一个塑料颞脑意识状态的代码生成

文摘

意识是有限的处理能力,常常描述的一个独特的处理流在一个维度:时间。在本文中,我们讨论一个纯粹的时间模式的代码,功能与空间信号,大脑的意识状态代。参数支持这样的一个代码包括Dehaene et al。远程混响原理,拉玛钱德朗重新映射的假说,证据的时间相干性指数和巧合探测器,和Grossberg自适应共振理论。time-bin共振模型,时间签名的意识状态的基础上生成信号混响在远距离高塑料神经回路。颞签名是由神经活动模式,超过一定的统计阈值,激活、维持和终止一个有意识的大脑像一个条形码将激活状态,维护,或灭活电子锁的安全。这样时间共振将反映出更高层次的神经处理,独立于知觉的或感性的大脑机制。

1。介绍

在过去的20年中,意识的研究已经产生了相当大量的理论和实验工作关心试图回答两个关键问题:(1)是一个科学意识的操作性定义,(2)和大脑中的这种现象是怎么产生的?能够回答第二个问题完全取决于第一个可以有效的答案。回顾该领域的各种不同的方法(例如,1- - - - - -9]),神经科学家还剩下的结论是,一个完整的操作的综合定义现象仍然是一个基本问题,指出在一个最近的理论论文的块(10),作者认为“抽象的解决方案”的意识的”的问题。”Given that phenomenal consciousness by far exceeds cognitive accessibility and performance, its neural basis is not to be identified with the neural basis of any particular cognitive process taking place within consciousness, as Block [10和其他人认为。意识的“困难的问题”(例如,11- - - - - -13])或的看似不可逾越的困难解释机制的意识我这是经历过的我做,我觉得,或我是出现在大脑中,事实上,仍是一个悬而未决的问题。在本文中,我们提出一个抽象的解决这个问题,表明生物物理模型,解离的特定认知过程可能发生在意识,如有意识的知觉,例如,从触发的神经机制,维护和终止一个有意识的状态(我做,我觉得,我是在大脑中)。的功能假设模型阐明这样一个特定的大脑状态可能出现从纯粹的时间记忆的共振信号在神经回路,以及这如何可能发生在没有任何刺激的输入,关注,或感知关联到一个特定的有意识的行为。

1.1。有意识的知觉和行为的制约因素

意识理论基于认知能力或意识(相对于无意识)感知解决不了一个“硬近几年会计意识。”The science of consciousness has thus far been reduced to looking for measures and neural correlates of consciousbehaviourthat reflects particular cognitive processes. These measures and correlates (see, e.g., [14),审查)只不过是部分痕迹,发现在特定的行为像引导注意力,主动有意识的知觉和报告,或有意识的记忆,更复杂的和复杂的现象。无数的研究某一特定行为的调查了解意识已报告。Dehaene et al。9),例如,接近意识有意识的报告。这些作者表明,人类的主题非常有意识的一些关键事件时是可靠的报道,认为意识,因此,被定义的“访问信息的有意识的报告。”我nterestingly, such a restriction of phenomenal consciousness to processes that enable information to access a certain level of conscious representation is grounded in Block’s earlier theory of what he called “access consciousness” [5]。然而,考虑到有意识的人类观察员的报告作为机制的指标给访问意识导致了几个关键问题,仍有待回答。信息访问的报告对应于正在进行的或过去的,真实的或想象的事件吗?受到意识的意识经验报告发生之前,立即之前,或在报告吗?经验会将持续多久之后?简而言之,就是有意识的知觉学习和关注足以理解大脑的机制产生意识?

科学解释的逻辑要求的性质待解释的词或者是什么解释说,是充分的词的意义,或者解释。考虑研究关注意识知觉的情况下,我们必须记住,任何特定的自觉执行行为是不超过一个特定的表达待解释的词(意识)。它发生的一致性和系统性每当个体是有意识的。一个词的意义源自这样一个特殊形式的表达式是足够的只对特定的知觉过程研究,不是关于待解释的词(意识)。有意识的知觉和意识报告的具体行为和记忆与特定的神经活动枕和已故的顶-额的大脑区域(见[15,16]或[9)广泛的评论和讨论)。沿着同一思路,这些大脑活动可能被充分的特定过程的相关实验数据所反映出的有意识的行为,但不是意识的神经关联的。

研究的行为反映了似乎无意识的和意识之间的转换过程,如改变失明(例如,17)提出的解释意识知觉的选择性过程打开进入更高级别的信息处理。在改变失明,观察者无法检测重要的变化在简要介绍了视觉场景被眨眼、闪光或其他视觉面具之前发生变化。这种现象可能被视为一种特殊的前意识的认知([1,18])。事实上,发生了什么改变失明是观察员报告他们看到失败了,因为他们相信有什么是他们所见过之前。这样的信念块选择过程,否则启用新的视觉场景中包含新的信息访问有意识的知觉。变化盲从自上而下的抑制被认为是导致持续的刺激(cf。18]),防止他们有意识的知觉。变化盲视现象是特定情况下的一种意识状态充满了占主导地位的内存表示以前经历过的事件。这表明,有一个选择性的大脑机制,使信息容易被意识。更重要的是,这种选择性机制可以解释意识状态如何生成在没有完整的认识和感知,例如,在清醒梦。

