第四节　意识的维度

意识包括觉醒和觉知两个维度，其中觉知包括感觉和知觉、学习和记忆、情感体验等。

一、觉醒

觉醒（wakefulness）也被称为初级意识状态（crude consciousness），具有正常的睡眠-觉醒周期，维持正常的觉醒状态是意识存在的前提条件。

觉醒描述的是清醒状态或经历认知的潜能，清醒的解剖基础是脑干，在临床上可以通过“睁眼”反应来对其进行验证。觉醒作为认知的前提，觉醒度的增加通常伴随着觉知水平的增加。由此可见，觉醒和觉知两者之间呈线性关系，比如在昏迷、深睡眠和麻醉状态时，觉醒和觉知会同时出现下降。然而，在某些情况下两者之间是分离的，比如在生动的梦境时，觉醒水平较低，而内源性觉知却仍然保留；另外，在某些病理状态下，觉醒水平未受损，而认知能力却丧失了，如最小意识状态（minimally conscious state，MCS）和植物状态（vegetative state，VS），还有梦游和失神状态等。因此，研究觉醒和觉知的分离状态可以为临床上揭秘认知的神经元基础提供依据。

昏迷患者的觉醒状态丧失，临床上主要表现为患者的觉醒-睡眠周期消失，处于持续的深睡之中，不能觉醒；患者的知觉、注意、思维、情感、定向、判断、记忆等许多心理活动全部丧失；对自身和外界环境毫不理解，对简单的命令不能执行，对外界刺激毫无反应。给予强烈的疼痛刺激，除有时可出现痛苦表情或呻吟外，完全无意识性反应。

觉醒状态包括皮层觉醒和皮层下觉醒，皮层觉醒（意识觉醒或脑电觉醒）是指人对外界刺激产生反应时，具有清晰的意识内容活动和高度的机敏力，依赖于丘脑的上行投射系统的活动来维持。皮层下觉醒（行为觉醒）是指觉醒、睡眠交替出现（昼夜节律）以及情绪、自主神经功能和内分泌功能等本能行为，由下丘脑生物钟和脑干网状结构上行投射系统所维持。20世纪50年代曾有学者认为：意识的中枢是大脑皮层，如果损害了双侧大脑皮层，就会产生意识障碍。此外，有人在动物实验中观察到：切除黑猩猩的双侧大脑皮层时，虽然黑猩猩丧失了“学习”功能，意识水平随之下降，但是仍处于觉醒状态。另外有研究表明，对猫的中脑网状结构进行刺激可将其从睡眠状态中唤醒，脑电波呈去同步化快波改变；如果在中脑头端切断网状结构或者选择性的破坏中脑被盖中央区的网状结构，动物将会进入持久的昏睡状态，脑电波呈现出同步化慢波改变。

由此可见，双侧大脑皮层只是和学习功能、条件反射有关，觉醒的产生并不要求双侧大脑皮层完整，而要求脑干网状结构和功能具有完整性，故称之为网状结构上行激活系统（ascending reticular activating system，ARAS）。

二、觉知

与觉醒一样，觉知也是一种状态，是意识活动的内容，觉知包括感觉和知觉、学习和记忆、情感体验等。

（一）感觉和知觉

1.感觉（sensation）

是指人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映。感觉分为内部感觉和外部感觉，内部感觉主要包括肌肉运动觉、平衡感觉、内脏感觉等。外部感觉包括视觉、听觉、嗅觉、味觉、皮肤感觉等。感觉通路经特异性上行系统传至大脑皮层感觉区，嗅觉是唯一不在丘脑中继的感觉。感觉是最简单的心理现象，与记忆紧密联系，并且可以影响记忆的再认阶段。

2.知觉（perception）

是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物整体属性的反映。知觉包括空间知觉、时间知觉、运动知觉。其中空间知觉指对事物空间大小、深度、方位的反映；时间知觉比较好理解，就是我们常说的春、夏、秋、冬四季以及时、分、秒，还有时间的长短、多少、快慢等；运动知觉指对物体的静止和运动以及运动速度的反映。知觉也有自己特有的特征，包括整体性、选择性、理解性、恒常性。感觉是知觉的基础，没有人们对事物的个体感觉，便没有对事物的整体知觉，只有对事物感觉的越多，才能使事物的知觉更完整。在感觉的基础上，知觉将我们所感受到的物体进行整合，形成更高阶段的认识。有意识的感觉和知觉必须在醒觉和集中注意力的基础上进行。

