意識可能是熵的副產物

Credit: 銳景創意

意識是人類的關鍵部分。意識來自哪裡？我們為什麼有意識？幾千年來，人們始終沒弄明白這些問題。

如今，法國和加拿大的研究人員進行了一項新研究，並提出一種新的可能性：意識是大腦在最大化信息量的過程中的自然產物——換句話說，意識是大腦熵增過程的副產物。

科學家用熵來描述系統的混亂程度，熵增定律指的是孤立系統會自發地從有序變成無序。宇宙大爆炸後，宇宙逐漸從低熵態變成高熵態。熱力學第二定律(即熵增定律)還可以解釋時間為何只能朝一個方向流動。

這回，多倫多大學和巴黎第五大學的研究人員決定從這條思路出發，探索大腦的連接——當我們產生意識時，大腦的連接方式是否存在某種模式？他們招募了9個人，其中7人患癲癇症。他們利用統計力學，建立他們的大腦神經網路模型。其中，他們主要關注神經元的同步性，以此來判斷大腦細胞是否彼此連接。

首先，他們比較了實驗對象的清醒狀態和睡眠狀態的大腦連接模式。其次，他們比較了5名癲癇患者的發病狀態和正常狀態的連接模式——正常狀態下，大腦更「警覺」。結果發現，在正常的清醒狀態下，大腦神經網路呈現出最大數量的可能的「組態相互作用」，代表著最高的熵值。也就是說，當實驗對象處於「全意識」狀態時，大腦呈現出更高的熵態。

於是，研究人員認為，意識可能只是大腦系統在最大化信息交流量的過程中產生的副產物。

不過，該研究也存在很大的局限性。它的樣本太小，而且其中絕大部分都是癲癇患者。物理學家Peter McClintock認為，實驗結果雖有趣，但卻需要在更多人身上進行重複實驗，同時也需要探究其它狀態下的大腦連接模式，如麻醉狀態。

接下來，研究團隊打算測量不同大腦區域的熱力學狀態，看看實驗結果究竟能否用熵態解釋，抑或是其它類型的組織。此外，他們還打算將實驗拓展到普通的認知行為——舉例而言，當實驗對象專心思考某項認知任務時，神經組織會發生什麼變化？

本文譯自 sciencealert，由譯者 蛋花 基於創作共用協議(BY-NC)發布。
原作者：FIONA MACDONALD

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