1.2。清醒梦和幻觉:意识经验没有知觉

指出已经一个多世纪以前威廉·詹姆斯(11),意识包括远远超过被清醒,能够有意识地感知和记忆事件发生或发生在世界。当我们梦想强烈,不细心刺激,但我们的意识。我们甚至可以访问和报告这些惊人的数据几个小时以后,当我们重新计票的梦想在早餐。同样,患有精神分裂症等精神疾病的经验有意识地在没有外部刺激引起幻觉的事件触发的经验。如何在大脑中可能出现幻觉hyper-activation意志的信号,引发全意识,常常生动的视觉表象和内部生成的“声音”在幻觉患者中,已被广泛讨论(19]的基础上,他自适应共振理论(ART),我们稍后会回来。

巴尔(例如,20.非凡的意识)被称为“心灵剧场”,这让人想起著作的第一本书(第4部分,第六节)人性的论述苏格兰哲学家大卫•休谟(1740)相比显著的意识戏剧场景的复杂事件,不同感觉的过程中连续出现时间:

“心是一种戏剧,一些看法先后使外表;通过,再经过,滑翔,混合在一个无限的各种姿势和感觉。有适当的既不简单,也没有身份的不同,无论自然propension我们可能想象的简单性和同一性。剧院的比较不能误导我们。他们只是连续的观念,构成了思想;我们也没有最遥远的地方,这些场景表示,或者它是由材料的。”

连续休谟的非凡的描述定义了意识的瞬间,感觉和感觉,不一定与持续的外部事件或有关刺激从思想、出现和消失。

LaBerge et al。([21)认为,梦的感知和做相当于感知和做的事情。支持这种观点的证据的功能对等psycho-physiological相关的意识在活跃的醒着的观察员和清醒梦,这发生在快速眼动睡眠阶段。清醒梦和等效清醒活动测量的相对较短的脑电图信号时代指示特定的激活水平的中枢神经系统(例如,22])。此外,它已被证明(例如,23])的不变的模式变化定量脑电图分析在麻醉和清醒是可靠的大脑相关的我们指的是有意识的大脑状态。

1.3。有意识的大脑状态

意识状态的概念被Tononi和爱德曼(前面讨论24]和Edelman [25),基于提出的一个定义von der Malsburg [26大脑)的一个连续过程持续时间有限。这种意识的抽象定义允许分离大脑的生理状态的某些属性在主观的意识经验的内容,有经验。此外,它满足科学研究的主要约束意识,所谓的精简法(lex parsimoniae)。后者是道德和务实的科学哲学的英文牧师威廉•奥卡姆(14世纪:“统一体非是我multiplicanda necessitatem”)和州的解释这一现象应该采取尽可能少的“实体”(机制、流程、法律)。

我们认为,大脑的意识状态的定义,在其中我是,我做的,或我觉得最充分的科学定义了一个操作待解释的词。后者就占了词的意义用最少的需要为其生成机制。意识状态既不相同也不简化为意识或警惕的状态(参见[27])。特殊的认知过程,如有意识的记忆,注意力,有意识的知觉,和意志([9,19,28- - - - - -31日)可能是也可能不是表达式的一部分意识状态在一个给定的时刻。意识状态是一个特定的大脑的功能状态,使各种主观的意识经验内容但功能独立于这些主观的内容。在一个我觉得的意识状态我累了例如,大脑基质对这种感觉的意识本质是功能独立于大脑信号由我的生理和心理状态(累了在那个时刻)。如何时间签名,产生意识状态逐渐独立于大脑信号参与特定知觉的知觉过程的发展将在稍后讨论。

约翰(32]认为最可能的不变量水平的神经活动或连贯的功能脑区之间的相互作用时,可以衡量一个人的意识状态是最好的近似他所谓的“大脑的有意识的基态。“大脑的有意识的基态的结果从特定神经回路中的活动不超过2(参见[25)一般功能特征:(1)非常有限的信息处理能力(见,例如,(33- - - - - -35)和(2)一个独特的表征内容有限的和相对较短的时间(例如,8,36- - - - - -38])。数据库的意识状态吸引这表征内容不断更新通过无意识的过程,这是迄今为止最大的一部分大脑活动(例如,39- - - - - -41])。有意识的信息处理涉及很少的活动。它一直认为这个功能约束的限制因素是任何理论的意识([25,42- - - - - -44])。有意识的信息处理依赖于串行处理,只允许有限的信息处理的时间跨度中给定的意识状态。例如,这反映的事实,大多数人不能自觉地遵循两个概念同时,或有意识地同时执行两个任务(例如,45,46])。因此,显然,有意识的大脑状态完全依赖工作记忆容量([47- - - - - -50])。

