意識的物理學(xué)原理和記憶的生物學(xué)機制的分析
自古以來，人類因?qū)ψ匀涣α康臒o為和敬畏衍化出了對自身意識的靈魂崇拜，這種文化基因直至現(xiàn)代都很難說已從根本上消除。在現(xiàn)代科技發(fā)展之后的很長一段時期內(nèi)，意識研究沒有被社會主流所重視，笛卡爾的心物二元論意識觀，在哲學(xué)層面長期處于爭論狀態(tài)，自然科學(xué)對意識的研究少有涉足。以至于很多年以后，因提出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型而獲得1962年諾貝爾生物學(xué)獎的英國科學(xué)家Crick還曾感嘆:僅僅幾年以前，在投給《自然》雜志和《科學(xué)》周刊的稿件中還絕不可以使用意識這個詞，在科研基金申請中也不可以這樣做。
這種情況在近幾十年中已發(fā)生了極大的改觀，從自然科學(xué)角度研究意識問題已獲得科學(xué)界的廣泛認同，許多不同學(xué)科背景的研究者分別從各自的領(lǐng)域參與意識研究，意識成了多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域。1994年在美國召開了第1次關(guān)于意識的會議，出席會議的300名學(xué)者分別來自心理學(xué)、計算機科學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機器人學(xué)等不同領(lǐng)域;1996年召開的第2次會議，參會人數(shù)增至1000多人，專業(yè)領(lǐng)域進一步擴大，網(wǎng)上訪客上萬人，原定2年1次的會議在1999年就召開了3次。大批具有重大影響力的自然科學(xué)家在各自研究領(lǐng)域取得重大成果后轉(zhuǎn)向?qū)σ庾R的研究。1994年Crick出版了意識研究成果《驚人的假說》;美國諾貝爾生物學(xué)獎獲得者Edelman于2004年和2006年出版了《比天空更寬廣》和《第二自然》等意識研究成果;美國南加州大學(xué)Dalasi教授的《笛卡爾的錯誤》和《感受發(fā)生的一切》等專著在意識研究領(lǐng)域產(chǎn)生了重大影響;許多國際頂級刊物每年都有大量與意識相關(guān)的研究文章發(fā)表，科學(xué)界正從不同的研究角度推進人類對意識問題的進一步認識。
意識研究涉及眾多交叉學(xué)科，正如Crick坦言:我們也回避了諸如自我意識和情緒等意識問題中更復(fù)雜的方面，而集中討論知覺，特別是視覺。綜上所述，筆者認為基于意識理論模型假設(shè)進行意識研究，也許是另一種新的探索途徑。
1意識模型假設(shè)
人類大腦包含25億或140億個神經(jīng)元的2種不同說法，大約可分為200多個種類。19世紀末至20世紀初，西班牙神經(jīng)解剖學(xué)家Canal提出神經(jīng)元獨立結(jié)構(gòu)的細胞學(xué)說(神經(jīng)元之間相互關(guān)聯(lián)的點，就是所謂的突觸，直至20世紀50年代才被證實。人類對于介觀尺度的神經(jīng)元的研究了解還非常有限，在神經(jīng)元功能研究或意識原理研究方面，運用科學(xué)的推理方法在所難免，由此筆者提出了如下意識模型。
1.1意識與記憶是獨立的神經(jīng)組織
大腦意識與大腦記憶在生理上是2個獨立的神經(jīng)組織，在功能上是密不可分且又互為推動的意識記憶共同體。所有的意識內(nèi)容均可被記憶神經(jīng)元儲存，所有的記憶信息均有可能獲得意識的表征。意識現(xiàn)象產(chǎn)生在以腦干區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為核心、以下行神經(jīng)系統(tǒng)為輔助的感知神經(jīng)中，稱為意識功能區(qū)。記憶信息則僅儲存在以皮層為包裹、以臍服體為連接的左右大腦的神經(jīng)元中，并按大腦感知信息的性質(zhì)不同分別儲存在各功能區(qū)，如視圖區(qū)、語言區(qū)、運動區(qū)等。每一區(qū)域分別儲存各自同一類信息內(nèi)容，且各自對應(yīng)某一振蕩頻率。
