意识状态改变的心理生理学理论与实证研究

意识状态改变的心理生理学理论与实证研究 意识状态改变的心理生理学理论与实证研 究 第27卷 总第102期 心理学探新 PSYCHOlXICALEXPL0ION 2OO7年 第2期 意识状态改变的心理生理学理论与实证研究 井军弟霍涌泉 (陕西师范大学心理系,西安710062) 摘要:从"意识状态"解释人类意识的本质是当前意识心理学研究的一个重要取向.研究意 识状态改变(ASC)的物质生理基础具有十分突出的理论和临床实践意义.意识状态改变可以分为 自发,物理和生理原因,心理方式和疾痛引起这样四个方面,不同类型的意识状态改变可以从激 活,意识域,自我觉察和感觉振荡四个维度进行综舍归类和分析.不仅脑结构功能状态,脑动力的 暂时变化,神经化学过程和新陈代谢过程等因素影响着人的意识经验改变状态,而且环境变化,心 理活动和自我控制及技巧也可以暂时改变人的意识功能状态. 关键词:意识状态;改变;心理;生理 中图分类号:B84文献标识码:A文章编号:1003—5184(2007)02一OO44—06 从"意识状态"解释人类意识的本质是当前意 识心理学研究的一个重要取向.早期的意识状态学 说将意识的核心视为"生物状态",把人的意识状态 分为"清醒,睡眠,警觉,无意识等不同的时相".近 年来学术界通过认知实验的方法,从可控制的意识 状态,自动化的意识状态,模糊状态,睡眠状态以及 病理条件,探讨"意识状态与无意识状态"之间的量 的区别和质的区别.伴随着意识理论研究与实验方 法的技术进步,对于意识状态改变(ASC)的实证研 究也日益成为学术研究的热点议题.与此同时,对 意识状态(ASC)的改变研究在临床研究研究中也得 到前所未有的关注.正如英国学者Henry所指出的 那样,"在心理咨询与治疗,个人,职业和精神发展方 面,尽管不同的心理治疗技术流派反映出不同的理 论取向和实践方法的显着差异,但通过意识经验改 善和认知意识调整的治疗技术逐渐占据了这一领域 的主流"…1.意识状态变化的心理生理学研究不仅 在为人们提供了这一复杂多变的现象领域的科学认 识,同时也为临床实践提供了丰富的实证资料,进一 步提高了意识心理学研究的科学水平. 1意识状态改变的概念分类和研究方法 意识状态改变包含着极其复杂的心理现象和内 容.近年来,不少学者从现象学,文化学,神经生理 的不同角度对此进行了多水平,多角度的研究. 在意识状态改变的概念定位上,由于这一问题 的复杂性和多变性,造成了研究中的分散性和概念 不清晰的特点.因而对错综复杂的意识状态的不同 变化进行整合和分类是意识状态改变研究中得首要 课题.Vatil等人运用生理学,行为学,认知科学与主 观领域的多水平的方法将不同的意识状态改变根据 引发的来源或方式分为四个类别,即自发的意识状 态,物理和生理刺激引发的意识状态改变,心理方式 引起的意识状态改变和疾病引起意识状态改变l2】. 具体分类和内容见表1. 表1意识状态改变的相关分类 原因不同变化 自发的 物理和生理原因引发的 心理引发的 疾病引发的 困倦的不同状态,白13梦,睡前朦胧状态,睡眠与梦,濒死经验. 极端的环境状况,饥饿与节食,性活动和性高潮,呼吸练习. 感觉剥夺,感觉同质和感觉负载,节律引发的恍惚状态,放松,静休,催眠,生物反馈. 精神紊乱,昏厥和植物人,癫痫. 从表1可以看到,意识状态改变可以按其来源 分为自发,诱发和病理的三大方面.诱发的意识状 态的变化又可以从物理和生理原因诱发和心理因素 诱发的意识状态改变.在日常生活中,自发的意识 变化发生在觉醒,警觉和警惕这些心理状态之中. 这些心理状态的一部分可以主观体验到并且在觉 第2期井军弟等意识状态改变的心理生理学理沦与实汪研究45 醒,困倦,睡眠序列中不停的波动.自发引起的意 识状态改变可以分为困倦,白日梦,睡前朦胧状态, 睡眠以及梦活动.在自发引起的意识状态改变中, 濒死经验是一种不常见的奇特的类别.