2。Time-Bin大脑的意识状态生成模型

我们提出的模型是基于这个想法有意识的大脑状态的基础上生成纯记忆信号的时间巧合,有时被称为表示,定义为Churchland ([51,64页)”的活动模式组神经元携带信息。“这样的神经活动模式被独特的信号序列在时间。这些构成了潜在的意识状态时间签名。

2.1。有意识的大脑的颞签名

模型基于工作记忆的功能性质早些时候试图澄清组神经元如何产生一个特定的时序信号序列,或颞签名,能充分激活,维护和终止大脑的意识状态。时间签名将履行双重功能:它将使特定的有意识的大脑状态的一代杰出的无意识大脑状态,它将提供准备占他们选择性性质和他们可能发生心里不止一次。工作记忆的某个类的理论方法,如Lisman-Idiart-Jensen内存模型([52- - - - - -57)提出了时序机制上面的一些实证研究总结的基础上,提出工作记忆的最大处理能力只有几个项目,在每一个这样的项目是由一个细胞的发射活动大会,所谓的编码装置,在一个良好定义的时间窗口。等具体数值的基础上预测了内存模型(详情,请参阅[56,58])。Başar [59)和Başar et al。60]认为认知转移活动是基于在特定时间频率振荡,总像一个字母表的字母为有意识的大脑活动可衡量的交付时间代码通过小波分析脑电图或与事件相关电位(erp)。虽然这些数值模型说明合理性和时间编码的潜在力量在大脑中,有一个主要的区别这样的模型,我们提出在这里占意识状态的一代。我们的假设依赖特定的时序信息,动态或谐振time-bin消息,由一个复杂的系统(大脑)的大规模分布式电路内神经元。这意味着这些时间动力学振荡,因为所有已知的共振机理,身体自然振荡,但不进行预测对于任何特定的频段。最近的模型的模拟可能的皮质约束调用特定的意识知觉的起源事件,需要同步振荡在视觉皮层和前额叶区域([61年例如])。我们的模型假设功能分离知觉相关的神经活动功能确定皮质区域和颞神经活动模式生成意识状态,反映了更高的处理水平。同步的神经活动中产生不同的功能确定的大脑区域不需要支持这样处理。

时间代码的总体想法在大脑进一步,我们认为的独特组合时间序列以外的一些关键活动阈值生成惟一的意识状态,这可能是再生时,签名是检索,通过相同的神经元或其他生产的能力。这样的神经时机意识状态生成依赖于同步在上阈值集激活细胞内专用的神经回路在各种任意但不一定是随机决定的位点的大脑。单细胞的内在拓扑决定一个给定的电路产生的峰值模式给定时间的签名,因此,独立于拓扑的大脑的功能性组织。

这个假设一个有意识的大脑状态触发时序信号的神经回路,在更高的级别上操作和独立于其他功能具体电路说明一个截然不同的思维方式所提供的最新方法。这样的功能独立性有相当大的优势,其他应该编码细胞被摧毁的子集,子集仍然可以交付的时间代码在大脑中其他地方的意识状态。这个假设是完全有道理的证据的光相当可塑性的脑功能组织(例如,62年]),我们将更详细地讨论后在此。

2.2。时间限制的有意识的大脑状态

正如任何单一的时间信号序列或活动模式编码细胞是由它的发射活动在一定的时间长度,意识状态的时序特征也与时间有关,与变化的动态范围有限几个数百毫秒。这些时间限制了许多作者有意识的大脑状态链接到一个特定的意识经验,或“心理时刻”([24,63年,64年])的特定表达在神经生物学研究和心理物理研究(例如,64年- - - - - -81年])。神经网络模拟匹配提出了心理物理和神经生物学数据([31日,82年])。