1.2神經(jīng)核將電信號轉(zhuǎn)換成電波信號
廣泛分布于肌體表面的各類神經(jīng)感受器，如視、聽、嗅、味、觸等外部信息采集系統(tǒng)通過各自的神經(jīng)纖維進入腦干或丘腦后分別匯聚成神經(jīng)核團。感知信息通過神經(jīng)纖維介質(zhì)將電信號傳遞到腦內(nèi)，神經(jīng)核團以同步振蕩的方式將電信號轉(zhuǎn)換成電波信號對外發(fā)送。在腦內(nèi)傳播的電波信號同時被3大類神經(jīng)系統(tǒng)接收:(1)腦內(nèi)傳出神經(jīng)，如下行通路的神經(jīng)系統(tǒng)收到對應(yīng)的電波信號后成為運動類神經(jīng)調(diào)節(jié)肌體姿態(tài)的反應(yīng)指令，也就是目前醫(yī)學(xué)中所指的神經(jīng)反射回路。(2)腦干內(nèi)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)接收到電波信號后成為肌體的一種意識狀態(tài)，分為意識警覺、意識感知、意識概念、意識體驗和意識閃念等生命特有的5種表征方式。(3)大腦皮層對應(yīng)的記憶神經(jīng)元接收到電波信號后在神經(jīng)遞質(zhì)的化學(xué)作用下，將電波信息轉(zhuǎn)變成樹突或樹棘增生的神經(jīng)元變形方式儲存;獲得信息儲存后的神經(jīng)元立刻又成為皮層同步振蕩的信號源，不斷地向外發(fā)送記憶信息電波。記憶神經(jīng)元發(fā)送的電波信號同樣又成為上述另2大類神經(jīng)系統(tǒng)的驅(qū)動信息。
電信號與電波信號的合理分工和優(yōu)勢互補成就了肌體內(nèi)部高效而精確的信息傳遞機制。腦與肌體外圍組織的溝通，以神經(jīng)纖維為介質(zhì)以電信號為指令完成傳遞;腦內(nèi)各神經(jīng)系統(tǒng)的信息交換，以神經(jīng)核為節(jié)點以同步振蕩發(fā)送的電波為載體完成信號傳遞。
1.3所有的肌體組織都在固定的信號指令下動作
分布在肌體各組織器官的神經(jīng)都有各自固定的電信號頻率或組合，組織器官的活動都必須在其神經(jīng)活動對應(yīng)頻率的指令作用下完成。任何失去信號聯(lián)系或控制的組織器官都會演變成局部組織癱瘓或局部組織混亂。肌體各組織器官活動形成的電信號將成為大腦的記憶儲存，大腦記憶儲存的動作信號通過意識加工后可驅(qū)使肌體動作。人類的所有動作只有經(jīng)過反復(fù)練習(xí)才能確保信號儲存穩(wěn)定，穩(wěn)定的信號發(fā)送才確保動作準(zhǔn)確。人類從學(xué)會走路、到手指技巧的運用、直至高難度技巧比賽等均是動作信號從形成、儲存、到記憶信息電波穩(wěn)定發(fā)送的一個重復(fù)循環(huán)過程。
1.4意識體驗是各神經(jīng)系統(tǒng)同時參與活動的綜合過程，并作為整體事件儲存到記憶中
大腦意識進化的最初目標(biāo)是管理好肌體自身不受傷害。意識過程是肌體所有的神經(jīng)均有可能參與活動的整體概念，而非局限于腦內(nèi)神經(jīng)。意識當(dāng)下的內(nèi)容包含了視、聽、嗅、味、觸和記憶等6類信號的隨機組合。肌體生存期間大部分時間都處在2種以上感受器所對應(yīng)的神經(jīng)核同一瞬間形成振蕩電波的意識狀態(tài)，如個體對不同食物的喜好或厭惡，口腔中的甜、酸、苦、辣引起的神經(jīng)電波和食物視覺概念電波共同構(gòu)成了當(dāng)下意識，此時的意識狀態(tài)進一步深化為意識體驗。意識體驗在皮層記憶神經(jīng)元中被作為整體事件儲存，即不同神經(jīng)系統(tǒng)所對應(yīng)的神經(jīng)核團同時振蕩發(fā)送電波信號形成的記憶儲存，在皮層記憶神經(jīng)元中將通過樹突或軸突的關(guān)聯(lián)機制突觸的作用成為記憶整體。而左右腦之間的臍服體或許起著遠距離關(guān)聯(lián)同步的連接線作用。斯佩里(美國)完成的著名的裂腦實驗所顯示的特征，正好擬合了記憶儲存事件的關(guān)聯(lián)作用被斷開后的意識狀態(tài)，或許人們一直來被所謂的左右腦的功能所誤導(dǎo)。