在生理机制 上,大多数有关自发的意识状态改变的研究证据支 持了大脑皮层活动和觉醒的水平的作用.这些意识 状态在主观上被体验为具有梦幻般的,错觉的和幻 觉的特征,在性质上这些状态具有片段性.伴随中 央觉醒系统返回到正常水平,自发的意识状态就会 立刻消失. 环境或情境状况包括极端环境状况,饥饿,节食 等都可能引起意识的变化,甚至会引起短期或长期 的意识缺失.心理引发的意识状态改变是心理学研 究的一个重要的方面.这一领域的研究具体表现为 感觉剥夺,感觉同质和感觉负载,节律引发的恍惚状 态,放松,静休,催眠和生物反馈等方面.心理因素 引发的意识状态改变研究文献表明心理因素可以引 起脑区活动的变化.病理过程能导致不同水平的意 识状态改变.它们在大脑内部直接或在外部间接地 影响负责失眠——昏迷轴的大脑结构并使其朝向意 识的晦暗,神志不清,梦幻,昏睡和昏迷状态转化. 在认知神经科学之下病理引发的意识状态改变研究 大有前途.运用有关幻觉,错觉与认知瓦解和精神 功能分裂的有力证据可以解释精神分裂症.例如, Feinberg等人认为,基于神经中枢丘脑与前额叶的一 体化回路可以作为一个意识的感官系统和思维的自 动化系统.这一系统在典型的综合紊乱的精神分裂 症中起着调节作用3. 从研究方法来看,这一领域的研究主要采用现 象学的方法和当代认知神经科学研究的方法和技 术.一些研究者在问卷调查,言语报告等方法的基 础上,对生理和心理引发的意识状态变化的本质属 性进行了分析,也有学者从自我觉察的经验维度上 对意识状态变化特征进行描述.这些研究有助于对 主观体验中的不同的意识改变状态现象进行细致而 深入的描述.借助脑电图扫描器(EEG),脑磁扫描 计(MEG),脑皮层电图(ECoG),功能性磁共振脑成 像技术(fMRI)等当代认知神经科学技术可以对大脑 不同区域的脑电活动进行记录,同时结合拓扑学,非 线性动力学等数学方法,研究者对不同意识状态变 化与脑生理状态的变化进行分析进而揭示不同意识 状态的生理基础与变化规律.例如在上述研究技术 的基础上,对大啮的微观状态分析和整体复杂性分 析可以用来评估和解释潜伏在意识状态及其改变之 下的脑功能状态.通过ECoG或MEG直接记录的 皮层脑电图就可以推断脑微观和宏观状态的动态变 化以及大脑中的局部知觉捆绑存在的动态变化和局 部非线性动力性.此外,一些学者运用跨文化研究 的方法表明在大多数文化里,不同形式的下意 识状态变化是一种普遍的,基本的心理生理能力. 在意识状态改变的宏观研究中,也有学者对这一领 域的多重证据进行多水平分析的方法,其中包括从 生物学,行为学,认知科学和现象学的角度对其进行 系统全面的研究. 2意识状态改变的四维描述体系 意识状态改变的多样性和其复杂的变化为其研 究带来许多困难.面对这一令人困惑的研究课题, 现象学的研究框架为意识状态的改变寻求一个合理 而又简单的参考系统是意识状态改变研究的一个关 注点.在意识状态研究的开始阶段,有些研究者对 意识状态改变的维度和特征进行了分类描述[引.在 以前研究者的基础上,Farthing归纳出不少于l4个 维度,详细地列举了不同心理功能和意识状态的选 择领域[5J5.其他研究者也提出了26个维度[6]6. Vatil等研究者提出一个意识状态改变的四维描述 体系.这一现象学分析从以下四个维度对不同的意 识状态改变进行描述[引.这四个维度分别为: 1)激活维度.在最广泛的生理学含义上,激活 是指有机体与自身的物理或社会情境交互作用时的 准备状态.激活是一种对行为客观描述的最重要维 度,甚至在有机体对意识进行归因时也很重要.在 主观经验中,激活被表征为处于警觉,清醒,反应中 和准备做出反应,这一维度涵盖了从高唤醒,兴奋, 激动到低唤醒,松弛和维持原有特性几个方面. 2)意识域维度.意识域是指能够被注意和有意 识加工内容的可变性.