在等问题.本文将回顾有关意识与多感觉信息整合分并无影响,换句话说,没有反馈即没有整合,因此 关系的经典理论与相关研究,尤其关注使用改变刺单纯的前馈系统也不具备意识 激知觉条件范式的无意识多感觉信息研究并对无意 识多感觉信息整合的加工水平、时间界限和解释机制2无意识条件下的多感觉信息整合 进行讨论,以期增加人们对多感觉整合的新认识,为 后续研究意识这个“千古之谜”提供借鉴. 2.1单一通道无意识的研究 1意识与信息整合关系的传统观点 视觉是人类感知世界最主要的信息来源,研究 者们对视觉系统的认识也较之其他感觉通道来说更 意识的绝大多数理论假定整合和意识紧密相关,为深人.在意识的研究领域中,视觉系统也被作为研 整合问题是意识研究的重点,而意识又在信息整合究意识的突破口.与其他通道的意识(如听觉意识 中具有中心的作用-.对于这种潜在密切联系的描触觉意识等)相比,视觉意识在定义的操作性、实验 述至少可以追溯到笛卡尔、康德以及詹姆斯的论的可行性以及实验结果的适用性等方面具有独特的 著μ-3.这种将意识与信息整合紧密联系在一起的优势.早期研究认为视觉是优势感觉通道,从而不受 传统观点对当今学术思想有着很深远的影响.全局其他感觉通道影响.随后的一些研究表明其他通道 神经工作空间理论( global neural workspace theory,的信息能够调节视知觉,甚至当视觉刺激处于无意 GNW)为整合和意识的紧密关系提供了神经基础的识的状态下,该影响效果仍然存在2.前人利用多 假设,它认为有意识的加工涉及远程反馈连接,从而种范式(如掩蔽、连续闪烁抑制等)来考察被试的视觉 能够使不同种类的信息在大脑中发生整合,而无意无意识加工与其他感觉通道信息加工的整合及交互 识情况下的加工则处于信息封闭的状态,不存在不作用,而探讨除视觉外的其他感觉通道之间的无意 同脑区间的信息交换·5. Tononi研究组6提出的识整合的文献则相对较少 整合信息理论( integrated information theory,IT认为 视觉掩蔽( visual masking)技术是一种被广泛用 人以整合信息的方式来获得意识,或者说意识就是来研究无意识多感觉信息整合的方法.一般来说,该 个系统所能整合的信息,并可以通过信息论的方方法是通过缩短目标刺激的呈现时间(通常小于50 法加以计算.近年来TMS结合EEG实验中发现,失去ms),并呈现时间和空间上与之相近的掩蔽刺激,以 和恢复意识与大脑整合信息的能力有关.在意识清达到使目标刺激不被观察者所觉知的目的324.在 醒状态下,向被试的前运动区( the premotor area)施加跨通道信息整合的研究中,研究者在掩蔽视觉刺激 TMS刺激同时记录全脑的EEG活动,研究者观察到呈现的同时或短时间内再给予另一感觉通道的信息, 脑电波由刺激位点向相邻区域“扩散”.然而,若被试这样即可观测该感觉通道信息与无意识视觉信息的 处于非快速眼动睡眠状态,即使向相同位点施加强整合及交互作用.Ngo和 Spence231分别采用听觉、触 度更高的TMS刺激也无法观察到前述现象.后续觉以及听觉触觉同时呈现等多种方式来研究跨通道 研究中,研究者还以类似方法(向局部或整个大脑进信息对处于后摄掩蔽( backward masking)条件下的视 行轻微刺激),对不同意识状态下(如全身麻醉、昏迷觉目标刺激加工的影响.实验的每个试次由先后呈 等)大脑复杂性反应进行考察,并发现随着意识程度现的4对被掩蔽-掩蔽刺激组成,其中掩蔽刺激是由 的减弱脑内有效连接数量、PCI值( perturbational16个点组成的4×4矩阵,被掩蔽刺激则是由出现在 complexity index)均随之降低11,研究者推测这与4x4矩阵的任意位置上的4个点组成,这4个点可能组 丘脑皮层模块的信息整合能力丧失有关.随着无成不规则的形状(分心物),也可能组成菱形(目标物) 意识研究的深入, Tononi研究组2近来也在其信息日标物总是出现在第三对刺激中,其余的3对刺激包 整合理论框架下加入了无意识的成分,但他们并不含的都是分心物.每个被掩蔽刺激(4个点)呈现100 认为这些无意识的“僵尸”系统具有信息整合的功能,ms,随后紧接着呈现掩蔽刺激(16个点)100ms.在听 虽然从行为上看它们似乎具有某些计算功能,但在觉条件中,声音刺激与被掩蔽刺激同时呈现,与4组 这样的前馈系统信息的输入完全来自于外部输入,被掩蔽刺激相对应的是4个纯音信号,可能出现的序 其输出只影响下游信息的传递而对整个系统其他部列有4个声音全是低音①LLLL)或第三个声音是高音 DownloadedtoIp:159.226.113221On:2018-02-2114:15:29http:/engine.st o/10.1360N972015-006663 在等问题. 