昏迷的人有意识吗？章鱼有意识吗？AI有意识吗？科学家想给意识一个科学定义

原文作者：Mariana Lenharo

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来自人类大脑研究的见解可为科学家探索各种可能的意识形式提供参考。

2005年末，一场车祸发生五个月后，一名23岁女性毫无反应地躺在医院病床上。她因严重脑损伤未显现出任何意识迹象，但当研究人员扫描其大脑并要求她想象打网球时，惊人的一幕出现了：与运动相关的脑区在她的扫描图像上被激活了[1]。

这项由神经科学家Adrian Owen及其同事设计的实验表明，该女性不仅理解了指令，还决定配合——尽管她似乎毫无反应。现就职于加拿大伦敦市西安大略大学的Owen团队由此开创了检测意识的新方法。与此前某些依赖观察整体脑活动的测试不同，该策略精准锁定了与研究者语音指令直接关联的神经活动区域。

该策略此后被应用于数百名无反应患者，结果显示许多人仍保有内在意识活动，并至少在一定程度上感知周围世界。2024年的一项研究发现，每四名身体无反应者中，就有一人能够通过脑活动显示出理解并遵循指令的能力，例如想象打网球或穿行熟悉空间[2]。这些测试依赖先进的神经影像技术，因其高昂成本及专业要求，目前主要限于研究场景。但自2018年起，医疗指南已开始建议将此类测试应用于临床实践[3]。

自这些方法问世以来，科学家们持续开发探索更深层次意识的方法。此事关系重大——全球目前有数万人处于持续性无反应状态。对其意识水平的评估能指导关键治疗决策（例如是否维持生命支持系统）。研究还表明，在住院的无反应患者中，具有隐藏意识迹象者比无此迹象者更有可能康复（例如参考文献[4]）。

对更优意识检测方法的需求不止于人类。探测其他物种的意识（可能以截然不同的形式存在）有助于理解这些生物如何体验世界，并对动物福利政策产生深远影响。研究人员正积极探讨人工智能系统是否可能在未来产生意识——去年，一群哲学家与计算机科学家发布报告[5]，敦促AI公司开始测试其系统是否存在意识迹象，并制定应对此类情况的相关政策。

英国萨塞克斯大学的认知神经科学家Anil Seth指出：“这些曾经略显抽象的情境正变得日益紧迫现实。”今年四月，Seth与其他研究人员聚集于北卡罗来纳州达勒姆市，在杜克大学参加会议，共同探讨针对人类（包括脑损伤患者、胎儿及婴儿）、其他动物及人工智能系统的意识检测方法。

尽管科学家普遍认为现有检测方法仍有巨大改进空间，但许多人将基于功能性磁共振成像（fMRI）和脑电图（EEG）的意识测试技术视为该领域的重大进展之一。华盛顿州西雅图艾伦脑科学研究所荣誉研究员、神经科学家Christof Koch说：“40年前根本无法想象，我们能够拥有多种可用于检测无反应者意识的实践方法候选方案——这已是重大进步。”

意识的多维度检测

科学家对人类意识的本质仍存分歧，但多数人将其描述为“内在生命”或“主观体验”。这种特性使意识成为绝对隐私领域：个体仅能确定自身意识的存在。虽然可通过行为表现推断他人是否具有意识，但这种方法对于因严重脑损伤或神经系统疾病而丧失表达能力的人群往往失效。

意大利米兰大学神经科学家Marcello Massimini将这类疑难病例的意识评估比作剥洋葱：外层是临床常规行为观察评估，例如要求患者进行两次握拳动作，或呼唤其姓名观察是否转向声源。执行此类指令的能力是意识存在的标志。临床医生还会长期监测无反应患者是否出现一致性自主运动（如刻意眨眼或定向凝视），这些动作可能成为其沟通渠道。研究人员对婴儿也采用类似测试，例如观察其眼球对刺激的反应轨迹[6]。

对于能够听见并理解语音指令却无法回应行为测试的患者，第二层评估需观察其接收指令后的大脑活动——正如2005年案例中那位女性所示。Massimini指出：“若发现与特定主动任务对应的脑激活特征（例如想象打网球时前运动皮层的激活），其指示意识存在的价值与握拳回应等同。”这类患者被认定为存在认知运动分离，属于隐蔽意识范畴。

