長期以來，科學家和哲學家一直在努力解釋大腦如何產生有意識的體驗。有些人懷疑科學的客觀工具是否能夠處理如此主觀的現象。即便如此，研究人員已經開始確定伴隨意識而來的大腦活動變化，並且他們對意識進化的原因也有了一些有趣的想法。
大腦如何從數十億個神經細胞的電活動中喚起有意識的意識，仍然是生命中懸而未決的重大問題之一。 我們每個人都知道我們有意識，有思想、知覺和感覺，但我們無法向任何人證明這一點。只有我們才能接觸到讓我們體驗那些思想、知覺和感受的神秘本質。
在 1990 年代，哲學家 David Chalmers 將這種無法接受外部客觀審查的情況描述為意識的“難題”。 他提出，對於科學家來說，一項更容易解決的任務是它的“神經關聯 neural correlates”——當人們有意識體驗時，大腦活動在何處以及如何發生變化。除了好奇之外，科學家們最有可能被激發去發現意識的神經關聯，以幫助診斷和治療意識障礙，例如持續性植物人狀態和一些精神疾病。
意識的三個維度
意識有幾個不同的維度可以衡量。其中最重要的三個是：
。覺醒或生理喚醒
。意識或有意識的心理體驗的能力，包括思想、感覺和知覺
。感官組織，或者不同的感知和更抽象的概念如何交織在一起以創造無縫的意識體驗。
這三個維度相互作用，時時刻刻產生我們的整體意識狀態。例如，當我們完全清醒時，我們處於高度意識狀態，但當我們在晚上漸漸入睡時，清醒和意識都會減弱。
在 REM（快速眼動）睡眠期間意識和生理覺醒恢復，這是最有可能發生生動夢境的時候。但這些感官體驗大多與外部刺激脫節，與清醒時將我們錨定在現實中的概念脫節。
以類似的方式，改變的意識狀態，例如由迷幻藥或低氧水平引起的意識狀態，涉及正常水平的覺醒但混亂的感官體驗。 這些可能包括聲音、氣味或視覺的幻覺，但也包括聯覺，通常是離散的感官之間存在串擾，例如喚起視覺體驗的聲音。 處於昏迷或麻醉狀態的人的覺醒和意識水平甚至可能低於非快速眼動睡眠期間的水平。
與此同時，在一種奇怪的混合意識狀態下，被稱為反應遲鈍的覺醒綜合症 unresponsive wakefulness syndrome，或植物人狀態，患者每天都會經歷睡眠和清醒的循環，但沒有任何意識跡象。 儘管他們長時間睜著眼睛，但他們不會表現出對外部刺激的行為反應。 其中一些患者將恢復有限的意識跡象，稱為“最低意識狀態 minimally conscious state ”，例如對指令做出反應或用眼睛跟隨移動物體的能力。
意識的神經關聯
處於不同意識狀態的患者提供了關於意識的神經關聯的重要線索。 功能磁共振成像 magnetic resonance imaging (fMRI) 和腦電圖 electroencephalography (EEG) 等技術揭示了伴隨這些狀態的神經活動。 科學家通過功能連接的測量來檢測活動模式，使用統計技術來揭示大腦不同部位神經事件時間之間的相關性。 例如，這揭示了涉及工作記憶、注意力和走神的大腦區域網絡。
當他們將來自 fMRI 和腦電圖的數據結合起來時，研究人員發現大腦深處的丘腦 thalamus 活動在清醒期間隨著默認模式網絡中的活動而變化。 丘腦的運作就像一個感覺中繼站，而默認模式網絡是大腦皮層 cortex（大腦的最外層）內區域的集合，這些區域與走神和自我意識密切相關。
相比之下，在非快速眼動睡眠和麻醉期間，丘腦與默認模式網絡和涉及注意力的皮層網絡之間的功能連接中斷。 在意識障礙中，研究人員可以看到影響皮層和大腦深部結構之間連接的功能連接減少和物理損傷。 這證明了這些連接對於維持整個大腦的清醒和信息交換是多麼重要。
大腦活動的地形
儘管我們對意識的神經相關性的理解有所進步，但是醫生仍然難以診斷無法對問題或命令做出反應的患者。 他們無法判斷這樣的患者是完全無意識、有意識但與外部刺激脫節，還是有意識並意識到他們的環境，但無法做出反應。 最近在" Nature Communications "上報導的一種全新方法可能會提供一種方法來評估此類患者的清醒度、意識和感覺組織。
新技術不是記錄特定大腦區域或區域網絡的活動，而是測量整個大腦活動的梯度。 這類似於在地圖上記錄地形的陡度，以及該陡度如何隨時間變化，而不僅僅是道路、城鎮和村莊的位置。 這種研究大腦活動的創新方法考慮了功能幾何形狀如何塑造時間動態，並考慮到每個區域和網絡都具有多種功能和連接這一事實。
“意識是複雜的，研究它就像解決一個亂七八糟的魔方，”第一作者、密歇根大學醫學院麻醉學系研究 the University of Michigan Medical School Department of Anesthesiology 助理教授 Zirui Huang 博士說。 “如果你只看一個表面，你可能會對它的組織方式感到困惑。你需要從各個方面來解決這個難題，”他補充道。