1.5神經(jīng)系統(tǒng)之間的信息交換是基于信號的頻率差異進行尋址
盡管肌體對應(yīng)外部的感受系統(tǒng)繁多、各部分組織及器官復(fù)雜多樣，但這些神經(jīng)系統(tǒng)進入腦內(nèi)后布局合理、活動有序。如腦干中來自不同部位的7種神經(jīng)系統(tǒng)，因運動和感受功能不同進一步細分為19個腦神經(jīng)核，并分別對應(yīng)于肌體各運動和感知組織及器官。這些神經(jīng)核團或許運用振蕩頻率的差異進行功能分類或區(qū)域劃分。
上述5部分假設(shè)模型基于以下的理由提出:
首先，早在20多年前，德國的有關(guān)研究人員首先在貓的視皮層觀察到振蕩現(xiàn)象。之后，其他研究人員在貓、免、猴的視、聽、海馬等不同部位都發(fā)現(xiàn)了振蕩現(xiàn)象。實驗發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元發(fā)出的脈沖并不隨機出現(xiàn)，而是和皮層局域的振蕩同步發(fā)放。這些振蕩波并不很規(guī)則，而更像一個隨手畫出的粗糙的波。當(dāng)使用2個電極作記錄時，場電位還存在同位相振蕩現(xiàn)象。也有實驗表明，同步振蕩可以出現(xiàn)在大腦兩半球皮質(zhì)之間。對于振蕩現(xiàn)象，許多人認為感覺通道中對同一物體的不同特征敏感的神經(jīng)元，可能通過40 Hz的同步振蕩把它們整合(捆綁)起來，形成一個完整的物體概念。Crick與科赫合作研究視覺意識時還將這一觀點進一步推廣，認為這些與Y振蕩(3575 Hz)同步發(fā)放，可能與視覺知的神經(jīng)相關(guān)聯(lián)。近年來，運用功能磁共振成像等技術(shù)，神經(jīng)同步振蕩現(xiàn)象在認知以及記憶等方面也有著廣泛的研究。
其次，腦干中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)是神經(jīng)解剖學(xué)一直未找到合理解釋的一個謎。位于腦干的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮的功能和作用，早在10多年前就已引起許多研究者的關(guān)注，他們中的大部分人認為:所有的感覺神經(jīng)都有分支通向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對于喚醒大腦皮層的功能起重要的作用，所以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對意識起重要作用。現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)教課書都將腦干稱之為神經(jīng)中樞區(qū)域，分布于肌體全身的12對神經(jīng)，包括視神經(jīng)進入大腦后幾乎無一例外地終止于各自的一個神經(jīng)核團，對于這些神經(jīng)核團均稱其為特異結(jié)構(gòu)或稱疑核。