然而纽约威尔康奈尔医学院的神经学家Nicholas Schiff指出、此类检测的门槛过高：它们需要受试者维持数分钟持续专注。他是2024年研究[2]表明四分之一无反应者可能具有意识的共同作者，该研究同时纳入了具有可观察外部意识迹象的对照组，其中仅38%通过测试。Schiff强调：“即使健康受试者也会受走神和困倦干扰。”

Massimini指出，对此类测试未通过者的意识评估需进入洋葱模型的第三层级：临床医生不要求患者主动执行认知行为，而是通过呈现刺激信号并检测大脑神经激活模式来实现评估。

在2017年的一项研究中，研究人员向急性严重创伤性脑损伤患者播放约翰·肯尼迪总统就职演说24秒片段[7]，同时以声学特征相似但无语言意义的倒放音频作为对照；只有前者预计会引发大脑的语言处理模式。通过功能性磁共振成像技术，该实验在八名未显示任何语言理解迹象的患者中，成功检测出四人的隐蔽意识。

研究方法的临床应用复杂性并非唯一挑战——这些测试要求研究者准确识别真正反映意识的脑活动模式，因为某些刺激可能引发无意识状态下的脑部响应。Massimini指出：“核心问题在于理解意识感知的神经关联机制。我们虽取得进展，但对这个问题还没有达成共识。”

Massimini指出还存在第四层更为隐匿的意识维度——科学家们刚开始探索这一领域：即使无反应者的大脑完全与外界隔绝（无法接收或处理视觉、听觉、嗅觉、触觉等任何感官输入），其仍可能保持意识状态[8]。这种体验或类似于梦境，或如同置身于完全黑暗寂静的房间，无法活动或感觉躯体。尽管剥夺了外部感知，其心智仍可保持活跃状态，持续产生思维与内在体验。在此情境下，科学家需完全依靠大脑内在特性来提取意识存在的证据。

Massimini及其团队正在应用经颅磁刺激技术——通过置于头部的电磁装置对大脑进行刺激，并借助脑电图测量其响应——作为评估意识的潜在方法。在健康人群中，该技术能观测到反映脑区间丰富信息交互的复杂响应模式，其团队通过新型量化指标“扰动复杂性指数”对此进行测量[9]：该指数在清醒健康个体中显著高于睡眠或麻醉状态。实验表明，该指标有助于揭示无反应患者的意识存在；另有研究者提出可采用此方法的变体来探究胎儿意识产生[10]。

Massimini与Koch等人联合创办的Intrinsic Powers公司，正致力于开发基于该技术的工具以检测无反应人群的意识状态。

超越人类范畴的意识评估

随着研究范畴向非人类领域延伸，意识评估变得更具挑战性：一方面非人类动物无法传达其主观体验；另一方面，其他物种的意识形式可能与人类认知迥异。

某些用于人类意识评估的测试可应用于其他物种：例如研究者已在大鼠中应用扰动复杂性指数，并发现与人类相似的脑活动模式[11]。但更典型的测试依赖于寻找能表明感知能力（即具有即时情绪与感觉体验的能力，包括疼痛体验）的行为实验——部分研究者认为感知力是意识的基础，无需具备反思这些情绪的能力。

在一项实验中，章鱼在经历疼痛刺激后持续回避其先前偏好的隔间；当对其施用镇痛麻醉剂后，它们转而选择停留在给药后所处的隔间[12]。这种行为暗示这些动物不仅能感受即时疼痛，还能体验与之持续的痛苦关联，并能通过记忆与行动来规避此类体验。

此类研究发现已在影响动物福利政策制定——英国伦敦政治经济学院Jeremy Coller动物感知研究中心主任、哲学家Jonathan Birch指出。由Birch主导的关于章鱼、螃蟹和龙虾等动物感知能力的独立证据评估，促使这些物种于2022年与所有脊椎动物共同获得英国《动物福利（感知）法案》的加强保护。

