技术突破

自古以来，关于意识的本质和起源一直是哲学家争论不休而科学家们又感到束手无策的问题。意识研究的一个最主要的困扰是：意识（或思想）是一种发生在大脑内部的隐蔽过程，无法用客观的指标来加以测量。20世纪末，由于物理学和计算机技术的发展产生了一系列关于神经成像技术，能够有效地解决这些问题，所以接下来我们将说明几个重要的技术以及在建立理论时的作用。

正电子发射断层扫描（PET）是利用放射性物质根据大脑不同区域的代谢活性来判断大脑的功能。正电子是由某些放射性的物质释放的一种微粒子。带有放射性标记的液体被注射进体内，并迅速聚集在大脑的血管中。当部分皮质兴奋时，带有放射性标记的液体就迅速移向兴奋处；接着一个扫描装置就能测量放射性液体所产生的正电子数量；然后再由计算机把这一信息转换成代表大脑不同区域兴奋水平的图像。这一技术的优点是空间分辨率高，缺点是时间分辨率低，而且只能间接测量有关的神经活动。

功能性磁共振成像技术（fMRI）则通过探测脑血流含氧量检测局部脑区代谢。局部神经元兴奋将引起该区域血液量的增加，而血液中含有氧和葡萄糖。血红蛋白所携带的氧的含量影响了血红蛋白的磁场特性。fMRI能检测到大脑的功能性氧消耗变化情况，清晰地显示高活动量区域的三维图像。fMRI比PET具有更高的时间和空间分辨率，因而也更加有效，所以能够显现有关特定脑区活性更精细的信息。

这两种方法最主要的作用是神经通路在执行正常功能时电活动、代谢活性和化学分泌增强，所以通过观察人在感知刺激或从事各种活动时的神经活性，我们就会对不同的脑区的功能做出推测。

上述两种方法仅仅停留在观察层面，但是如果我们想要人为地控制刺激，从而发现不同脑区的刺激对感觉、情绪、认知和行为功能的影响，非侵入性的经颅磁刺激则是一个很好的方法。我们知道神经活动产生磁场，可以用脑磁图描记法探测到。同样，脑组织内电流产生的磁场也能激发活性神经元。经颅磁刺激用组合数字8形的一束导线来激活大脑皮层神经元。TMS可以无痛产生感应性电流来激活皮层，从而改变大脑内的生理过程，包括影响头皮脑电图、脑磁场以及用正电子发射断层成像或功能磁共振成像检测的皮层下血液动力学变化。通过改变TMS的参数可以观察不同的生理和心理效应。使用PET和fMRI的方法我们确实发现了一些有意义的脑区之间的相互连接，而在使用TMS时直接进行刺激同样能得到上述结果。

PET和fMRI的方法一般是让被试看一些被精心分类的文字，我们可以称之为文字语言，其实这和以声波传递的语言本质上是一致的。这些文字语言使大脑功能以及功能之间的连接产生了变化。TMS则是应用技术手段直接刺激大脑，同样也能够得到不同功能以及功能之间连接的变化。我们将这种通过语言间接刺激和直接刺激得到相同的结果叫作等效原理。