寻找意识之门——感觉信息是如何被体验到的？
只要人们醒着，他们的大脑就会不断地接收各种强度的感觉信号。几十年来，科学家们一直想知道，为什么一些信号会进入意识，被人们体验到，但其他类似强度的信号却一直存在于无意识的黑暗阴影之中。究竟是什么控制着分隔阴影与光明的大门?
最近，在密歇根医学院麻醉学和意识科学中心（Department of Anesthesiology and Center for Consciousness Science at Michigan Medicine）发表的一项新研究中，研究人员发现了大脑皮层中一个似乎是自觉性意识（conscious awareness）之门的关键区域——前脑岛（Anterior insula）。该研究于2021年5月4日发表在Cell学科的综合期刊——Cell Reports上面。
本文第一作者，麻醉科研究员Zirui Huang博士解释说：“大脑中的信息处理有两个维度:在没有意识的情况下对环境的感觉处理，以及在刺激达到一定重要程度并进入意识时发生的信息处理”。他们的团队试图确认这种开关发生在大脑的前脑岛皮层中，它是一种介于低级感觉信息和高级意识之间的门。
在实验中，参与者被放入一台功能磁共振成象仪中，并被注射麻醉剂异丙酚来控制他们的意识水平。然后让他们想象自己在打网球，在一条小路上走，或者捏自己的手，并要求他们在逐渐失去知觉和停止异丙酚后恢复知觉的过程中进行身体活动(捏橡皮球)。
先前的研究表明，心理意象产生的大脑活动与实际执行活动相似。当参与者想象自己在打网球时，大脑中负责控制运动的部分就会活跃起来。大脑的其他区域在执行任务时变得不活跃，因为精神注意力集中在活动上。当研究参与者开始失去意识时，失活发生的频率降低了。当他们完全失去意识时，他们相应的大脑区域对心理意象任务也没有反应。当他们恢复了一些意识，恢复了一些与心理意象相关的活动，并在不久之后恢复了全意识，他们的大脑显示出正常的激活模式。对这些意识状态之间的相关性的研究表明，前岛叶皮层的激活在这些激活和去激活之间的成功转换中发挥了作用。
本文通讯作者Hudetz博士说：“感觉刺激通常会激活前岛叶皮层。但当你失去意识时，前脑岛就会失效，大脑中支持意识的网络转移就会中断。”他解释说，前脑岛皮层可能起到一个过滤器的作用，只允许最重要的信息进入意识。
他们试图通过另一个经典的心理学实验来证实他们的假设。在这个实验中，一张人脸以几乎难以察觉的百分之三秒的时间在屏幕上短暂地闪过。人脸图像之后是一个噪声高对比度图像，设计用来中断人脸图像的有意识处理。参与者随后被问及他们是否看到了一张脸。结果发现，面孔是否被有意识地知觉是通过前脑岛的激活来预测的。
Huang说：“前脑岛有持续波动的活动。你是否能探测到一个刺激，取决于信息抵达时你前脑岛的状态:如果脑岛在刺激点的活动很高，你就会看到图像。”
本研究的局限主要有三点：
（1）目前的方法难以区分Block(2005)提出的现象意识(phenomenal consciousness，指其经验特征)和通路意识(access consciousness，指将感觉信息传播给其他认知处理器)。
（2）不同的麻醉剂可能以不同的方式改变大脑功能。当前的数据不允许研究者阐明自我意识如何有助于启动前脑岛皮层。
（3）未来还需要更多的实证工作来解释自我意识的进化和神经基础，及其独特于人类的大脑机制。
总之，该研究发现，麻醉过程中前脑岛皮层功能障碍促使默认网络-背侧注意网络（DMN-DAT）转换障碍，导致意识通路中断。此外，前脑岛皮层活动的刺激前自发波动预测了随后的接近阈值刺激的有意识通路。这些发现支持了前脑岛皮层是控制意识通路的中央皮层区域的假说，换句话说，前脑岛可能是自觉性意识的一扇门。
参考文献
Michigan Medicine - Universityof Michigan. (2021, May 4). Study reveals the gateway to conscious awareness:How some sensory information breaks through to conscious experience. ScienceDaily.Retrieved May 4, 2021 from www.sciencedaily.com/releases/2021/05/210504112556.htm
Zirui Huang,Vijay Tarnal, Phillip E. Vlisides, Ellen L. Janke, Amy M. McKinney, PaulPicton, George A. Mashour, Anthony G. Hudetz. Anterior insula regulates brain network transitions that gate consciousaccess. Cell Reports, 2021; 35 (5): 109081 DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109081