意识域包括从局限的,集中 地针对单一内容的注意(如在强烈的心理活动中)到 对所有事情的广泛的,拓展性的意识.被试可以体 验到的意识范围的多样性,并且大多数可以在事后 反思的评价中报告出来. 3)自我觉察维度.自我觉察是指人类体验中自 我世界两极结构的另一极.用反思的态度来看,所 有的经验是"我的",也就是说,是和被试自己有关. 然而,在直接经验的流动中,自我参考的程度可能从 理学探新 沉浸于"忘掉自己"的状态到自己独特存在的深刻体 验,"此时此刻存在的我".自我觉察的可变性电通 过主观评估的并且大多数可以在事后反思的评价中 报告出来. 4)感觉振荡维度.感觉振荡包含构成主观经验 的感知觉要素的变化的多样性.伴随意识状态的多 样变化,感觉阈限可能下降或增强.一些意识状态 改变甚至在没有经过物理刺激的情况下会出现特定 的感觉和知觉.感觉要素可以部分地通过生理评估 获得(通过感觉阈限的测量),但是大多数知觉成分 在丰富性,生动性,结构一级内容上的重要变化只能 由被试的报告揭示. . 意识状态改变的这四个区分维度可以将复杂多 变的意识状态进行很好的分析,将其在宏观上建立 一 个意识状态改变的四维的体系中.例如,经常描 述的"海洋般的感觉"主要来自于意识域的广度增强 (+)和伴随自我觉察的降低(+),同时其他维度的 变化起一个非特异性的调节的作用.在深度放松状 态,激活维度可能是没变化的或减少的(一),感觉 振荡维度可能没受影响或者适度的增强(+).意识 状态改变的四个维度中,激活维度和生理学的描述 最接近,这一维度可以参考大脑中非特定的激活系 统,自主神经系统和一般情况下身体过程的相关变 化.其他的三个维度可能和脑系统的中央整合和调 节功能相关. 3唤醒系统,功能整合与意识状态改变 3.1唤醒系统的改变与意识状态改变 负责大脑意识,唤醒,和选择注意的调节系统和 意识状态改变明显相关.通常认为这些系统具非特 定性,可以引起皮层活动广泛的兴奋变化,而最近的 一 些研究又确认了几个特定的对这些系统环境进行 调节的功能性的次系统. 研究表明,大脑的有限资源控制系统(LcCS)只 有在加工新颖复杂的,或非常重要的信息或是自发 做出决定时才会变得活跃.生理水平上的意识出现 伴随着由脑系统调节的皮层复杂性的增加和皮层兴 奋阈限的大范围的降低.受次皮层调节的前脑结构 兴奋性的增强需要某种最小化的解剖学范围和时 段,特别是在丘脑和皮层之间的凹陷通道保证了在 特定的时段神经活动的反响.出于保持交互信息的 需要,这一兴奋性增强时段通常长于100毫秒.因 此,意识状态改变可能由LCCS的区域和连接的大 2Oo7年 脑模块内外的神经信息交换的不同背离而引起.例 如,梦幻般的状态可能是后感觉皮层相关领域的激活 的结果.产生这一意识状态无须负责工作记忆的脑 前区的激活,这一区域主要负责产生一致的计划活动 的,其激活会引起积极梦境中的幻觉或幻想活动. 3.2功能整合与意识状态改变 由感觉刺激输入,感觉同质,感觉负载和强节奏 的感觉输入模式等心理因素引发的意识状态改变和 感觉输入的急剧减少相关.因此,感觉输入的降低 似乎是引发意识状态改变的一个重要成分,这些方 法使用感觉输入与注意的窄化作为引起意识状态发 生的关键成分.这在催眠可以体现出来. 对幻觉和幻想的解释会更难一些.白日梦和超 感全域实验幻觉与个体对意识到原有意象的瞬时觉 察相关.在睡梦和催眠中的幻觉可以通过回忆而辨 认出来而精神分裂症病人坚持认为他们幻觉经验的 真实性.听幻觉活跃的精神病病患者的脑成像实验 显示在外部刺激的缺乏的情况下,中脑一基底神经 节一丘脑神经回路会变得兴奋.相反,催眠弓I发的 幻觉具有前后脑连接性动态分离的特征. 有关大脑怎样将内外部刺激捆绑成有意义的表 征的最新研究认为,这类捆绑可能是由特定功能的细 胞之间的同步神经激活而组织的.然而低复杂性刺 激被认为是仅仅由一些在限定拓扑分布的神经元集 合而表征出来.