新理论说只有涉及“ L5p神经元”的大脑活动才能进入意识

没有人知道将意识状态的内容与其思想，经验联系起来的是什么。现在，研究人员提出了一种优雅的解决方案：字面上的结构连接。

该理论说，大脑皮层中的“内容电路”被插入到“配电盘电路”中，该电路通过称为L5p神经元的皮质细胞来分配意识。

该小组在《系统神经科学前沿》上发表文章，提供了证据和警告。他们对实验者的挑战：如果意识需要L5p神经元，那么没有它们的所有大脑活动都必须是无意识的。

大多数追求意识的神经机制的神经科学家都将注意力集中在意识的内容上，测量大脑在思考特定事物时的变化-嗅觉，记忆，情感。其他人则分别研究大脑在不同意识状态下的行为，例如清醒觉醒，做梦，深度睡眠或麻醉。

大多数人都认为这两者是不可或缺的：您无法在不知情的情况下思考，感受或体验任何事物，或者“一无所知”。但是由于采用了这种笨拙的方法，“没人知道意识的内容和状态如此紧密地联系在一起，为什么如此紧密地耦合在一起，”柏林洪堡大学神经科学家，新理论的主要作者Jaan Aru博士说。

在意识状态和意识内容之间产生的联系是解剖上的。

人们认为我们的意识状态取决于所谓的“丘脑-皮质”回路的活动。这些是大脑皮层中的神经元与丘脑中的神经元之间的连接，丘脑是大脑中部的拇指大小的中继中心，控制着来自感官（气味除外）的信息流入。丘脑皮层回路被认为是全身麻醉的目标，由于肿瘤或中风对这些神经元的损害常常导致昏迷。

相比之下，功能性脑成像研究主要将意识内容定位在“皮质-皮质”回路中的皮质内。

Aru及其同事认为，L5p神经元的位置独特，可以弥合这一局面。

“丘脑皮质和皮质皮质回路通过L5p神经元相交，” Aru解释道。“在显微镜下追踪这些细胞的研究表明，它们通过与丘脑和皮层交换连接而参与了这两个回路。”

大脑功能研究表明，这些细胞确实可能与意识状态和内容有关。小鼠细胞水平的脑部成像显示L5p神经元对感觉刺激（对腿部吹气）作出反应。当动物醒着时，这种反应会增强；当动物对刺激做出反应（移动腿）时，它是迄今为止最强的。

“我们无法说出鼠标在想什么，”阿鲁承认。“但是，如果我们假设它仅在意识到刺激时才做出反应，那么这项研究证明了L5p神经元的意识状态（觉醒）与内容（感官体验）之间的相互作用。”

该假设与类似的小鼠研究一致。这进一步说明了直接激活刺激反应的L5p神经元（例如，使用药物）会使动物对较弱的感觉刺激做出反应-有时甚至没有任何刺激。

“就像鼠标受到了虚幻的刺激一样；就像L5p刺激产生意识一样。” Aru补充道。

Aru强调，该理论是需要完善的第一次迭代。

“我们的目标是说服其他人，关于意识机制的未来工作应特别针对L5p神经元。”

然而，这种总体安排可以解释一些众所周知的意识怪癖。

例如，这种长时延的处理延迟-从皮质-皮质回路到丘脑-皮质，再通过L5p神经元返回，可以解释为什么刺激的快速变化常常会逃避有意识的感知。（请考虑将潜意识中的信息拼接成视频。）

这种现象的一个特征是“向后遮蔽”：当快速连续（50-100毫秒）短暂显示两个图像时，只有第二个图像被有意识地感知到。在这种情况下，Aru认为，“当刺激完成L5p-丘脑-L5p中继时，第二张图像已取代了早期的皮层表现，并窃取了第一张图像所引起的聚光灯。”

该理论还可以帮助解释为什么我们通常对某些大脑过程（例如计划运动甚至语法）缺乏自觉的洞察力。

“不（足够）涉及L5p神经元的所有大脑活动仍保持无意识，” Aru预测。

这就是测试这一令人兴奋的理论的关键。

参考：“耦合状态和意识的内容”，Jaan Aru，Mototaka Suzuki，Renate Rutiku，Matthew E. Larkum和Talis Bachmann，2019年8月30日，系统神经科学前沿。DOI：
10.3389 / fnsys.2019.00043