第三，長期以來，在醫(yī)療實踐中被習(xí)以為常的腦電圖測定中的某些怪現(xiàn)象，也可在本假設(shè)模型中獲得解釋。視網(wǎng)膜獲取的電信號經(jīng)外側(cè)膝狀核振蕩后，形成的電波向外發(fā)送:眼睛一睜，p腦電波立即出現(xiàn);眼睛閉合，視網(wǎng)膜信號消失，神經(jīng)核的振蕩也就停止，電波頻率重又回到8-12 Hz的a波。而困倦或睡眠狀態(tài)，電波頻率就落在14 Hz的s頻率段，這是肌體對外的神經(jīng)感受器停止工作后，其所對應(yīng)的所有神經(jīng)核團不再需要發(fā)送電波的顯著跡象。1-4 Hz是肌體自身活動所形成的神經(jīng)核發(fā)放的電波頻率段。
電荷振蕩產(chǎn)生電磁波是物理學(xué)的基本特性之一，通過同步振蕩形成電波符合生物進化規(guī)律。人體從外部采集的大量信息，進入大腦后不再存在任何介質(zhì)可用于電信號傳導(dǎo)。覆蓋在頂部的'端腦與脊髓延伸的腦干之間，所有神經(jīng)系統(tǒng)均不具備足以傳導(dǎo)大量信息的連接介質(zhì)。信號的形成、傳遞和加工必須在生物學(xué)的范疇內(nèi)考慮。而許多研究者在實驗和理論上提出的腦內(nèi)信息多次傳遞折返形成意識的理論模型，明顯地違背生物學(xué)中細胞保持穩(wěn)定這一法則，將意識研究引到不可知論之中。
需要特別說明的是:視網(wǎng)膜就是一個接收電波(人類可接收的波長為380780 nm)信號的神經(jīng)組織。本模型提出的腦干中特性不明的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)接收電波信息只是換了個位置，僅是一個同位等效的邏輯推理，最終當(dāng)然需要實驗加以證明。
2意識功能區(qū)感知神經(jīng)活動原理及其物理學(xué)依據(jù)
從臨床實踐中已知，腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)受到損傷會導(dǎo)致不同程度的意識障礙，甚至深度昏迷，一些鎮(zhèn)靜藥物就是通過阻滯該系統(tǒng)傳入通路而達到鎮(zhèn)靜。某些患者因腫瘤治療，為了處理腫瘤的惡性擴散，作為最后一種方案切除腫瘤所在的整個左半球大腦，沒有遺留下任何大腦皮層。手術(shù)導(dǎo)致了最嚴重的全面失語癥。但病人的核心意識未受損傷，不只是清醒和有注意力，有時還能使用手勢表達問題，主導(dǎo)情緒與當(dāng)時的情景非常協(xié)調(diào)。
2.1網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有意識感知功能的擬合特性
腦干中的網(wǎng)狀神經(jīng)結(jié)構(gòu)不僅在解剖學(xué)上符合意識功能區(qū)的最佳位置布局選擇，而且其結(jié)構(gòu)特點也非常有規(guī)律性:(1)神經(jīng)元胞體形狀和大小各異，小的只有1214 m，大的可達90 m，這些細胞被纖維分隔成許多小群，核團不易辨認。(2)纖維來源和走向縱橫交錯。(3)纖維聯(lián)系廣泛，平均每個神經(jīng)元表面有7 0008 000個突觸。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的每個尺寸的神經(jīng)細胞分別對應(yīng)一個固定的電波頻率范圍起作用，正像視網(wǎng)膜中每個神經(jīng)元可捕獲一種固定波長的光波一樣。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的布局形式非常擬合于同時接收不同頻率組合的電波信號。
2.2從視網(wǎng)膜接收到意識感知的信號轉(zhuǎn)換
為了證明意識和記憶是2個獨立的功能區(qū)，現(xiàn)以視覺系統(tǒng)的意識形成為例進行分析。