高复杂特征刺激被认为是由更大的 带有广泛的拓扑组织的神经集合所表征.自从Hebb 首先提出这一类功能性的神经集合概念以来,许多研 究已经显示每一神经元集合具有它自己的高频率振 幅.在被辨认出这一类振幅的携带者的频率中,神经 集合内的?波活动时最为明显的突出,这些振幅可 以证明他们对正常的注意状况,学习和记忆的能力, 语言和有意义的动作行为发挥着关键作用. 3.3脑功能状态与意识状态改变 意识状态自发地随时间变化而变化,体现在生 理节奏循环期间的较短变化和人生不同阶段长时间 的意识状态差异.就它们持续时间特征和稳定性而 言,意识状态改变暗示一种意识状态层级结构.例 如,睡眠一觉醒状态的循环遵循着生理节奏的周期, 警觉状态的波动往往发生在几小时或几分钟的时间 维度上. 意识状态的层次性差异的时段可以扩大到亚秒 单位.自发或引起的脑区电场的多维记录可以转化 第2期井军弟等意状态改变的心理生理学理论与实证研究 成一系列瞬时的头皮层区电位模型.这一模型可以 通过拓扑学方法将其表示成不同瞬间的脑电位区域 图.研究揭示,系列化的脑电位区域图展示出稳定 的拓扑学地图,这些区域图被快速分离的变化分隔 开来.如果承认在每一时刻大脑处于一种特殊状 态,那么脑区电位不同空间结构一定是由不同激活 的神经元所产生的,进而可以用不同脑区结构表示 不同意识的状态.为了把它们从时段上与整个大脑 的宏观状态区别开来,研究者将大脑生理上发生在 亚秒时段的短暂状态称为微观状态.在自发的EEG 里,通过不同的分割程序,可识别的一般微观状态持 续时段已经达到60—150毫秒时间范围内'8J. 微观状态可以根据脑区不同的拓扑形状进行分 类,可以比较从持续时间或拓扑图中脑区的覆盖百 分率在组群或状态之间的差异.研究发现,在普通 个体大脑瞬时发生的微观状态的拓扑图与不同的心 理状态模式有差异,进而揭示微观状态可能意识的 建构单元或比喻性的"思想原子"l9_9.大量的研究证 据表明,个体不同成熟期间大脑的微观状态有差异; 在清醒,昏睡和快波睡眠中脑的微观状态也表现出 差异;精神分裂症研究表明脑的微观状态很大的可 变性,尤其是在未曾治疗的,最初阶段的精神分裂症 和慢性的精神分裂症患者身上表现出特定种类的微 观状态显示出时间缩短.根据脑区电位发生的平均 时间和平均频率,可以对微观状态提供了第一层级 描述.对微观状态的更高层次的分析可能集中在意 识的"原子"(微观状态)串联的规则上,即它们的"有 序排列".在不同种类微观状态之间转换分析的研 究表明微观状态的转换可能是等级化的并且已经发 现这些类别之间转变可能性体现出不对称性的特 点[10].这表明微观状态的顺序不是完全随意而且 遵循某种可能性的有序排列规则.如果把微观状态 作为意识状态的建筑单元的话,意识状态的改变则 可能反映出微观状态的先后顺序规则上的变化. 对意识状态的神经基础研究的另外一种方法是 非线形动力学的方法,这一方法用来分析与意识课 题有关的脑电活动n川.例如,运用这一方法可以分 析睡眠阶段的脑电差异以及与控制组比较精神分裂 症个体空间的复杂性的增强等.尽管非线性复杂性 测量值大部分从来自于对单个头皮对数测量而得出 47 一 维时问序列来计算,但这些方法可以适用于整个 大脑,研究者可以把脑电活动看作一个空问分布式 的过程【J.目前,研究者已经可以计算多维脑电数 据的协方差的不同线性值,其计算强度小并且容易 阐释.非线形动力学的方法为大脑功能状态的整体 测量提供了一个重要的途径,这对意识研究来说意 义重大,因为意识包含大脑最高级的综合的功能. 总的来看,在意识状态改变的神经生理研究中, 大脑微观状态分析与宏观上多途径的EEG复杂性 分析有很多共同性.它们重视大脑功能的状态的空 间面貌,都使用同样的数据一即,把系列化的头皮区 域图形作为一系列瞬间脑电状态或被理解在多维精 神状态空间的一种轨迹一而且这两种分析方法的基 本概念之间有一对一的对应.