大腦如何從數十億個神經細胞的電活動中喚起有意識的意識，仍然是生命中懸而未決的重大問題之一。 我們每個人都知道我們有意識，有思想、知覺和感覺，但我們無法向任何人證明這一點。只有我們才能接觸到讓我們體驗那些思想、知覺和感受的神秘本質。
在 1990 年代，哲學家 David Chalmers 將這種無法接受外部客觀審查的情況描述為意識的“難題”。 他提出，對於科學家來說，一項更容易解決的任務是它的“神經關聯 neural correlates”——當人們有意識體驗時，大腦活動在何處以及如何發生變化。除了好奇之外，科學家們最有可能被激發去發現意識的神經關聯，以幫助診斷和治療意識障礙，例如持續性植物人狀態和一些精神疾病。
意識的三個維度
意識有幾個不同的維度可以衡量。其中最重要的三個是：
。覺醒或生理喚醒
。意識或有意識的心理體驗的能力，包括思想、感覺和知覺
。感官組織，或者不同的感知和更抽象的概念如何交織在一起以創造無縫的意識體驗。
這三個維度相互作用，時時刻刻產生我們的整體意識狀態。例如，當我們完全清醒時，我們處於高度意識狀態，但當我們在晚上漸漸入睡時，清醒和意識都會減弱。
在 REM（快速眼動）睡眠期間意識和生理覺醒恢復，這是最有可能發生生動夢境的時候。但這些感官體驗大多與外部刺激脫節，與清醒時將我們錨定在現實中的概念脫節。
以類似的方式，改變的意識狀態，例如由迷幻藥或低氧水平引起的意識狀態，涉及正常水平的覺醒但混亂的感官體驗。 這些可能包括聲音、氣味或視覺的幻覺，但也包括聯覺，通常是離散的感官之間存在串擾，例如喚起視覺體驗的聲音。 處於昏迷或麻醉狀態的人的覺醒和意識水平甚至可能低於非快速眼動睡眠期間的水平。
與此同時，在一種奇怪的混合意識狀態下，被稱為反應遲鈍的覺醒綜合症 unresponsive wakefulness syndrome，或植物人狀態，患者每天都會經歷睡眠和清醒的循環，但沒有任何意識跡象。 儘管他們長時間睜著眼睛，但他們不會表現出對外部刺激的行為反應。 其中一些患者將恢復有限的意識跡象，稱為“最低意識狀態 minimally conscious state ”，例如對指令做出反應或用眼睛跟隨移動物體的能力。
意識的神經關聯
處於不同意識狀態的患者提供了關於意識的神經關聯的重要線索。 功能磁共振成像 magnetic resonance imaging (fMRI) 和腦電圖 electroencephalography (EEG) 等技術揭示了伴隨這些狀態的神經活動。 科學家通過功能連接的測量來檢測活動模式，使用統計技術來揭示大腦不同部位神經事件時間之間的相關性。 例如，這揭示了涉及工作記憶、注意力和走神的大腦區域網絡。
當他們將來自 fMRI 和腦電圖的數據結合起來時，研究人員發現大腦深處的丘腦 thalamus 活動在清醒期間隨著默認模式網絡中的活動而變化。 丘腦的運作就像一個感覺中繼站，而默認模式網絡是大腦皮層 cortex（大腦的最外層）內區域的集合，這些區域與走神和自我意識密切相關。
相比之下，在非快速眼動睡眠和麻醉期間，丘腦與默認模式網絡和涉及注意力的皮層網絡之間的功能連接中斷。 在意識障礙中，研究人員可以看到影響皮層和大腦深部結構之間連接的功能連接減少和物理損傷。 這證明了這些連接對於維持整個大腦的清醒和信息交換是多麼重要。
大腦活動的地形
儘管我們對意識的神經相關性的理解有所進步，但是醫生仍然難以診斷無法對問題或命令做出反應的患者。 他們無法判斷這樣的患者是完全無意識、有意識但與外部刺激脫節，還是有意識並意識到他們的環境，但無法做出反應。 最近在" Nature Communications "上報導的一種全新方法可能會提供一種方法來評估此類患者的清醒度、意識和感覺組織。
新技術不是記錄特定大腦區域或區域網絡的活動，而是測量整個大腦活動的梯度。 這類似於在地圖上記錄地形的陡度，以及該陡度如何隨時間變化，而不僅僅是道路、城鎮和村莊的位置。 這種研究大腦活動的創新方法考慮了功能幾何形狀如何塑造時間動態，並考慮到每個區域和網絡都具有多種功能和連接這一事實。
“意識是複雜的，研究它就像解決一個亂七八糟的魔方，”第一作者、密歇根大學醫學院麻醉學系研究 the University of Michigan Medical School Department of Anesthesiology 助理教授 Zirui Huang 博士說。 “如果你只看一個表面，你可能會對它的組織方式感到困惑。你需要從各個方面來解決這個難題，”他補充道。