虽然表面看来,这两类网状结构研究关注的是不相关的功能,但是我怀疑这两类研究的结果在深层次上是相互联系的。这两类研究的动机是由不同的问题驱动的,但在我的框架内,它们的关联开始显现出来。举个例子,让我们考虑一下我对蒙克(Munk)、辛格和他的同事在一个实验中的最新发现的解释。23蒙克和他的同事能够在猫身上制造出具有局部同步特征的去同步化脑电图,这表明猫处于觉醒和注意的状态。他们通过对中脑网状结构进行电刺激来达到这一目的。然而,他们在一个脚注中指出,他们实际上刺激到了臂旁核,这是在对实验动物的尸体解剖中发现的。在尸体解剖中,研究人员可以追踪刺激电极的作用位置,而这些电极被发现放置在了臂旁核上或其周围。简言之,某个神经核的网状结构在此前一直被认为与心脏、肺和肠道的自主调节以及与身体状态(如疼痛)等有关,但在这个实验中,电刺激该网状结构产生了一种以觉醒和注意为特征的皮质活动状态,而这种状态一般被视为与经典网状核有关。
这两类研究之间的另一个实验上的联系,来自我的实验室在情绪领域的研究。在一系列对没有神经系统疾病健康被试的研究中(与安托万·比查拉、托马斯·格拉博夫斯基[Thomas Grabowski]、汉娜·达马西奥和约瑟夫·帕维齐[Josef Parvizi]合作完成),我们通过实验诱发了各种情绪,并且使用PET证明了,上层网状结构中的一些脑干结构在某些情绪中变得异常活跃,而在其他情绪中则不然。
这种激活可能是被试为了体验这些情绪而需要保持注意的结果吗?如果是,我们的发现将是有趣的,但考虑到我们从网状结构的传统研究中所知道的,并且考虑到佩·罗兰(Per Roland)和他的同事之前的一项研究揭示了在需要注意的任务中网状结构会激活,这个发现也并不新鲜。24
然而,单靠注意并不能解释我们的发现。首先,我们使用的控制任务需要相当程度的对想象的注意。如果我们将情绪的发现归因于注意,那么在减去控制任务时,激活就会消失。此外,对于不同的情绪,研究结果也有所不同。我们发现,对于悲伤和愤怒等情绪,脑干的激活量最大,而对于快乐等情绪,脑干的激活量很小。然而,被试对所有的情绪都采取了相同的步骤,没有任何证据表明这些情绪对内部注意的需求有所不同。上层网状结构的激活很可能与处理某些特定情绪并产生这些情绪的最终感受所需的神经过程有关。
这一发现进一步证明,网状结构传统上与睡眠-觉醒周期和注意的控制有关,但也与情绪和感受、内环境和内脏状态的表征,以及自主控制有关。有大量证据表明事实确实如此,特别是对于中脑导水管周围灰质而言更是如此。界定了几种情绪的身体变化实际上是由中脑导水管周围灰质控制的。25简言之,上脑桥和中脑的网状结构可以可靠地与我之前提出的原始自我概念联系起来。这很可能就是为什么它们也可以与看似毫不相关但却密切联系的功能,如情绪、注意、意识等息息相关。
我的研究小组的另一个有趣发现来自与约瑟夫·帕维齐和加里·W.凡·霍森(Gray W. Van Hoesen)合作进行的一项研究。26这项研究对阿尔茨海默病患者和与其同年龄的正常对照组的网状核进行了详细的描绘,它揭示了一个令人惊讶的新发现:大多数晚期阿尔茨海默病患者脑干左右两侧的臂旁核都受到严重破坏。所有早发性阿尔茨海默病(一种特别严重的阿尔茨海默病变体)患者和80%晚发性阿尔茨海默病患者的臂旁核均受损。
鉴于晚期阿尔茨海默病患者有明显的意识障碍(见第3章),我们有理由怀疑臂旁核损伤可能与意识衰退有关。当然,他们意识的衰退不能用众所周知的内嗅皮质和附近的颞叶皮质的参与来解释。27在这一点上,我们只能猜测因为阿尔茨海默病有太多的局灶性病理部位,以至于我们无法完全理解特定损伤和特定神经退行性病变部位之间的相关性。例如,在阿尔茨海默病中,后扣带回皮质和内侧顶叶联合皮质也严重受损,如前所述,它们是二级映射的候选部位28。
总之,我看到一个强有力的事实出现在我们所讨论的脑干关键区域,即它同时参与觉醒、内稳态调节、情绪和感受、注意和意识的过程。乍一看,功能重叠似乎是随机的,但是放在前面几章所建立的框架中进行反思后可见,这种重叠似乎是合理的。包括情绪在内的内稳态调节需要觉醒的时间(以收集能量)、睡眠时间(大概是为了恢复神经活动所必需的化学物质消耗29)、注意(与环境的适当互动),以及意识(因此与个体有机体相关的高水平反应才能最终发生)。所有这些功能的身体相关性和服务于它们的核团在解剖学上的密切性是相当明显的。
这种观点与经典的观点是一致的,即在上脑干区域有一种装置能够在丘脑和大脑皮质创造特殊类型的电生理状态。事实上,我的建议融合了经典的思想,但在以下方面与众不同:首先,它为装置的起源和解剖位置提供了生物学基本原理;其次,正如目前所描述的,它假设装置的活动对意识状态有重要贡献,但不产生界定了意识的主观方面。