視網(wǎng)膜上約有60種不同類型細胞，1億個左右視桿細胞和500萬個視錐細胞，眼睛一睜開，視網(wǎng)膜通過3條通路約150萬根神經(jīng)節(jié)細胞的軸突每秒大約輸出1000萬bit以上的視覺信息，大量信息傳輸?shù)南乱徽臼峭鈧?cè)膝狀核，之后沒有下一站，通過神經(jīng)纖維介質(zhì)傳導(dǎo)的電信號就此終斷。神經(jīng)解剖中還有小部分纖維走向由視網(wǎng)膜出發(fā)后不經(jīng)過外側(cè)膝狀核而與腦內(nèi)上丘和頂蓋前區(qū)等組織相連，稱為視第2通路。這種信息通路很容易被理解為腦內(nèi)各神經(jīng)組織活動時起同步觸發(fā)器作用。
大腦該如何處理視網(wǎng)膜源源不斷的信號，并最終形成視圖意識?外側(cè)膝狀核通過有節(jié)律(如25 Hz)的振蕩活動將電信號進行整合，以特定頻率向外發(fā)送電波信號。電波進入意識感知區(qū)后，腦干部位的網(wǎng)狀神經(jīng)結(jié)構(gòu)中廣泛分布的大量1290 m大小不同的神經(jīng)元正好對應(yīng)這一由視圖轉(zhuǎn)換后的電波信號，眾多獲得對應(yīng)波長感知的神經(jīng)元組合形成的綜合感受就是眼前的一幅圖景。這種視圖感知意識也可以看成從視網(wǎng)膜到腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的信號轉(zhuǎn)換和神經(jīng)元功能轉(zhuǎn)換，相當(dāng)于一種映射。
外側(cè)膝狀核振蕩頻率25 Hz是一個待定值，筆者采用電影發(fā)展史上的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，即電影放映速度從每秒16禎到24禎改進后，畫面的軸動(俗稱卓別琳動作)現(xiàn)象消失，動作變得流暢。外側(cè)膝狀核每隔40 ms (1000 ms/25)發(fā)送1次電波恰似一個速度開關(guān)，將自然界3 x 105 kms的光速(電磁波)轉(zhuǎn)換成生物學(xué)意義上的神經(jīng)元的機械運動速度。
外側(cè)膝狀核振蕩電波除了被網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)感知，同時也被大腦皮層記憶神經(jīng)元接收。如果大腦皮層記憶神經(jīng)元中已儲存了相同的視圖信息，則電波信號與記憶神經(jīng)元之間因同頻諧振的特性使得記憶神經(jīng)元被激活，即同頻諧振波幅疊加的物理學(xué)特性確保了發(fā)送信號與儲存類同信息的神經(jīng)元達到了準(zhǔn)確無誤對接。被激活的記憶神經(jīng)元轉(zhuǎn)而又向外發(fā)送電波，皮層記憶神經(jīng)元發(fā)送的電波信息讓意識區(qū)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)神經(jīng)元感知到曾經(jīng)有過的體驗一一熟悉。如果電波信息完全是新的，即視覺畫面從未見過，則電波所含的內(nèi)容成為新的一個記憶事件儲存。
3大腦皮層記憶神經(jīng)元的信息儲存原理及其生物學(xué)依據(jù)
3.1基于模型假設(shè)的記憶信息儲存原理
生命誕生初期，記憶神經(jīng)元的原始狀態(tài)可形象地認為空白。當(dāng)意識感知到的電波同樣作用于空白神經(jīng)元時，腦內(nèi)的神經(jīng)化學(xué)遞質(zhì)與電波共同作用改變了神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)，比如增加了許多樹突和樹棘，這就形成了神經(jīng)元記憶儲存的最初架構(gòu)。神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)改變并不符合生命活動的最高目標(biāo)是保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定這一鐵的規(guī)則，在電子顯微鏡下可以發(fā)現(xiàn)，一個單細胞的生命體也以最大的努力保持內(nèi)部平衡以達到生命的延續(xù)。