這世界是虛幻的嗎：淺談「神經元」與感官意識

更新於 2025/05/14發佈於 2025/05/14閱讀時間約 14 分鐘

很久很久以前，地球上的生命還非常簡單，沒有眼睛看不見光，也沒有耳朵聽不見聲音，更沒有大腦來思考。最初的單細胞生物只能靠化學反應來感受環境，比如趨向營養或遠離危險。隨著生命逐漸演化，出現了越來越複雜的多細胞生物。為了在變幻的世界中生存，它們需要一套更快速、高效的「通訊系統」在身體內傳遞訊息。

在這樣的需求下，「神經元」一種專門負責電訊號傳導的細胞應運而生。這些神經細胞能夠產生微小的電脈衝(類似於電流)，迅速地將訊息從身體的一端傳送到另一端。對生物而言，這是一項革命性的發明。從此，身體各個部分可以即時交流，協調動作和反應。

神經的起源：從單細胞到神經網絡

科學家推測，早期的多細胞動物為了捕食與移動，在外層發展出了纖毛上皮來感知環境，同時也演化出肌肉來產生運動，神經元則扮演起協調與感應的角色。最原始的神經系統可能只是由少數幾個神經細胞組成的網絡。想像一張鬆散的神經網絡，就像一張散布在生物體內的小網子，沒有特定的大腦中心，但能傳遞簡單的訊息。在現存的古老生物中，我們仍能找到這樣的例子：例如水母等刺胞動物就擁有簡單的神經網，能讓牠們感受周圍環境並協調觸手運動。這被認為是最早演化出的神經系統之一。

有趣的是，並非所有古老的動物都有神經系統：海綿這類原始動物甚至完全沒有神經細胞，它們靠著其他方式(如化學訊號)來感知環境和調節身體功能。這些現象讓科學家對神經系統的起源產生了種種推測，神經元也許在不同類群中各自演化出來，或者起源於共同祖先但在部分生物中消失了。無論如何，可以確定的是：從單細胞時代的化學通訊開始，到多細胞時代出現電訊號傳遞的神經元，生命找到了與世界互動的新方式。

隨著生物進一步進化，神經細胞的數目和種類都大幅增加，神經網絡變得更加錯綜複雜。一些動物開始出現集中的神經節或稱作「小腦袋」：神經元在身體前端聚集，形成了最初的大腦雛形。這種神經中樞的集中化在演化生物學中稱為「頭顱化」(意即形成頭部的過程)。對於擁有雙側對稱身體結構的動物而言(例如蟲,魚...)，在身體前端形成一個集中的神經中心特別有利，因為頭部通常是最先探索環境的部位：長了眼睛去看、耳朵去聽、鼻子去聞，也長了嘴巴去嘗試食物。這樣一來，感官接收到的所有重要資訊都能馬上傳送到「腦部集中處理」。漸漸地，不同功能的神經細胞各司其職：有的專門負責感知光線、有的偵測聲音、有的控制肌肉運動等等，所有這些細胞透過電訊號彼此「對話」並交換資訊。

在人類的大腦中，大約有860億個神經元分佈在其中，透過無數的連接點互相溝通。想像一下，860億這個天文數字，相當於地球人口的十倍還多！而每一個神經元都像是一顆閃爍的星星，透過電和化學信號與週遭的其他「星星」聯繫。正是這樣一張浩瀚又精密的神經網絡，構築出生物體內部快速的信息公路，讓我們能即時感知世界並做出反應。

當神經網絡進一步發展，就產生了中樞神經系統的概念。所謂中樞神經系統，指的就是高等動物體內那個「訊息處理中心」，主要包含大腦和脊髓。以人類為例，我們的大腦和脊髓共同組成中枢神經系統，它們從全身各處收集資訊，並協調身體的各種活動。大腦就好比一台強大的「中央處理器」，不僅能分析來自感官的資料，還能發號施令讓身體做出對應的動作；而脊髓則像一條高速公路，將大腦的指令迅速傳遞到四肢百骸，同時也將周圍神經接收到的感覺訊息送回大腦進行處理。透過這套中央集權的神經網絡，我們的身體彷彿變成一個高度整合的團隊：眼睛觀察，耳朵傾聽，皮膚觸摸，大腦整合分析，肌肉則執行行動。這支「團隊」默契十足，每分每秒都在協力合作，讓我們得以順利地感知並適應周遭環境。

感官之門：我們如何看見、聽見與觸摸世界

為了與外界環境互動，生物演化出了各式各樣的感官，好似開啟了一扇扇通往世界的門。對我們人類來說，常說的五感包括視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺。每一種感官都配備了特殊的「感應器」，用來捕捉特定形式的刺激，並將它們轉換成神經訊號送往大腦。