在这里,有重要的理论原因简介中提到的,我们试图超越解释意识状态的链接任何特定的意识内容或经验,记住我们的模型是显示一个“抽象的解决方案”的问题意识(cf。10])。我们认为,这样一个抽象的解决方案可能是一个纯粹的时间模式代码在大脑中潜在的意识状态的起源。破译代码在神经信号模式,生物物理时间t意识状态可以分为时间箱(83年),期间由神经元的准确性有限时间,或生物物理学的下限。每一个这样的本是通过参数来表达的代表的标准差和突触传递的时间延迟,包括不应期的持续时间。平均估计6毫秒似乎合理的现有数据,这给这个参数估计3至10 ms ([84年- - - - - -89年])。峰电位皮质神经元的间隔时间和集成时间显示一个类似的动态范围(90年]。下一个简单的假定,在每一次本信号或没有信号,这是来自麦卡洛&皮特(91年胚在神经网络的信息传播工作,一本信号的信息内容是1。的基础上平均持续时间t300毫秒的意识状态,6毫秒为每个垃圾桶,有意识的大脑状态的信息内容与平均持续时间不会超过300/6 = 50位。类似的计算信息传达的持续时间的最大数量t与一些被给定的时间窗口提出了麦基和麦克洛克(92年]。其他基于时间的生物物理模型提出了有意识的大脑信息处理相关州后,索普et al。93年)和VanRullen et al。94年]。方法的动态分析皮层区域的相关振动在不同频率(例如,95年])和功能之间的交互γ和θ振荡在大脑的不同的结构(例如,96年)符合生物物理时间估计之前。如何处理一个巨大的各种各样的神经信号来生成一个纯粹时间有意识的大脑状态代码变得更加清晰的大脑反射的神经回路的功能属性,和功能分离的概念空间和时间的神经信息的远距离信号传播。

2.3。长途信号传播内容和功能的隔离信号

回响的电路或循环在大脑中有自己的内在拓扑(如。9,31日,97年- - - - - -101年])。反射的神经活动被发现在丘脑-皮质([102年- - - - - -104年])以及cortico-cortical通路([105年- - - - - -108年])。反射的神经活动同样是一个纯粹的时间过程产生反馈回路在大脑中,将由一些称为“凹角回路”([24,25,98年,109年- - - - - -117年])。混响是一个重要的大脑的功能属性,因为没有它,意识集中行动的执行将是困难的,如果不是不可能108年]。

Dehaene et al。9]表明,意识依赖当地大脑活动的扩展更高联合皮层由长途连接互联形成反射神经电路在遥远的感知领域扩展。我们相信,这种远程混响的主要功能优势可能是它允许持有网上信息的持续时间与一个给定的刺激的持续时间和足够长的时间,使通过不同的大脑系统的快速传播信息。功能成像研究已经有意识的大脑活动与parieto-frontal通路有关,其他建议枕关联(见[16),一个广泛的审查)。这两个大脑区域的共同点,有趣的是,他们不受感官信号的波动,因此允许信息共享在一个广泛的各种各样的更高的认知过程,远远超出感官知觉。

我们认为,这种选择性信息共享和减少信号变化将提供一个重要的功能优势系统在大脑中产生意识状态代码,因为在这样一个阶段的处理,这样的系统将不再需要解决高度复杂的信号来自多种不同渠道之间的串音。因此,我们的模型的主要功能假说声称长途混响的神经信号远程连接使空间和时间的功能隔离反射信号的消息内容。这样一个时间与空间信息的分离澄清如何稳定和精确的大脑意识状态可以生成代码,尽管高塑料和大脑的主要扩散空间功能性组织。候选人机制这样一个解耦的神经信号解相关消息内容,已成为一个重要的概念在神经网络理论和系统理论。解相关降低了多通道信号之间的串音等复杂系统的大脑,同时保留其他关键信号的属性。这个一般的假设的基础上,下面的假设和模型属性。

(1)只有无意识大脑处理有足够的容量来处理空间和时间之间的复杂的相互作用的信号来自各种同时激活和特定感官功能区域。(2)意识状态的时间签名生成和巩固在回荡相互联系的神经回路,扩展到长途功能远远超出特定的拓扑(3)的激活时间签名生成意识状态取决于统计时间巧合的神经活动模式(内存表示)。(4)这个时间签名是独立于信号或消息内容相对于空间大脑地图。

电路产生一个时间签名会有内在和本质上是任意的,但不一定是随机拓扑而言,“哪个单元的火灾。“这内在拓扑结构完全取决于时间共振原则。虽然没有经验为基础的描述谐振器接收、放大,和传输time-patterned信息在大脑中,大量的物理和生物物理现象可以可信和吝啬地解释的基础上共振原则或机制,随着艺术模拟引用在这里已经成功地显示。Grossberg(如。31日)经常调用解释为什么共振大脑编码的进化压力,实际上,可能。这里,我们打算更进一步,声称它可能进化产生的大脑能产生意识状态的谐振动力学的基础上更高和更抽象的秩序与艺术的原始共振代码。

2.4。Time-Bin模型的功能特征

很可能生物谐振器,在与“普通”共振设备由人类设计,高度复杂的操作原则,考虑到数以百计的功能不同的细胞存在于大脑。另一方面,没有理由在大脑中谐振器必须函数具有高的精度水平,前提是他们根据一些冗余原理和整个集团的产生共鸣的细胞产生一种意识状态表现在统计预测的方法。时间信号序列的模型概念形成一个特定的生物物理time-bin模式激活,维护,和意识状态肯定是失去活性,不可避免的对现实的简化。这样的简化并不影响模型的内部效度参数。他们的主要目标是解释大脑系统可以生成通过代价最小意识状态的过程,相对有限的神经基础上的资源。