去年，数十名科学家联合签署宣言，声明其他哺乳动物和鸟类存在意识具有“有力的科学依据”，而所有脊椎动物（包括爬行动物和鱼类）以及许多无脊椎动物（如软体动物和昆虫）存在意识“至少具有现实可能性”。

科学家正呼吁严肃探讨某些生物材料（如脑类器官）是否可能产生意识，以及机器意识可能呈现何种形态。

以色列特拉维夫大学神经科学家Liad Mudrik指出：“倘若这些系统终将产生意识，我认为我们还是知情的好。”

部分人工智能系统（如大型语言模型）在被问及是否具有意识时会迅速作出回应，但研究者指出机器生成的文本不能作为意识存在的证据——因为这些模型通过专门模拟人类反应的算法进行训练。澳大利亚莫纳什大学哲学家Tim Bayne表示：“虽然言语行为甚至问题解决能力是生物系统意识的良好证据，但放到人工智能系统中，我们认为这些特征并不足以证明它们有具有意识。”

部分研究者认为现有形式的人工智能永远无法发展出内在体验。Koch指出，这正符合“整合信息理论”对意识的阐释立场[13]；但根据该理论，未来技术（如量子计算机）或许某天能支持某种形式的意识体验。

目前尚无成熟的机器意识检测方法，仅有初步提案。有个研究团队基于意识生物学基础理论提出了一套标准清单，若满足这些条件则表明人工智能系统可能具有意识[14]。该观点认为，若AI系统能在一定程度上模拟人脑产生意识的运算过程（即复现大脑信息处理机制），则可作为系统可能具备意识的线索。关键局限在于研究者尚不确定何种理论（若有）能正确阐释人类意识的产生机制。

另一项提案建议研究者使用不包含意识相关信息或内在体验内容的数据训练人工智能系统，随后通过提出涉及情绪与主观体验的问题（例如“你当下的存在体验如何？”）并评估其回答来进行意识测试。但部分研究者质疑该方法能否有效排除所有与意识相关的训练数据，并对系统回答的可信度持保留态度。

通用检测路径

目前大多数意识测试方法均针对特定系统设计，无论是人类、动物抑或人工智能。但若如部分研究者所主张的——意识系统具有共同的本质特征，则有可能揭示这些共享特性。这意味着检测意识的通用策略可能存在。

Bayne与其合著者、英国伦敦大学哲学家Nicholas Shea于2020年提出实现该目标的路径[15]，并于去年联合其他哲学家和神经科学家在论文中进一步完善[16]。该方法依赖于不同测量指标间的相互关联，首先以人类为研究重点，逐步拓展至非人类系统。

该流程首先对健康成年人（科学家确信具备意识的群体）实施多种现有测试，初始测试组中成功的检测方法获得高置信度评分；随后研究者将这些验证过的测试应用于稍不同的群体（如麻醉状态下的人群），通过比较测试表现并相应调整置信度评分——结果一致的测试获得更高置信等级。

该流程将逐级推广至差异更大的群体（如其他人类亚群），直至延伸至非人类系统。Mudrik说，“这是一个迭代优化的过程。”

部分科学家怀疑是否真的能有通用测试。Koch表示：“若缺乏被广泛接受的通用意识理论，就不可能产生通用测试——而该理论又只能通过人类验证，因为你我的意识存在毋庸置疑。"

Bayne指出，由于缺乏跨群体意识评估的金标准方法，其与Shea提出的策略旨在通过收敛证据来解决这一难题。

Mudrik正致力于将该理论概念转化为可实际应用的技术：首要步骤是系统梳理已应用于意识障碍患者的不同检测方法，并比较其效能表现结果。然而她指出，协调多个实验室对不同群体进行测试的成本高昂，因为许多检测依赖昂贵的成像技术；若将策略拓展至非人类群体（包括无语言能力或无大脑结构的生物），其复杂性将倍增。

当前挑战在于如何划分群体序列以确定检测方法的适用顺序——科学家尚无法确信其直觉判断的可靠性。例如，他们仍无法断言，人工智能系统是否应被视为比虎皮鹦鹉或蜜蜂更接近人类意识水平。

Mudrik表示：“要将这些概念性建议转化为实际研究计划，还有很多工作要做。”