「視覺」是透過眼睛來感知光與顏色的感官。當我們睜眼看向這個繽紛世界時，其實是無數光線在進行魔術般的傳遞：外界物體反射的光線進入眼睛，穿過透明的角膜和水晶體，最後投射到眼球後方的視網膜上。在視網膜上，有一群特殊的感光細胞 (稱為視桿細胞和視錐細胞) 嚴陣以待。一旦光線照射到它們，這些感光細胞就會將光的訊息轉換成電訊號。這個轉換過程稱作感光轉導，意指把光能轉譯成生物能理解的電信號。隨後，轉換出的電訊號沿著視神經飛快地傳送到大腦的後方，也就是視覺皮質所在的位置。到了這裡，大腦就像接收電報的譯碼員一樣，將那些來自眼睛的電信號解碼，還原成我們所「看見」的影像。於是，鮮紅的夕陽、蔚藍的海洋、滿天的星斗，都成為我們內心真實的視覺體驗。

上圖展示了我們眼睛接收到光線並讓我們看到畫面的工作原理

「聽覺」則是經由耳朵將空氣的振動轉化為聲音知覺的過程。當我們聽音樂時，其實是空氣中的聲波在撞擊我們的耳膜。聲波讓耳膜產生微小的振動，這振動再傳給中耳的三塊聽小骨(錘骨、砧骨、鐙骨)，將聲音進一步放大並傳入內耳。內耳裡有個充滿液體、形狀像蝸牛殼的結構，稱作耳蝸。聲音振動在液體中形成波動，推動著耳蝸內部膜上的毛細胞隨之擺動。這些毛細胞其實就是聽覺的感受器：當它們被聲波搖動時，細胞上的小小纖毛也跟著彎曲。纖毛的彎曲開啟了毛細胞膜上的離子通道，觸發電訊號的產生。簡而言之，每一個毛細胞就像一座精巧的「機械開關」，在偵測到聲音振動時就產生電流。隨後，這些電訊號透過聽神經（第八對腦神經）傳送到大腦的聽覺皮質。大腦再度展開它高超的解碼本領，把電訊號翻譯成我們所「聽見」的聲音：優美的小提琴旋律、鳥兒清脆的鳴叫、朋友的竊竊私語，這些豐富多彩的聲音世界，都是大腦賦予我們的主觀體驗。

上圖展示了我們耳朵接收到空氣震動並讓我們聽到聲音的工作原理

「觸覺」讓我們透過皮膚去感受溫度、壓力、痛癢等各種刺激。試想當你輕輕撫摸愛人的臉龐或者不小心被熱湯燙到手指時，皮膚上的感受器立即被喚醒。人類的皮膚布滿了各式各樣的感覺受器細胞：有偵測觸壓的帕奇尼氏小體和梅氏小體，感受溫度的魯芬尼小體，以及負責疼痛和癢覺的游離神經末梢等等。當你碰觸某個物體時，對應的受器會將機械壓力或其他刺激轉換成電訊號。舉例來說，手指觸碰柔軟的絲綢時，皮膚表面的默克爾細胞會將這細緻的觸感變成電訊號；如果被針扎到，則是游離神經末梢將痛覺刺激轉化為神經衝動。這些由皮膚受器產生的電訊號會沿著感覺神經傳送，快速送往脊髓和大腦的體感覺皮質區。大腦接收到訊息後，立即對號入座地給出「感覺」：我們因此覺得絲綢光滑，覺得湯匙燙手，感受到微風拂面或沙紙粗糙。透過這樣的機制，觸覺讓我們與周遭世界產生了親密的身體連結。值得一提的是，不僅僅是外在的觸碰，我們體內也有許多內在感覺(如前庭平衡感、肌肉拉伸感等) 在時時回報身體狀態，這些都是經由類似的機制傳遞到大腦，幫助我們維持平衡與掌握自身的位置。

其他感官如「嗅覺」和「味覺」亦各有奇妙之處。嗅覺感受器隱藏在鼻腔頂部，能捕捉空氣中極其稀薄的氣味分子；當我們聞到花香或食物香氣時，其實是氣味分子附著在嗅覺受器上，引發電訊號順著嗅神經傳入大腦的嗅球，讓我們體驗到不同的氣味。味覺則由舌頭上的味蕾負責，每個味蕾裡都有味覺細胞，能感知食物中的化學物質（如糖分帶來甜味、鈉離子帶來鹹味等），並將這些化學資訊轉為神經訊號送往大腦的味覺中樞。無論是香甜的蛋糕還是酸澀的檸檬，大腦都會根據來自味蕾的訊號為我們繪製出風味獨特的「味覺地圖」。

綜觀上述種種感官，可以發現一個共通的奧秘：我們所感受到的世界，其實都是大腦對外界訊號的解讀和重建。

感覺(sensation) 指的是感官接收外界的物理刺激，如光子、聲波或化學分子，而知覺(perception) 則是大腦對這些感覺訊息進行挑選、組織和詮釋的結果。換句話說，我們的感官提供了原始的「素材」，但最終呈現在我們腦海中的視覺圖像、聲音旋律、觸覺感受，都是大腦處理後所「呈現」的版本。因此，每當我們說「看見某物」、「聽到某聲」、「感到疼痛」，背後其實蘊含了一連串複雜而奇妙的神經活動。大腦彷彿一位偉大的導演，將來自各感官的獨立訊號加以整合，編導出一部繽紛多姿的「主觀電影」，而我們每個人，都是自己這部電影的觀眾。

我體驗到的我是誰? 什麼又是真實?