穩(wěn)定和平衡是神經(jīng)元的最大目標(biāo)，也是生命活動的最大任務(wù)。被增生樹突樹棘的神經(jīng)元處于不穩(wěn)定狀態(tài)，恢復(fù)原狀的活動使神經(jīng)元產(chǎn)生了與記憶儲存時類同的電波信號。初始階段，神經(jīng)元活動強度較大，其產(chǎn)生的信號強度也大，所以剛形成的記憶很容易得到恢復(fù)，且回憶的準(zhǔn)確度也高。隨著時間推移，神經(jīng)元慢慢降低活動強度，產(chǎn)生的信號變?nèi)酰糠衷錾臉渫换驑浼瑏G失了，但電波的總體架構(gòu)沒有變，能模糊記得某件事，而不那么準(zhǔn)確。時間無限延長后，神經(jīng)元恢復(fù)原狀的成功率增加，直至基本復(fù)原，我們小時候的大量記憶事件就是這樣被遺忘了。心理學(xué)上的記憶曲線變化規(guī)律符合神經(jīng)元樹突樹棘增生和丟失的生物學(xué)過程，人類在實踐中歸納出的經(jīng)驗是可以用科學(xué)的內(nèi)在規(guī)律進行解釋的。
被改變結(jié)構(gòu)的神經(jīng)元若再次受到同樣的意識電波作用，神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)改變將被強化，多次被改變被強化就成了新的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。樹突棘具有可塑性，在學(xué)習(xí)過程中可能發(fā)生新的樹突棘。比如你新認識的朋友，再次相遇，二三次及以后的意識電波作用在同一神經(jīng)元上，神經(jīng)元會增加許多新的樹棘和分叉的樹突，甚至還發(fā)現(xiàn)與別的神經(jīng)元新增加突觸，即一個神經(jīng)元的軸突或樹突與后一個神經(jīng)元的樹突形成突觸相連，因為新的記憶事件慢慢成為老的記憶事件后，信息的容量擴大了，記憶的細節(jié)豐富了，內(nèi)容拓展了。大腦回憶的事件總是相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容一起出現(xiàn)，這是記憶神經(jīng)元發(fā)放時，通過同步振蕩確保了以突觸相關(guān)聯(lián)的神經(jīng)元在時間次序上起到先后排隊作用。此外，與原有事件相關(guān)的內(nèi)容總是容易記住。心理學(xué)實驗中強調(diào)有意義的事件或關(guān)聯(lián)性的事件一起記憶效率更高就是這種生物學(xué)機制的作用。
時間推移造成記憶模糊總是發(fā)生在細節(jié)內(nèi)容方面，即樹突樹棘的丟失。記憶的初始架構(gòu)非常重要，如大家知道一個人成長初期的啟蒙教育很重要，一個好的行為習(xí)慣也是從入門教育開始。這些被人們普遍認可的規(guī)律背后就是記憶神經(jīng)元初始架構(gòu)形成的不可改變性的生物學(xué)機制。
3.2記憶儲存的生物學(xué)依據(jù)
為了進一步解釋筆者的假設(shè)模型，從神經(jīng)解剖學(xué)的角度比對神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的許多固有特性，可進一步說明記憶儲存的生物學(xué)特性。
一個胞體直徑5150 pm的神經(jīng)元，平均表面約有6 000~ 10 000個棘，不同種類的神經(jīng)元的樹突形態(tài)和大小各不相同、一般樹突從胞體的發(fā)起部較寬，其后分支和變細，長度不等，一般較短。樹突上最突出的特征是帶有大小不同的伸出物，稱為樹突棘，可呈細長形體、蘑菇形、粗短形等不同形狀。樹突棘極大地擴展了樹突與其他神經(jīng)元形成接觸的機會，且在學(xué)習(xí)記憶過程中樹突樹棘會有數(shù)量和形狀上的變化。另外，20世紀70年代，紐約Albert Einstein醫(yī)學(xué)院的Purport等發(fā)現(xiàn)了樹突結(jié)構(gòu)的重要的線索。他們用高爾基染色法研究智障兒童的腦，發(fā)現(xiàn)其神經(jīng)元的樹突結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的改變。智障兒童的樹突上少了很多樹突棘，而僅有的少量樹突棘又異常細長。進一步觀察發(fā)現(xiàn)，樹突棘改變的程度與智力遲鈍的程度成正相關(guān)。Purport指出智障兒童的樹突棘與正常胎兒的樹突觸棘非常相似。