因此,较高的整体空 间的EEG的复杂性与较高的微观状态多样性是相 应的,并且两者都被解释为一个较高的事实上活跃 的脑电驱动的多样性,这一脑电活动的驱动涉及到 相应的意识状态.精神分裂症患者的微观状态和复 杂性分析的收敛性结果支持了这一理论假设[13]. 因此,微观状态分析和整体复杂性分析提供了一个 统一的框架,可以用其评估和解释潜伏在意识状态 改变之下的脑功能状态. 有学者认为意识活动关键依赖于几个大脑系统 合适功能,这些功能可能会受到损伤.例如,由于对 大脑皮层损坏,神经递质失衡,神经兴奋同步化的抑 制或亢奋,神经集合兴奋的中断和觉醒状态的波动 等.另一方面,大脑功能可能由知觉输入的变化和 认知自我调节策略的运用所修正(见图1)'l引.从对 大脑功能可能被变更的不同水平,可以说明大脑功 能影响产生意识状态改变的不同条件和方法. 从图1中可以看出,在普通清醒状态时期,主观 现实不断在大脑中被加工创造.每天的意识活动要 求完好的大脑组织,新陈代谢的自我平衡,一个中度 的唤醒,一个平衡相互影响的抑制和兴奋及中等环 境条件.一旦缺乏这些可靠的聚合形式先决条件之 , ,意识状态的改变就很可能发生.此外,运用心理 策略如催眠和静修技巧,可能自动地抑制或者限制 这些聚结的形成,进而会引发催眠性痛觉缺失或者 持续的深度静修状态.个体的认知和自动调节系统 也可以通过自我控制会对意识状态产生重要作用. /\ I感觉刺濑过轻或过弱/酬\警觉降低 感 /结构—动螽\ U \ I脑组织损伤I连接中断,异常同步化lltK-r~an 图1引起意识状态改变的不同途径(梯形内的线条表示不同水平之间相互依赖) 4意识状态改变研究面临的新课题 从心理生理学范畴研究人的意识改变状态这一 复杂多变的现象目前尽管取得了不少显着的进展, 日益深化了人们对意识状态的认识和理解水平,但 是其仍然面临着许多有待深化的问题. 首先是需要在整体上进一步加强对意识状态 改变的理论模型的研究.到目前为止,有关意识状 态变化的整体模型研究已经从两个方面进行了初步 的展开:一方面是用现象学的方法对各种意识状态 进行分析和描述,从整体上揭示这一主观意识领域 各种意识状态的特点以及它们之间的联系,区别和 变化规律;另一方面是从大脑功能状态,神经系统的 功能整合的角度,揭示意识经验状态的变化的生理 机制.但是对意识状态变化的理论模型研究则要求 从意识状态变化的主观空间与大脑功能状态的生理 空间两个方面进行整合.有的研究者将意识状态空 间和功能脑状态空间分别称为C一空间和B一空间. 目前来看,对这两个空间的研究及整合还有大量的 工作要做.Vatil等人提出的意识状态变化的现象学 的四维描述系统可以看作是c一空间研究的第一 步,但这一空间的研究始终存在数据的效度问题. 这四个维度仅仅是不同意识状态描述的最基本单 元,许多意识状态的研究还需要添加在相应的维度 来分析.在B一空间的研究方面,借助于当代认知 神经科学技术获得了大量的数据,运用分析策略可 以将数据还原到表示大脑激活的瞬时空间的"基础 模式",而评估整个大脑功能状态变化的最小数量. 然而,这些纯脑电数据有自己的局限性,需要和其他 方法结合研究.有的学者认为对意识状态的多样性 的叙事一描述分析包含了诸如C一空间的划分可以 和生理学功能状态外部指标结合进行研究.这无疑 对于意识状态变化的理论模型的研究有一定的促进 作用. 其次,需要在研究技术方法上取得进步性的突 破.对意识状态改变的研究需要多水平,多学科,多 重研究技术的灵活应用和整合性探讨.意识状态的 生理研究需要对大脑活动进行更为复杂的测量,目前 主要是借助脑电图(EEG),脑磁扫描计(MEG),脑皮层 电图(Ec0G),功能性磁共振脑成像(删)等当代认知 神经科学技术结合使用来完成.然而,这些方法获得 的第三人称的数据各有自己的局限,许多数据的获得 受限于实验者的灵活性和实验情景的局限.