透過神經元和感官的共同作用，我們得以建立對外在世界的豐富體驗。然而，當我們深入思考時會發現：感知世界和意識自我之間，仍存在著一個更深層的謎團。大腦不僅能讓我們看見聽見、嚐到嗅到、觸摸感受，它還帶給我們每個人一種主觀的存在感，也就是所謂的意識。簡單來說，意識就是我們對自身以及周圍事物的覺察和體驗：我們不僅能感知這個世界，還能意識到「自己」正在感知、正在思考。我們知道自己是獨特的個體，擁有記憶、情感和意志。然而，這個「我」從何而來？又是如何產生的呢？

要解答這個問題，先讓我們回顧前面的知識：意識的產生離不開大腦的運作。當我們處於清醒狀態時，大腦中的無數神經元同步閃爍、相互聯繫，形成了高度複雜的神經活動模式。我們白天經歷的一切，看過的景象、聽過的聲音、內心的思緒和情緒，都與這些神經元的活動息息相關。如果用腦波儀或功能性磁共振成像 (fMRI) 來觀察，你會發現清醒的大腦呈現出豐富而有組織的活動圖譜。然而，當意識消失時會發生什麼？想像一下在全身麻醉狀態下的情景：麻醉藥物讓大腦的電活動幾乎完全沉寂，原本緊密交流的神經迴路進入沉睡，結果一個有知覺、有思想的人在幾秒鐘內變得對外界毫無知覺，彷彿暫時「消失」了。手術結束後，當麻醉藥效退去，神經活動恢復正常，那個熟悉的自我意識才又重新出現。

我們日常的睡眠其實也提供了類似的線索：在最深的非快速動眼期睡眠中，意識幾乎完全中斷；隨著我們進入作夢階段 (快速動眼期睡眠)，大腦活動再度活躍，片段的意識體驗(夢境) 又開始浮現。這些現象都強烈暗示著：意識與大腦的生理活動緊密相連。

儘管科學家們已經發現了許多意識的神經相關性 (例如大腦中哪些區域的活動變化會影響意識狀態），但真正要回答「大腦如何產生意識」這一問題時，仍然面臨巨大挑戰。這被哲學家稱為意識的「困難問題」(Hard Problem)，即為什麼大腦中的物質活動 (神經元放電、化學物質釋放等) 能夠引發主觀的體驗？

換句話說，為什麼當許多神經元以特定方式互動時，會產生疼痛的感覺、紅色的觀感、或者思考自我的念頭？目前為止，科學對此還沒有一個明確的答案。有一些理論試圖解釋這個謎團：比如全局工作空間理論認為，當信息在大腦中被廣泛地整合和分享時，就會產生意識體驗；整合資訊理論則提出意識來源於大腦網絡中訊息高度整合的程度；還有學者從量子力學等奇特角度提出假說。然而，這些理論目前都還在探索階段，各有支持者也各有挑戰，沒有一種能被普遍接受為標準解釋。

或許，我們可以把意識想像成大腦交響樂中的一段美妙樂章：每個神經元就像一件樂器，發出自己的聲響，無數樂器共同演奏出交織複雜的腦內樂音。而意識，可能正是這場宏偉交響樂的主題旋律，是整個樂團合奏時浮現出的獨特樂音。只是，我們尚未搞清楚這段旋律是如何從樂音中出現，又為何只有我們自己能「聽」得見它。在我們的腦海裡，數百億神經元這些微小的生物機器共同活動，居然產生了有自我、能感受的意識體驗，這聽起來何其奇妙而神秘！科學尚無法完全解釋，為什麼我們會以第一人稱的角度去經歷生活。

我們知道改變大腦的活動狀態會影響意識 (正如麻醉或睡眠的例子)，但這仍舊無法回答：「究竟是什麼讓這些神經訊號變成了主觀的感受？」

從地球上第一個神經元的誕生開始，我們的感知是由生物電訊號一磚一瓦建構而成的，因此新的疑問也油然而生：如果我們的感官經驗真的是由無數神經訊號交織而成，那麼，這個第一人稱的「我」是什麼？「意識」又是如何從中產生的？所謂真實的「感受」又是真實的嗎？

參考資料：