技術突破

自古以來，關于意識的本質和起源一直是哲學家爭論不休而科學家們又感到束手無策的問題。意識研究的一個最主要的困擾是：意識（或思想）是一種發生在大腦內部的隱蔽過程，無法用客觀的指標來加以測量。20世紀末，由于物理學和計算機技術的發展產生了一系列關于神經成像技術，能夠有效地解決這些問題，所以接下來我們將說明幾個重要的技術以及在建立理論時的作用。

正電子發射斷層掃描（PET）是利用放射性物質根據大腦不同區域的代謝活性來判斷大腦的功能。正電子是由某些放射性的物質釋放的一種微粒子。帶有放射性標記的液體被注射進體內，并迅速聚集在大腦的血管中。當部分皮質興奮時，帶有放射性標記的液體就迅速移向興奮處；接著一個掃描裝置就能測量放射性液體所產生的正電子數量；然后再由計算機把這一信息轉換成代表大腦不同區域興奮水平的圖像。這一技術的優點是空間分辨率高，缺點是時間分辨率低，而且只能間接測量有關的神經活動。

功能性磁共振成像技術（fMRI）則通過探測腦血流含氧量檢測局部腦區代謝。局部神經元興奮將引起該區域血液量的增加，而血液中含有氧和葡萄糖。血紅蛋白所攜帶的氧的含量影響了血紅蛋白的磁場特性。fMRI能檢測到大腦的功能性氧消耗變化情況，清晰地顯示高活動量區域的三維圖像。fMRI比PET具有更高的時間和空間分辨率，因而也更加有效，所以能夠顯現有關特定腦區活性更精細的信息。

這兩種方法最主要的作用是神經通路在執行正常功能時電活動、代謝活性和化學分泌增強，所以通過觀察人在感知刺激或從事各種活動時的神經活性，我們就會對不同的腦區的功能做出推測。

上述兩種方法僅僅停留在觀察層面，但是如果我們想要人為地控制刺激，從而發現不同腦區的刺激對感覺、情緒、認知和行為功能的影響，非侵入性的經顱磁刺激則是一個很好的方法。我們知道神經活動產生磁場，可以用腦磁圖描記法探測到。同樣，腦組織內電流產生的磁場也能激發活性神經元。經顱磁刺激用組合數字8形的一束導線來激活大腦皮層神經元。TMS可以無痛產生感應性電流來激活皮層，從而改變大腦內的生理過程，包括影響頭皮腦電圖、腦磁場以及用正電子發射斷層成像或功能磁共振成像檢測的皮層下血液動力學變化。通過改變TMS的參數可以觀察不同的生理和心理效應。使用PET和fMRI的方法我們確實發現了一些有意義的腦區之間的相互連接，而在使用TMS時直接進行刺激同樣能得到上述結果。

PET和fMRI的方法一般是讓被試看一些被精心分類的文字，我們可以稱之為文字語言，其實這和以聲波傳遞的語言本質上是一致的。這些文字語言使大腦功能以及功能之間的連接產生了變化。TMS則是應用技術手段直接刺激大腦，同樣也能夠得到不同功能以及功能之間連接的變化。我們將這種通過語言間接刺激和直接刺激得到相同的結果叫作等效原理。