众所周 知,EEG和MEG具有空间定位的局限,fMRI,PET的 脑成像也不够精确.单细胞记录技术在空间定位上 虽然很精确,但只能局限非人类的实验方面.这些技 术本身的局限需要研究这在实验中灵活使用各种方 法.同时也应该看到,意识状态变化的研究是一个涵 盖生理,心理,社会和文化的巨大领域.在意识状态 的研究中,综合多学科,对水平的研究方法是其最终 获得进展的关键,而目前的研究在这一方面还处于初 级阶段,特别需要在B一空间与c一空间的各自深入 与两个领域的研究的有效结合. 第2期忤军弟等崽识状态改变的心理生理学理论与实证研究49 参考文献 1HenryJ.Chml~ngconsciousexperience—comparingclinical approaches,practiceaadoutconles.BritishJomnalofPsycholo一 r ,1999,4:590. 2714DieterVatil,NielsBirbaumer,DietrichLelunann,eta1.. 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TheoreticalandEmpiricalResearchesintothePsychophysiologyof AlteredStatesofConsdousn~.Ks JingJundiHuoYongquan (DepartmentofPsychology,ShanxiNormalUniversity,Xian710062) AbsI瑚ct:currentlyexplainingtheessenceofI咖 'sCOBSCiOUSIIeSSfromtheaspectofstatesofconseioumesaisoneoftheimportantorientations inconsciousnesspsychologyandresearchesintothephysicaland0lcalbasesofalteredstatesof~iottsness(ASC)areofgreattheoreti- calandclinicalsignificance.ASCcanbeclassifiedintofourcategories,whichareoccurringspontaneously,evokedbyphysicalandphysiolngi- calstimulation,inducedbypsychologicalmean8andcausedbydiseases.ThemultipleASCvanbeaIlalyzedfromfourdimemious,thatis,ac. tivation,awarenessspall,self-awareness,andsensorydynalmes,whichcar1welldescribeandexplainthedifferentlevelsofstates0fo0n- seiousness.Notonlycanacompromisedbrainstructure,transientchangesinbraindynamics,andneurochemicalandmetabolicprocessesexert influenceonpeo~e'salteredstatesofconF-.~iousexperiencebutenvironmentalstimuli,mentalpractices.andtechniquesofself-control咖 alsotemporarilyalterfunctioningstatesofI咖'sconsciousness. Keywords:statesofconsciousness;alteration;psychology;physiology