当感觉信息融入到认知的结构中时，它经历了广泛的联想阐述和注意力调节。这一过程沿着核心突触层次而发生，包括大脑皮层的初级感觉区、上游单峰区、下游单峰区、异峰区、边缘区。上游单峰区编码感觉的基本特征，如颜色、动作、形状和音调。下游单峰区编码更复杂的感觉体验内容，如物体、面孔、字形、空间位置和声音序列。感觉-游离加工的最高突触水平由异峰区、边缘旁和边缘区皮质所占据，统称为跨模态区域。颞中皮层、韦尼克区、海马-内嗅觉复合体和顶叶后皮质的多模态区域提供了将感知转化为认知、将字形转化为意义、将场景和事件转化为经验、将空间位置转化为探索目标的关键通道。对感觉加工系统的理解莫过于用视觉系统来描述，视网膜接收了外界的视觉刺激后，节细胞发放神经冲动，抑制其周围的环状区。对光反应并不通过膝状体通路或者大脑皮层调节褪黑素的分泌，这是一种下意识的活动，从而使机体根据环境的变化而产生睡眠-觉醒周期。视觉中枢在大脑皮层中的枕叶17区，其中含有可以对视觉刺激进行定位的神经元，感觉信息通过皮质-皮质相互传播。信息的传播看似分离，但初级中枢和次级中枢之间又是相互联系，并在更高的水平进行加工处理。

（二）学习与记忆

学习和记忆属于大脑的高级神经活动，是高等动物和人类最具特色的生理特征之一。学习记忆是动物为了适应生活环境通过改变自身行为或者产生新行为的必要过程。学习和记忆是相辅相成而又相对独立的神经活动，学习是记忆的前提，而记忆是学习的结果。

1.学习（learning）

是指人和动物感知外界事物或接受外界信息，通过感觉系统向大脑输入信号的过程。学习可以分为两种形式，分别是联合性学习和非联合性学习。联合性学习比较复杂，是指一种行为与一种刺激或者两种刺激重复发生，在时间上很接近，并最终在大脑内形成联系的过程。非联合性学习在单一的刺激重复进行时即可产生。人类的学习过程大多数情况下都是联合型学习，比如条件反射的建立和消退。

2.记忆（memory）

是指人脑对经历过的事物的识记、保持、再现或再认。识记即识别和记住事物的特点及联系，它的生理基础为大脑皮层形成了相应的暂时神经联系；保持即暂时联系以痕迹的形式留存于脑中；再现或再认则为暂时联系的再活跃。通过识记和保持可积累知识经验，通过再现或再认可恢复过去的知识经验。记忆的分类有两种形式，根据储存和提取记忆的方式可以将记忆分陈述性记忆和程序性记忆，陈述性记忆是指对特定的时间、地点有关事实和事件的记忆，可以通过语言传授而一次性获得。非陈述性记忆是指如何回忆如何做事情的记忆，包括对知觉技能、认知技能和运动技能的记忆，这类记忆往往需要多次尝试才能逐渐获得。根据保留记忆时间的长短可以将记忆分为短时程记忆和长时程记忆。短时程记忆保存时间仅几秒到几分钟，易受干扰，不稳定。长时程记忆可持续几小时，几天或者几年，甚至终生，称为永久性记忆。

3.参与学习和记忆的脑区

神经生物学研究已经清楚地证明，哺乳动物的大脑并不包含一个单一的记忆中心或者大脑结构来调节所有类型的学习信息的获取、巩固和检索。相反，大量证据表明，记忆是在多个大脑系统中组织起来的。目前已知中枢神经系统中的大脑皮层联络区、丘脑、脑干网状结构、海马及其邻近结构、杏仁核等均参与了学习和记忆过程。海马-颞叶系统对陈述性记忆的形成十分重要，短时记忆在前额叶进行加工，加工后的信息转移至海马。当海马受损时，短时记忆则不能转变为长时记忆。非陈述性记忆以及习惯形成与纹状体和与其相连的基底神经节有关。

