意识作为大脑动态活动的全局属性

我们寻求与意识觉知相关的细胞集体活动结构的一般原理。我们能否获得证据，证明存在一种最优的大脑组织结构，既能充分处理刺激，又能引导认知和意识的涌现？通过分析意识和无意识状态下的脑记录，我们最初遵循物理学中理解由无数单元组成的系统集体行为的经典方法：评估系统可能采用的构型（微观状态）数量，为此我们使用与连接脑区数量相关的全局熵度量。在意识状态中发现最大熵后，我们接着使用适当的复杂度度量检查了连接构型的微观本质，并发现在不仅以意识觉知为特征的状态中，而且在潜意识认知处理（如睡眠阶段）的状态中，复杂度都更高。我们的观察表明，意识觉知与病理无意识状态（癫痫发作和昏迷）中连接脑网络构型的最大全局（宏观）熵和短时间尺度（微观）复杂度相关，但微观视角捕捉到了存在信息处理的生理无意识状态（睡眠）中的高复杂度。因此，我们的结果支持意识觉知的全局性质，正如几种认知理论所主张的那样。我们希望我们的研究是揭示导致意识觉知的认知结构方面的初步步骤。