3.3記憶信息處在不斷變化中
意識形成的電波結(jié)構(gòu)組合每一單位時間都在變化，因此記憶神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)也隨之變化。如果按照現(xiàn)代信息儲存概念，一個人一生中形成的天量數(shù)據(jù)幾乎很難用任何人造的設(shè)備可以完整儲存。自然進化恰恰在關(guān)鍵的時候出乎預(yù)料。記憶神經(jīng)元的儲存方式與意識當(dāng)下形成的電波，在電波的框架結(jié)構(gòu)(電波頻率組合及次序)相似性上解決了難題。當(dāng)后一個意識電波形成的框架結(jié)構(gòu)與記憶神經(jīng)元中已儲存電波的框架結(jié)構(gòu)相似度比較高時，新的電波就在原有記憶神經(jīng)元或神經(jīng)元組合上找到了歸宿。新電波與原儲存電波之間的差異部分，通過樹突樹棘的增生就輕易地解決了記憶儲存的擴容。
3.4記憶信息的恢復(fù)原理
意識電波與記憶神經(jīng)元之間運用物理學(xué)中的諧振原理很容易地解決了現(xiàn)代信息技術(shù)中很難解決的尋址速度難題。人們用無線收音機很容易在浩瀚無邊的空間找到自己需要的廣播電臺，相同的原理，一個儲存了信息的神經(jīng)元就是一臺固定頻率組合的收發(fā)機，下一次只要大腦中出現(xiàn)同樣的電波，對應(yīng)的神經(jīng)元就會立即動作一一接收，接收到的電波信息與儲存的信息不完全相同，故樹突樹棘又有新的變化;變化又產(chǎn)生了新的不穩(wěn)定，之后神經(jīng)元就轉(zhuǎn)為反對變形活動發(fā)送。用傳統(tǒng)的概念表述就是神經(jīng)元被激活，被激活(被變形)的神經(jīng)元一定會比其他神經(jīng)元發(fā)放更高電位的信號。大腦的這種機制確保了意識的高效率工作，在茫茫人海中，無論你走到哪里，當(dāng)你偶遇老同學(xué)時會不假思索地叫出對方的稱呼，并感知到老同學(xué)與你相處時的幾乎所有的經(jīng)歷，此時意識概念和意識閃念都在起作用，如果相遇者是曾經(jīng)戀愛過的男女朋友，此時或許你的心跳會突然加快，臉色跟著變化，肌體內(nèi)形成的是一種意識體驗。
就在見到老同學(xué)的當(dāng)下，你的記憶神經(jīng)元的儲存信息也在變化，比如老同學(xué)頭發(fā)白了，人老了。所以意識當(dāng)下的電波結(jié)構(gòu)在化學(xué)神經(jīng)遞質(zhì)的共同作用下，又一次對同一個單位的記憶神經(jīng)元進行新的結(jié)構(gòu)改變，如樹突或樹棘又在增加。而這次新增的記憶信息容易保存，原因就在儲存老同學(xué)的神經(jīng)元早已成為一種新的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，不再向空白復(fù)原，這就成了永久記憶。
3.5記憶儲存與小人圖的關(guān)系
記憶神經(jīng)元不僅儲存下大腦活動時的顯性意識，如你的所有生活經(jīng)歷，它還儲存了肌體活動形成的固有的動作習(xí)慣信息(傳統(tǒng)上稱為無意識活動)，應(yīng)該稱為隱性意識。Penfield繪制的小人圖就是肌體各部位動作信息儲存的對應(yīng)位置。小人圖中手和頭部，尤其嘴唇所占空間面積特別大就是因為肌體在長期的生活經(jīng)歷中過多地活動了這2個部位保留下來的記憶儲存。可以預(yù)言，一個因意外事故造成上肢被截，日后學(xué)會用腳干活，尤其學(xué)會用腳做針線活、彈鋼琴者，其小人圖中腳對應(yīng)的皮層空間位置一定很大，而手則很小。