鉴于有意识信息加工的时间属性,我们假设意识状态可能会生成消息对应一个大量的变量内容翻译的比特序列。在最简单的模型中,这些意识状态将通过一个独特的识别序列1秒和0秒。因此,在条形码一样提供近乎无限的各种事情的关键,这些时间序列提供了有意识的大脑状态的关键。一个给定的时间代码将生成自发地在某一时刻早期大脑发育最终被复制在大脑的学习和巩固。整合将是一个重复的结果混响在大脑皮层的记忆回路,导致特定的共振状态,对应于意识状态。一旦形成谐振电路,它可以生成一个意识状态在任何给定的时刻提供之间存在统计上显著的时间巧合的大脑活动模式,或内存表示。只要这个阈值的统计上显著的巧合不是获得,这些记忆表征谐振电路保持无意识或前意识的。

计算从第一信号或生物物理时间,1秒和0秒的时间序列可能被描述为一个接一个的间隔1。让我们想象一个脑细胞,网络或谐振器,所描述的功能体系结构或连接封闭多边形的形状(见图1插图)。每个顶点的多边形都对应于一个神经元可以接收输入并发出输出信号从大脑和处理器的任何地方,包括沿着特定的轨道共振电路准备一个特定的时间在开发过程中签名。在这里,我们指的是这样一个网络模型的极点的专用的主共振神经元(打印)。打印将内部和intercortical神经元网络的一部分,能够形成远程连接与其他神经元在大脑经过遥远的距离,远远超出他们的最近的邻居,因为他们的一个主要功能属性。并不是所有的神经元在大脑中会有这样的能力。

多边形的每条边代表延迟路径的传输信号从一个给定的顶点到下一个,和一个延迟特征对应于最基本的“本”的倍数单元(前面定义的其他模型前面所讨论的)。这些延迟的分布应符合1和0的比例在典型“time-bin”消息:如果,例如,1是可能发生在一个代码为0,然后各种延误的比例将是可预测的。这样的延迟路径对应于当地大脑中的神经体系结构(如。119年- - - - - -124年])。任何有效的操作结构的谐振电路,它生成的特定时间签名将依赖经验,巩固在开发过程中。数据库的长期记忆表征这些时间签名通过无意识机制不断更新。事件的意识经验,我们认为“新”是由一个颞共振模式,首次激活巧合阈值之上。这种模式是由一个新的和独特的组合之前无意识记忆表征。

所有打印是影射在大脑发育在所有延迟路径发送信号来自他们,和所有那些接收信号与下一个输入信号仍将被激活。打印从而将会加强之间的连接,在古典Hebbian模型。同时,信号从最初激活神经元细胞与太长时间延迟路径将被取消。因此,一旦给定多边形谐振网络的强在它所有的边缘,它将波及暂时放大时同时信号共振谐振神经元的连接数量在大规模并行神经网络在大脑中。这个模型假设是生物学上合理的生理证据对内部和intercortical连接在远距离灵长类动物大脑。表征能力的分布式时间代码,从所有的空间功能解耦后的信号内容相关功能指定皮质拓扑中,几乎是无限的。这样的代码并不意味着身份之间的联系的空间模式描述打印的一个子集(图1 (b))和时间序列在任何这样的打印记录,也没有任何理由。是否如图9共振活动模式2(b)将引发意识状态并不取决于活动的空间分布,但在相对概率权重,或者用计算机语言表达,相对的突触连接的权重给定子集内打印大量的神经元。因此,任何的九种不同谐振状态图表示2(b)只生成一个意识状态如果产生共振活动上面显示的时间序列统计概率阈值。概率的生物合理性驱动时间代码依赖于这一事实,在外面的世界,一些物理事件比其他人更有可能。我们可能一直认为大脑活动同样会由概率原则。

概率机制确保相对独特性和有意识的大脑活动在竞争比赛的连续性的大规模分布式时间共振,赢家通吃。神经电路如何学习统计信息嵌入分布式活动的一些艺术所示模式模拟Grossberg et al。(cf。82年])。大脑学习基于纯粹的时间信号统计模拟TEMPOTRON模型(118年]。

2.5。从小学时间活动模式来动态谐振代码

像time-bin共振本身,关键时间的选择发射模式,构成了对意识状态的访问代码将使用纯粹的统计标准,导致越来越少的整合模式越来越复杂信号巧合大脑学习和发展。当我们出生时,大脑活动或多或少是任意的,不是随机的。在大脑发育的时间事件引发的活动模式在生物物理时间将与各种特定的意识经验渐减地任意方式常出现代码通过一个过程逐步巩固我们建议称之为发展选择。这是见图2图6的,这是我们适应从Helekar [88年]。Helekar发展选择解决关键问题的理论,这无法解释如何nonarbitrary链接的代码可能发生各种各样的内容。