从神经生物化学角度看，一些参与纹状体突触可塑性的神经递质，包括多巴胺，在习惯学习和记忆中发挥着重要的作用。在学习的早期阶段，当表现是以目标为导向学习时，多巴胺可能扮演着双重角色，除了发挥突触可塑性的作用外，还可以调节作用于电压依赖和受体操作的离子通道上的纹状体输出神经元的兴奋性。

4.关于记忆解剖的新观点

研究表明，双侧海马损伤和颞叶附近部分受损会导致顺行性健忘症。而记忆损伤的患者更容易记住陈述性记忆。陈述性记忆涉及两种类型的信息：语义性和情景性。语义记忆是像事实一样的，脱离了它们的编码环境，并且彼此之间有很强的关联性。相比之下，情节记忆是经验性的，本质上与它们的编码环境联系在一起，并且彼此之间没有很强的联系。然而，在没有语义信息指导的情况下，可能永远不会检索出情节记忆。因此，记忆信息不直接代表语义记忆或情节记忆，而是它们在记忆时刻相互作用的结果。记忆的提取与大脑区域网络中的活动有关，该网络主要位于左侧，由海马、海马旁回、颞中回、后扣带回皮质、颞顶交界处组成。

程序性记忆是通过新皮质-基底神经节环的突触修饰而储存起来的，将特定的新皮质区域单向连接到纹状体亚区，纹状体亚区投射到下游结构，如苍白球、腹侧被盖区和黑质，这些区域与丘脑核团相连，丘脑核团向后投射回与起始点相同或接近的新皮质区域，构成新皮质-基底神经节环。在纹状体可细分为腹侧纹状体和背侧纹状体，腹侧纹状体与动机和情感加工有关。在对啮齿类动物的研究实验中发现，背侧纹状体可分为背外侧和背内侧，背外侧纹状体是介导刺激-反应学习和习惯形成的重要区域。背内侧则与认知功能和动作-结果学习有关。

（三）情感体验

对于人类来说，情感是感觉的精髓。在人们的客观实践中，当接触到自然环境和社会中各种各样的现象和事物，或遇到得失、顺逆、荣辱等各种情境时，会产生喜、怒、哀、乐、悲、恐、惊等各种情感，个体意识到自身这些情感状态的过程，称为情感体验（affective experience）。

情绪和情感问题一直是心理学邻域和精神病学邻域不停探索的问题。情绪和情感是相互交融、彼此依存的。变化的情绪反映了情感的深度，情绪发生的过程中又常常蕴涵着情感。稳定的情感需要在情绪的基础上建立，同时又是通过情绪反应来进行表达。情绪和情感又相互区别着，情绪起效快、持续时间短、目标明确、具有情境性，某种情境的消失通常伴随着某种情绪的消失。而情感起效缓慢、持续时间长，是对某一事物的稳定态度，不具有情境性。在人类心理学中，“情感”一词通常指的是有效的感觉状态，有效意味着有意识地体验愉快或不愉快，积极或消极。研究表明，神经康复邻域中的情感障碍可以分为以下几个内容：抑郁障碍、焦虑症、情绪主义、易怒、冷漠。这些划分是基于可能出现的普遍情绪症状，但除了这些情绪症状（情感症状），情感障碍也会出现典型的认知、行为和躯体（身体）功能方面的问题。

情感体验可以用一些生理变化来对其进行客观的反映，如愤怒或焦虑时能察觉到心跳加快、四肢发颤和肌肉紧张等多种躯体的生理变化。这是由于自主神经系统交感神经激活所导致的，这些情感体验往往可以发挥对机体的防御和保护作用。例如，在“恐惧”发作期间出现的心跳和呼吸频率升高的特定功能是增加了对外周肌肉组织的含氧血供应，以达到逃跑的目的。类似地，在面临“恐惧”时，面部表情中睁大眼睛的特定功能可以识别和定位威胁源而增强外围视觉感知，且具有与社会交流相关的次要功能。若因各种颅脑神经系统疾病或者其他疾病导致患者出现意识障碍时，会导致不同程度的情感功能障碍。因此，对外界不良刺激的防御功能也随之下降。

（冯珍　叶文）