 [ 5 ] ，但關于它們是意識的協調中心的說法，在很大程度上仍然隻是猜測。
在大腦中尋找意識的最大阻礙，是二十世紀的神經外科醫生懷爾德 · 彭菲爾德（Wilder Penfield）在無意中發現的。他在治療重度癫痫患者時，會破壞其大腦中導緻癫痫發作的病變區域。在手術中，彭菲爾德發現他可以通過刺激大腦皮層的不同區域來（讓病人）産生不同的動作或感覺：用電極刺激額頭會使你聞到繃帶的氣味，而刺激腦後可能使你看到佛陀并搖動小指。這就帶來了一個 " 大腦地理學 " 的問題，有時又被稱為 "綁定問題"（the binding problem）：大腦中相隔較遠的區域（比如說，讓你聞到繃帶氣味的區域、和讓你繃帶下的傷口感到刺痛的區域）是如何相互溝通，從而産生連貫的體驗的？這正是大腦漣漪發揮作用的地方。
- Ashley Mackenzie -
腦電波之所以被如此命名，是因為在腦電圖（electroencephalogram，EEG），也就是大腦皮層電活動的圖像上，這些神經活動的高頻振蕩看上去就像漣漪。
" 大腦皮層中有我們所有的感覺區域，所以感官體驗主要是一個皮層中的現象。" 迪基說，" 也就是說，當感覺經驗發生時，它會影響某些感覺神經元之間的放電，加強它們之間的突觸連接。" 他補充道：" 大腦漣漪或許可以調節這種突觸活動，以鞏固大腦皮層中的記憶。"
" 從研究意識和記憶的角度講，大腦漣漪這種機制真正有趣的地方在于它們主要是随着時間推移而變化。" 哈爾格倫說。誠然，空間上，漣漪在整個大腦皮層内發散、疊加，但更像是以一種音樂随時間而流動、填滿整個房間的方式。這些漣漪形成短暫但重複的模式。它們來來去去、循環往複，就如同我們的記憶和經驗本身。
雖然這些人腦皮層中的漣漪是最近才發現的，但其理論基礎早在 20 世紀 70 年代末就已經建立了。有一種流行的意識理論叫做 "同步化綁定"（binding-through-synchrony）。該理論假設，正是神經活動之間的同步把來自不同皮層區域的不同感官信息組織成了連貫的體驗。這個理論已經存在了幾十年，但支持它的證據十分有限（隻有一些對貓的視覺系統進行的實驗 [ 6 ] ）。大腦漣漪是第一個可以被觀察、測試的能證實 " 同步化綁定 " 理論的機制。
- mikemelrinho -
這對于意識和心智的研究意味着什麼呢？大腦漣漪的機制似乎說明了我們腦内并不存在一個 " 意識中樞 " 或者一個固定的器官來統一控制意識。相反，漣漪表明了意識是去中心化的，腦電波的頻率就像一個電幽靈一般伴随并保持着我們的思想，來去匆匆。與其說意識是一個住在機器裡的幽靈，不如說我們的身體裡可能住着無數個幽靈：它們以一行不可思議的漣漪的形式遊蕩于大腦之中，在一個個瞬間統一我們的所有體驗。這些幽靈從我們各式各樣的感覺器官中獲取一個個音符，并将它們串成一首名為記憶的歌，在我們腦内播放。
最後，也許對意識的探索之所以被阻礙了這麼久，是因為我們一直找錯了方向：我們一直在尋找一些物理或結構性的東西，而非現象性的東西。我們在尋找松果體，而非電信号——在大腦皮層中搏動的神經化學幽靈。
若要真正測試大腦漣漪是否構成意識體驗的基礎，可能需要在人類身上進行皮層刺激實驗，以測試大腦漣漪是否能使人産生某些類型的體驗（或者反過來，破壞皮層内的漣漪是否會打斷意識體驗）。如果進一步的研究表明，漣漪确實能協調大腦各個不同區域間的交流（比如，當你八月在海邊時，大腦的不同區域參與了這場經曆：炎炎烈日下，四處是滾燙的沙子、冰涼的海水，海浪嗖嗖作響，你正曬着日光浴……），那麼迪基的研究也許讓我們離解決意識的簡單問題又更近了一步。
參考文獻
1.Dickey, C.W., et al. Widespread ripples synchronize human cortical activity during sleep, waking, and memory recall. Proceedings of the National Academy of Sciences 119 ( 2022 ) .https://doi.org/10.1073/pnas.2107797119.
2.Maill é , S. & Lynn, M. Reconciling current theories of consciousness. The Journal of Neuroscience 40, 1994 – 1996 ( 2020 ) .https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2740-19.2020.
3.https://nautil.us/whats-so-hard-about-understanding-consciousness-238421/
4.https://nautil.us/are-the-brains-electromagnetic-fields-the-seat-of-consciousness-238013/
5.https://nautil.us/where-is-my-mind-237648/
6.Fries, P., Schr ö der, J., Roelfsema, P.R., Singer, W., & Engel, A.K. Oscillatory neuronal synchronization in primary visual cortex as a correlate of stimulus selection. The Journal of Neuroscience *22*, 3739 – 3754 ( tel:3739%E2%80%933754 ) ( 2002 ) .https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.22-09-03739.2002.
作者：Marco Altamirano l 譯者：Mollie l 校對：P