個體成長期間學(xué)會走路、學(xué)會用筷子、用手與腳干各種高難度的事，均是經(jīng)過長期反復(fù)練習(xí)后，動作對應(yīng)的電信號被儲存到皮層記憶神經(jīng)元，之后在日常生活中方可運用自如。跳水、體操等各種技巧性動作的運動員在極短的時間內(nèi)將一個非常復(fù)雜的動作做得完美無缺，正是通過長期的訓(xùn)練，這一連串動作電波組合被記憶神經(jīng)元穩(wěn)定地儲存下來，之后才能夠達到各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)自如。
臨床實踐中，醫(yī)學(xué)專家已把意識與記憶的工作原理很好地運用在患者身上了。央視《走近科學(xué)》(2013-11-11)曾介紹北京武警總醫(yī)院神經(jīng)科醫(yī)生運用大腦干細胞移植技術(shù)成功將一些下肢無法站立的腦癱患者治愈，并讓其學(xué)會走路。大腦干細胞移植并獲得增生確保了下肢運動神經(jīng)形成的電信號有了儲存的位置。而帕金森疾病則是患者對應(yīng)的記憶神經(jīng)元功能降低，致使以往儲存的信息不能獲得穩(wěn)定的發(fā)放。目前醫(yī)學(xué)上采用一種電子信號發(fā)生器一一電子藥，通過導(dǎo)線將一定的頻率信號送至大腦皮層相應(yīng)位置，刺激記憶神經(jīng)元，這種強制神經(jīng)元工作的治療方法，在初期階段已顯示出非常好的效果。
4意識與記憶之間的互動關(guān)系
意識與記憶兩者獨立存在的依據(jù)可從大腦疾病患者或大腦局部障礙者身上找到驗證。1907年德國精神病醫(yī)生和神經(jīng)解剖學(xué)家Aloes Alzheimer對一個典型的早老性癡呆女病人尸體解剖發(fā)現(xiàn)，腦內(nèi)有大量粉樣斑和神經(jīng)原纖維纏結(jié)，之后凡符合此類病理和癥狀的稱為阿爾茨海默氏癥，簡稱AD。AD病例很普遍，病理機制也明確，記憶神經(jīng)元細胞骨架破壞導(dǎo)致神經(jīng)元功能喪失。患病周期很長，從一般性記憶功能障礙到徹底不記憶事，再發(fā)展到不認識家人，所有這些現(xiàn)象都指向記憶功能病變或退化。在意識形成的當(dāng)下，意識區(qū)感知神經(jīng)接收不到任何記憶神經(jīng)元的電波信號。最后連儲存家人的記憶神經(jīng)元也壞了，相當(dāng)于親人的信息被刪除了。與AD患者相比，如果一個因意外原因造成意識功能障礙的患者，如植物人，盡管遠不如AD患者看上去正常。但植物人可能只是局部性的意識功能損傷，他的記憶神經(jīng)元或許一直在正常工作，以往儲存的信息在正常地發(fā)送電波，只是意識區(qū)某種障礙使其無法接收信號，或許能清楚地接收到記憶信息卻無法表征出來。所以，醫(yī)學(xué)實踐中能成功康復(fù)者，通常都是在親人的精心護理加上愛心的作用讓植物人從微弱的意識感知中逐步增強信心，慢慢地使網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)感知神經(jīng)回復(fù)到正常接收狀態(tài)，最終回到正常人狀態(tài)。
5結(jié)束語
當(dāng)所有的分析都能自圓其說，意識模型的證據(jù)鏈全部接通后，那么這一模型作為意識原理的階段性理論應(yīng)該有其存在價值。涉及意識相關(guān)的語言原理、計算判斷、情緒機制、宗教信仰、價值觀等意識中深層次問題將在后續(xù)文章中進一步探討。
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