研究人员勾勒出了一份应用经颅聚焦超声技术的路线图，该技术是一种用于刺激大脑并研究其工作机制的无创技术。

长久以来，意识一直被视作科学领域最为棘手的谜题之一。研究人员至今仍未完全弄明白，大脑中的生理过程究竟是如何催生出思维、感知与情感的。然而，一种新兴的研究方法——经颅聚焦超声技术，或许能为探索这一转变过程提供全新途径。

尽管这项技术已问世数年，但尚未在科研领域得到广泛应用。如今，两位麻省理工学院的研究人员正筹备将其应用于一系列新实验，并发布了他们所谓的“路线图”，勾勒出如何将该技术应用于意识科学研究。

麻省理工学院研究员、该主题新论文的合著者丹尼尔·弗里曼表示：“经颅聚焦超声技术能让您以前所未有的方式，在健康受试者身上刺激大脑的不同区域。这一工具不仅对医学乃至基础科学大有裨益，还有助于解决意识领域的难题。它能探寻大脑中究竟哪些神经回路会产生痛感、视觉感知，甚至像人类思维这般复杂的现象。”

与其他脑刺激方法不同，经颅聚焦超声无需手术，与经颅磁刺激或电刺激等方法相比，它能以更高的精准度触及更深层的脑区。

麻省理工学院研究意识的哲学家、新研究的合著者马蒂亚斯·米歇尔（Matthias Michel）表示：“目前，既安全又有效的调控大脑活动的方法寥寥无几。”

该论文近期发表于《神经科学与生物行为评论》期刊。作者包括麻省理工学院林肯实验室技术人员弗里曼、佛罗里达大学心理学助理教授布莱恩·奥德加德、布列根和妇女医院及哈佛医学院放射学副教授徐承植（Seung-Schik Yoo），以及麻省理工学院哲学与语言学系副教授米歇尔。

从观察迈向因果关系

由于对健康志愿者开展研究存在诸多限制，研究人类大脑极具挑战性。除神经外科手术外，科学家几乎无法直接触及深层脑结构。非侵入式工具，如磁共振成像（MRI）扫描和超声波，可提供脑部图像；而脑电图（EEG）则能记录大脑表面的电活动。经颅聚焦超声技术则独树一帜。研究人员通过颅骨发送声波，并将其聚焦于直径仅数毫米的特定区域，从而刺激特定脑区并观察其效应。

弗里曼表示：“这确实是历史上首次实现深入大脑内部、距离头皮仅数厘米处的活动调控，并以高空间分辨率对皮层下结构展开研究。”“大脑深处有许多有趣的情感回路，但在此之前，除了在手术室里，人们无法对这些回路进行操控。”

这种直接改变大脑活动的能力，或有助于解答意识研究领域长期悬而未决的因果关系难题。当前诸多研究虽能在受试者处理视觉信息或其他感官输入时追踪脑电信号，但这些信号究竟是催生意识体验的根源，抑或仅为其附属现象，始终难以明辨。通过主动调控神经活动，研究者或将能够区分哪些脑机制是意识产生的源头，哪些仅是意识活动的后续反映。

米歇尔表示：“经颅聚焦超声为我们提供了解决该问题的方案。”

检验相互竞争的意识理论

这篇新论文提出的“路线图”旨在帮助区分两种关于意识的主要观念。广义而言，“认知主义”观念认为，产生意识体验的神经活动必然涉及高层次的心理过程，例如推理或自我反思。这些过程将来自大脑许多不同部位的信息整合为一个连贯的整体，很可能借助的是大脑额叶皮层。

相比之下，关于意识的“非认知主义”观点则认为，意识体验并不需要此类认知机制；相反，特定的神经活动模式会直接引发特定的主观体验，无需复杂的解释过程。根据这一观点，负责意识的大脑活动可能更为局部化，位于大脑皮层后部或大脑后部的皮层下结构中。

为有效运用经颅聚焦超声技术，研究人员提出了一系列更具针对性的问题，以供实验探究：前额叶皮层在意识感知中扮演何种角色？感知的产生是局限于局部区域，还是需要全脑网络的参与？若意识源自大脑远端不同区域，这些区域的感知信息如何整合为统一体验？此外，皮层下结构在意识活动中又发挥着怎样的作用？

通过在涉及视觉刺激等实验中调节大脑活动，研究人员能更深入地探寻出哪些脑区是产生意识思维所必需的。对于疼痛等与意识相关联的其他核心感觉的研究亦是如此。在感到疼痛之前，我们便已将手从滚烫的炉子上抽回。然而，疼痛的意识感觉是如何产生的，又是在大脑的哪个部位产生的呢？

弗里曼说：“疼痛在大脑中是如何产生的，这是一个基础科学问题。”“令人惊讶的是，这其中竟存在如此多的不确定性……疼痛可能源于大脑皮层区域，也可能源于更深层次的脑结构。我对治疗方法很感兴趣，但我也很好奇，皮下结构在疼痛产生中所起的作用是否比我们目前认知的还要大。疼痛的生理表现可能源于皮下结构，这只是一种假设。但现在我们有了一种可以对其进行探究的工具。”

从路线图到实际试验

弗里曼与米歇尔并非仅为他人抽象地规划前行路径；他们正精心筹备一系列后续实验，这些实验聚焦于视觉皮层的刺激研究，并计划逐步拓展至前额叶皮层等更高级脑区。尽管脑电图（EEG）等脑活动记录技术已能揭示视觉响应区域，但这些新实验旨在构建更为完整、更具因果关联的视觉感知全过程图景，以及与之相关的脑活动机制。

弗里曼表示：“说这些神经元是否产生了电反应是一回事，而说一个人是否看到了光则是另一回事。”

米歇尔（Michel）在麻省理工学院（MIT）进一步激发人们对意识研究兴趣方面也发挥着积极作用。他与麻省理工学院脑与认知科学系皮考尔神经科学教授厄尔·米勒（Earl Miller）共同创立了麻省理工学院意识俱乐部，这是一个跨学科组织，旨在推动麻省理工学院校园内及波士顿地区其他机构对意识开展更深入的学术研究。

麻省理工学院意识俱乐部部分资金由麻省理工学院人类洞察力合作组织（MITHIC）提供支持，该组织是由人文、艺术与社会科学学院资助的一项倡议。该项目旨在每月举办活动，同时深入探索意识研究的前沿领域。

米歇尔认为，就目前而言，最前沿的技术非经颅聚焦超声莫属。

米歇尔说：“这是一个新工具，所以我们并不真正清楚它的效果究竟如何。但我觉得风险低、回报高。何乐而不为呢？”

参考文献：《利用经颅聚焦超声识别有意识感知的神经基础》，作者：丹尼尔·K·弗里曼、布莱恩·奥德加德、柳承植（Seung-Schik Yoo）及马蒂亚斯·米歇尔，发表于2025年11月19日《神经科学与生物行为评论》。DOI编号：10.1016/j.neubiorev.2025.106485

本文的研究得到了美国空军部的资助。