为了克服这个难题,Helekar大胆地提出了一个由基因决定的链接,这苍蝇在面对大量的证据表明,大脑处理高度依赖塑料和经验。巨大的由基因决定的链接各种可能的主观经验和具体时间大脑活动叶子意识状态的大脑机制的问题回答。Helekar“小学experience-coding颞活动模式”的构想的预编的子集的神经发射模式属于的所有可能的时间模式,可以生成的大脑。他最初的假说指出,只有那些模式这个子集的成员会产生有意识的经历在他们的重复发生。普通模式的重复发生,Helekar称之为非编码模式,不会产生意识经验。这种推理的问题是,再一次,主观意识状态标识内容与功能性质的状态。与这种观点相反,我们声称,通常被称为“主观经验”是编码和解码大脑中只通过无意识的机制。

也,而不是调用遗传计划,我们更喜欢更有可能假设逐步nonarbitrary联系潜在的意识状态的内容和他们的大脑颞签名的基础上发展过程和学习。一旦任意给定时间签名与意识状态,它仍然可能可以作为一个“大脑”假说,然后逐步合并,或不是。一旦合并,代码和内容之间的联系可能变得不那么武断,在某些情况下甚至是决定性的。逐步整合代码和内容之间的联系发生在意识之外,通过重复匹配工作记忆表征长期记忆表示,假定在Grossberg的艺术(例如,31日])。

2.6。从生物物理态下颞共振

正如上面指出的,区分意识状态从无意识状态只取决于统计阈值。大脑机制实现符合计算会导致一个特定的时间的激活代码的基础上,在给定的时间统计上显著的巧合。意识状态源自暂时激活时间签名生成内回荡在大脑中神经回路扩展在很远的地方。我们称之为“体验”的共同语言在大脑中被编码的信号序列生物物理时间。特定的时间活动模式的统计巧合触发器、维护,并终止有意识的大脑像一个条形码会激活,维护和灭活的电子锁的安全。鉴于几乎无限数量的信号序列中可能的时间代码,应该有一个独特的时间模式,一个独特的意识状态。

量子物理的类比,我们time-bin共振模型表明,无意识状态描述颞波函数没有定义良好的时期。虽然无意识状态可能许多非特异性的结合态下、共振活动超越概率的巧合阈值会产生明确的时间活动模式,或一个特定的波函数本征态,“有意识的本征态。”

3所示。参数的时间代码

颞神经编码的概念意识状态是最吝啬的大脑和思维的关系是合理的在几个理论参数的光。它可能是有用的在这里回忆,“代码”一词最初来源于信息理论和代表(1)整个系统的信息传输或通信(如大脑)分配明确的象征意义和(2)的一组符号给定消息的内容(比如时间活动模式)在该系统。一个参数的一个纯粹的时间访问代码有意识的大脑状态是它不可否认的功能性和适应性的优势。它的起源很可能是表观遗传。在大脑发育,我们的主观经验基本上仍无意识在第一个月学习的存在。然后,这样的经验最终生成的数据我们非凡的意识,在两到三岁。

3.1。大脑可塑性的空间功能组织

感官、躯体感觉和本体感受的信号可能会立即认为数据的意识状态,诱发psychophysicists所说的自然感觉。各种信号的集成这样的感觉来自依赖于无意识的机制,需要足够的适应性,并显示一个特定功能的可塑性,使连续更新的表征变化而强加给我们的大脑一天新的情况和经验。临床观察神经病人严重挑战的想法应该固定在特定的任何函数位点。“幻肢综合征(例如,(125年,126年])就是这样一个例子展示了非凡的拓扑脑功能组织的可塑性。幻肢综合症已经削减和笛卡尔著作中提到,并更详细地描述Gueniot [127年]。它一再观察以来,数以百计的案例研究。手臂截肢后,病人常常经历的肢体疼痛的感觉不再,和实验数据表明,三分之一的病人系统参考刺激脸部的幻肢,从地形上的组织图的单个手指的手。类似的证据的基础上巨大的变化在大脑地图数字截肢和其他实验数据显示,几年后背神经根切断术在成年猴子,一个区域对应的手在灵长类动物的大脑皮质躯体位置图由刺激激活了脸(128年),拉玛钱德朗和他的同事们提出“重新映射假说”(例如,129年])。后者澄清如何被其他空间和拓扑表示位点在大脑中通过大规模皮层重组。拉马钱德兰报告的调查结果和其他人提供令人信服的证据表明,尽管无意识拓扑戏剧性的变化,表征仍可用意识状态,仍然可以经历了疼痛的感觉,冷,挖掘,或摩擦。我们认为,这是因为低水平的更高级别的时间签名感觉大脑中表示持续一段时间。