本文将回顾有关意识与多感觉信息整合 关系的经典理论与相关研究, 尤其关注使用改变刺 激知觉条件范式的无意识多感觉信息研究并对无意 识多感觉信息整合的加工水平、时间界限和解释机制 进行讨论, 以期增加人们对多感觉整合的新认识, 为 后续研究意识这个“千古之谜”提供借鉴. 1 意识与信息整合关系的传统观点 意识的绝大多数理论假定整合和意识紧密相关, 整合问题是意识研究的重点, 而意识又在信息整合 中具有中心的作用[8~10]. 对于这种潜在密切联系的描 述至少可以追溯到笛卡尔、康德以及詹姆斯的论 著[11~13]. 这种将意识与信息整合紧密联系在一起的 传统观点对当今学术思想有着很深远的影响. 全局 神经工作空间理论(global neural workspace theory, GNW)为整合和意识的紧密关系提供了神经基础的 假设, 它认为有意识的加工涉及远程反馈连接, 从而 能够使不同种类的信息在大脑中发生整合, 而无意 识情况下的加工则处于信息封闭的状态, 不存在不 同脑区间的信息交换[14,15]. Tononi研究组[4~6]提出的 整合信息理论(integrated information theory, IIT)认为 人以整合信息的方式来获得意识, 或者说意识就是 一个系统所能整合的信息, 并可以通过信息论的方 法加以计算. 近年来TMS结合EEG实验中发现, 失去 和恢复意识与大脑整合信息的能力有关. 在意识清 醒状态下, 向被试的前运动区(the premotor area)施加 TMS刺激同时记录全脑的EEG活动, 研究者观察到 脑电波由刺激位点向相邻区域“扩散”. 然而, 若被试 处于非快速眼动睡眠状态, 即使向相同位点施加强 度更高的TMS刺激也无法观察到前述现象[16]. 后续 研究中, 研究者还以类似方法(向局部或整个大脑进 行轻微刺激), 对不同意识状态下(如全身麻醉、昏迷 等)大脑复杂性反应进行考察, 并发现随着意识程度 的减弱脑内有效连接数量、 PCI 值 (perturbational complexity index)均随之降低[17~19], 研究者推测这与 丘脑皮层模块的信息整合能力丧失有关[9,20]. 随着无 意识研究的深入, Tononi研究组[20,21]近来也在其信息 整合理论框架下加入了无意识的成分, 但他们并不 认为这些无意识的“僵尸”系统具有信息整合的功能, 虽然从行为上看它们似乎具有某些计算功能, 但在 这样的前馈系统信息的输入完全来自于外部输入, 其输出只影响下游信息的传递而对整个系统其他部 分并无影响, 换句话说, 没有反馈即没有整合, 因此 单纯的前馈系统也不具备意识. 2 无意识条件下的多感觉信息整合 2.1 单一通道无意识的研究 视觉是人类感知世界最主要的信息来源, 研究 者们对视觉系统的认识也较之其他感觉通道来说更 为深入. 在意识的研究领域中, 视觉系统也被作为研 究意识的突破口. 与其他通道的意识(如听觉意识、 触觉意识等)相比, 视觉意识在定义的操作性、实验 的可行性以及实验结果的适用性等方面具有独特的 优势. 早期研究认为视觉是优势感觉通道, 从而不受 其他感觉通道影响. 随后的一些研究表明其他通道 的信息能够调节视知觉, 甚至当视觉刺激处于无意 识的状态下, 该影响效果仍然存在[22]. 前人利用多 种范式(如掩蔽、连续闪烁抑制等)来考察被试的视觉 无意识加工与其他感觉通道信息加工的整合及交互 作用, 而探讨除视觉外的其他感觉通道之间的无意 识整合的文献则相对较少. 视觉掩蔽(visual masking)技术是一种被广泛用 来研究无意识多感觉信息整合的方法. 一般来说, 该 方法是通过缩短目标刺激的呈现时间(通常小于50 ms), 并呈现时间和空间上与之相近的掩蔽刺激, 以 达到使目标刺激不被观察者所觉知的目的[23,24]. 在 跨通道信息整合的研究中, 研究者在掩蔽视觉刺激 呈现的同时或短时间内再给予另一感觉通道的信息, 这样即可观测该感觉通道信息与无意识视觉信息的 整合及交互作用. Ngo和Spence[25]分别采用听觉、触 觉以及听觉触觉同时呈现等多种方式来研究跨通道 信息对处于后摄掩蔽(backward masking)条件下的视 觉目标刺激加工的影响. 实验的每个试次由先后呈 现的4对被掩蔽-掩蔽刺激组成, 其中掩蔽刺激是由 16个点组成的4×4矩阵, 被掩蔽刺激则是由出现在 4×4矩阵的任意位置上的4个点组成, 这4个点可能组 成不规则的形状(分心物), 也可能组成菱形(目标物). 目标物总是出现在第三对刺激中, 其余的3对刺激包 含的都是分心物. 每个被掩蔽刺激(4个点)呈现100 ms, 随后紧接着呈现掩蔽刺激(16个点)100 ms. 在听 觉条件中, 声音刺激与被掩蔽刺激同时呈现, 与4组 被掩蔽刺激相对应的是4个纯音信号, 可能出现的序 列有4个声音全是低音(LLLL)或第三个声音是高音 Downloaded to IP: 159.226.113.221 On: 2018-02-21 14:15:29 http://engine.scichina.com/doi/10.1360/N972015-00666