3.2。颞“一致性指数”和巧合检测

在他的“neurophysics意识,”约翰(32,130年]表明,意识状态可能与大脑状态信息是由水平的一致性在多个脑区,揭示了通过相干时间显著偏离随机波动的射击模式。这种假设是一致稳定和长期的时间意识状态代码生成尽管空间重新映射或大脑皮层重组。实证支持约翰的理论来自于证据之间的紧密联系的脑电图仪的γ的活动范围定义为时间发射率40到80赫兹(即。,所谓的“40赫兹”或“锁相”伽马振荡)和意识状态(如。131年])。这种“一致性指数”在40 Hz,锁相特征被发现改变与增加镇静麻醉,独立使用的麻醉类型(132年]。减少时间频率被报道在给定麻醉剂量的增加。此外,锁相特征在40 Hz显示一致性不仅在大脑区域在集中兴奋,但也在REM睡眠时,主题是梦想([133年])。相干消失在无梦的,深慢波睡眠,在深麻醉病人报告的结果是一致的。这一事实产生的意识状态的时间相干性指数是在集中激励以及在做梦在快速眼动睡眠阶段是完全符合LaBerge的想法(如。21]),梦和有意识的想象代表功能相当的意识状态。锁相在一些关键时间频率可能造成皮层混响,可能与大脑机制建立任意非随机偏离不同位点或拓扑地图。这样的地图可能接受功能重组。意识状态的时间代码生成,连接建立后,将保存一段时间,继续产生共鸣,最终达到临界激活阈值。

3.3。自适应共振理论(艺术)

最初,自适应共振理论是作为一个大脑学习理论来解释大脑如何产生和不断变化的更新表示物理环境([134年])。然后理论扩展到占等相关现象的关注,意图,意志和意识知觉的视觉对象(例如,135年])或演讲中(例如,[136年])。意图和意志导致关注潜在相关的内部或外部事件。这些疫源地当大脑的关注导致新的表示能够验证并将它们集成到谐振状态,包括大脑的意识状态。根据Grossberg [31日),所有有意识的共振状态,由内部或外部事件触发,由关注或意志。艺术成功地解释了大脑如何确保长期记忆的不断更新表示通过一种机制称为自上而下的匹配,以及重复的自上而下的匹配会导致大脑谐振状态。因为大脑是不断面对各种新老事件,它必须不断生成概率假设来确定所有这些事件最有可能是什么,以及他们是否相关。这涉及到匹配工作记忆表征表征存储在长期记忆中。巧合的自下而上和自上而下的表示产生所谓的匹配信号,或巧合信号,当反复生成,导致大脑中的谐振状态。根据Grossberg,拓扑的“什么”和“地方”的处理流的大脑(见[31日)的广泛审查)。因此谐振的代码显示在艺术与功能紧密相连特定大脑区域编码的知觉和知觉的过程。

我们认为,以上我们指定的原因,有意识的大脑状态的产生在很大程度上是独立于这些特定功能。它必须依赖于高阶,我们建议,纯粹基于共振时间代码大脑活动超越感觉的或知觉过程,最有可能的基础上长距离传播和混响等导致更高的能级共振。而知觉和感觉可能是一个特定的意识经验的特定方面(见上图),等机制的经验与机制是不讨厌的有意识的大脑状态。我们建议后者占的一个大脑“文摘”过程,解释在本段落处理时间模型,通过一个生物物理代码在一个维度(时间)的神经处理保存。意识状态的时间签名生成可能被视为一种自然属性的更高级别共振大脑动力学,将功能与知觉过程或感觉。当我完全体验我是在深度冥想,我可能不理解视觉,听到声音,或经验以外的任何感觉完全放松,然而,我的大脑肯定是意识状态。

4所示。Time-Bin模型问题

具体问题有关的一些影响time-bin模型包括以下。

(1)意识状态源于统计supra-threshold如何激活的时间签名吗?(2)如何精确的这样一个签名是什么?(3)将它占代的不同层次的意识状态的大脑解剖结构不同(大脑的动物,火星人,机器人)?(4)生物物理time-bin代码与主观经验的持续时间变化的意识状态或心理?

4.1。从第一个曲子的意识经验音乐厅

从早期的存在,当我们看到,感觉,或做是有意识的,视觉、听觉、触觉等感官输入来自多个源的不断加工,逐步融入更多和更稳定的内存表示通过无意识的大脑处理的非凡的能力。这些表示逐步填补稳步更新数据库,形成我们的长期记忆,从我们第一次看到一张脸或听到一曲那一刻我们开始认识到音乐,音乐片段,面孔和演员的名字。在某个阶段在这个过程中,当有足够的谐振电路扩展在大脑得更远,让越来越多的专制意识状态之间的联系和时间签名能够引发他们通过巧合统计变得足够强大,更大的和更大的各种各样的无意识的集成表示将获得越来越大的各种复杂的意识经验。当我们坐在音乐厅听勃拉姆斯交响曲,我们将经历连续的心理活动期间的某些方面交响乐,视觉场景,或者在我们旁边坐着的人,都是有选择地暂时可用意识状态。什么选择将取决于有多少sssprevious意识状态的同时无意识记忆表示将生产活动专用的阈值以上长途谐振电路产生时间签名。其他的大脑机制,如自上而下的放大或意志([9,31日]),可能会或可能不会参与这个过程。

当意识状态触发,我们在短时刻能成为股票过去的事件和未来项目事件。这种能力反映了时间顺序的功能意识。它允许人类计划和意义解读他们的生活。有时当我们意识到,我们可能会认为我们看起来或感觉新经验,尽管我们已经看到或感觉到很多次一样。相反,当我们发现自己在新形势下,有意识的经验会让我们觉得我们有“去过那儿”,或者,“这种事情曾经发生过。“这种印象很容易解释为颞代码这里提出的统计性质。

4.2。明显的新奇和“似曾相识”

新奇的主观印象或“似曾相识”将从这一事实结果意识状态的时序特征代表了代码是基于纯粹的时间统计的可能性。在这样一个代码,一模一样的签名不链接到相同的意识经验。大脑假设物理事件在任何给定的时刻不能超过大脑的大脑“猜测”和生物物理事件,保持相同的跨时间跨时间不一定产生相同的意识体验。相反,意识状态用不同的时态签名很可能产生的主观经验”似曾相识。“一个大脑意识状态代码不一定是完全正确的,只有足够强大的反对主要波动和错误。这个想法的一个近似大脑密码和多个可实现性的假说是一致的意识状态。

4.3。多个意识状态的可实现性

而不是假设会有一个独特的大脑的生理状态为每一个独特的精神状态,哲学家如刘易斯(例如,137年])认为,不同生理或物理的想法生命形式在相同的精神状态没有相同的生理或物理状态将是一个更合理的假设。后者被称为“假设多个可实现性的心理状态。”大脑s with different levels of physiological development and spatial functional topology or architecture should be able to generate temporal signatures producing equivalent, though not necessarily identical, conscious states in different species. This should be possible through long-distance temporal resonance in neural networks with very different intrinsic topologies and could be based on statistical activity thresholds far less robust than those established on the grounds of brain data reflecting the amount and complexity of human lifelong development. What kind of qualitative experience or感受性这种意识状态会使仍然完全不确定。我们有意识的大脑在某种程度上成为与物质世界在发展的过程中,通过一个离散的过程使它在统计可靠的方法。有时,这个过程出错,如病理大脑发育产生不正常的意识状态。

4.4。有意识的大脑和心理时间

在某种程度上类似于声纳系统连接到外部获取某种形式的知识的物理环境、意识状态似乎是编码在我们大脑的颞基本频率,通过扫描或脉冲。虽然意识状态可能是经验丰富的在任何形式的心理时空,相关的生物物理时期大脑的“规模”体验通过完全自给自足的代码。这解释了意识的内部时钟可以从空间独立运作,口头,或任何其他形式的认知或情感体验。大脑从而能够分离自己从主观意识经验的本质,从看似“令人兴奋的”或“无聊”,随着时间的推移,“飞行”或“静止。”While we are in a conscious state, imprisoned by all sorts of mental events we may be experiencing, or completely freed from such experience as in fully conscious deep meditation, the brain is scaling signals related to these temporary events, in its own biophysical time (see Figure3)。

5。结论

意识状态的抽象模型生成这里提出解决身心问题,这表明大脑意识状态是一个动态渐进终身大脑发育的结果。意识状态代码等新兴的发展是一个纯粹的时间和统计性质的。

前一段时间,内格尔(138年)坚持认为,为了理解精神事件是一个物理事件的假设,我们需要多了解这个词的“是”。他的评论与认同理论直接相关(例如,139年,140年]),一种身心的理论反对二元论通过考虑两种可能,或假设,身份的心理状态和生理状态。第一个是类型的身份,自己心理状态将物理状态。第二个身份令牌,精神状态会生理或物理状态的直接反映。我们的模型假设不维持单位索赔。他们地址块最近讨论的一个根本问题10]。以来的意识超过有意识的认知活动,如知觉和记忆,抽象的第一步解决方案提出的块是提供一个理论深受大脑认知能力的起源发生在意识从大脑创世纪的意识状态。抽象的想法时间签名的意识状态达到这样的目标,解释出现意识状态从高阶时间共振动力独立的感觉处理和感知。

因此,正如内格尔(138年)建议,我们的确超出了词”是“当我们解决身心问题的抽象生物物理代码。这样的代码是很难协调理论调用“类型”或“令牌”身份之间心灵和大脑。我们还是捍卫严格一元论观点,表明动态意识状态和生理状态之间的联系的基础上形成高度塑料大脑活动由概率原则。

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