有人認為，大腦網絡中支持意識區域的部分應該是雙向連接的，因為前饋和反饋過程對意識體驗都是必要的。例如，以前研究視覺感知的研究表明，當只有前饋處理時，有意識的感知不會產生，而當有反饋和前饋處理時，有意識的感知會產生。
科學可能會進一步了解意識在大腦中的位置。一項新的研究顯示了某些類型的神經連接在識別意識方面的重要性。這項研究發表在大腦皮層，由通訊作者、東京大學通用系統研究部的項目研究員北野俊(Jun Kitazono)領導。
“大腦意識存在于何處一直是科學上最大的問題之一，”通訊作者、進行這項研究的實驗室負責人、副教授Masafumi Oizumi說。“雖然我們還沒有得到一個結論性的答案，但在尋找足以滿足意識經驗或意識的神經關聯的最小機制的過程中，已經積累了很多經驗證據。”
在這項研究中，研究小組朝著確定大腦中支持意識體驗的最低限度的子網邁出了一步。
為了確定意識駐留在大腦的哪些區域，研究人員在大腦的神經網絡中尋找意識的一個特定標志:雙向路徑。當我們看到某事或經歷某種感覺時，我們的大腦會接收信息。這被稱為前饋信號，但接收這樣的前饋信號對意識來說是不夠的。我們的大腦也需要發送信息回來，這就是所謂的反饋。并不是大腦的每個部分都能同時接收前饋和反饋信息。研究人員假設，這些雙向連接是負責意識的大腦部分的一個重要標志。
“單靠前饋處理不足以讓受試者有意識地感知刺激;相反，反饋也是必要的，表明需要雙向處理。不僅在清醒狀態下失去特定的意識內容時，反饋成分也會消失，在意識體驗普遍喪失的無意識狀態下，如全身麻醉、睡眠和植物人狀態，”Kitazono說。他還解釋說，不管你看到的是人、猴子、老鼠、鳥還是蒼蠅，都沒有關系;處理的雙向性仍然至關重要。
研究人員使用老鼠連接體和計算技術來測試他們的想法。連接體是大腦中連接的詳細地圖。首先，他們開發了一種高效的算法來提取大腦中具有強雙向連接的部分，即復合體。然后，他們將算法應用到老鼠的連接體上。
Kitazono說:“我們發現，提取出的雙向性最強的復合物并不是均勻分布在所有主要區域，而是集中在皮層區域和丘腦區域。”“另一方面，其他主要地區的地區雙向性較低。特別是小腦區域的雙向性要低得多。”這些發現與科學家長期以來認為的意識存在于大腦的觀點一致。位于大腦表面的大腦皮層包含感覺區、運動區和聯想區，這些區域被認為是意識體驗的關鍵。位于大腦中部的丘腦同樣被認為與意識有關，特別是丘腦和皮層區域之間的相互作用，被稱為丘腦-皮層環路，被認為對意識很重要。這些結果支持了這樣一種觀點，即大腦網絡的雙向性是識別意識位置的關鍵。
研究人員強調，他們仍在努力確定意識的位置。
“這項研究只關注神經元或大腦區域之間的‘靜態’解剖連接。然而，意識是‘動態的’，根據神經活動的不同時刻發生變化，”Oizumi說。“盡管解剖學上的聯系告訴我們神經活動如何傳播，以及大腦區域如何相互作用，但我們需要直接研究神經活動的動力學，以確定意識在任何給定時刻的位置。”
他說，下一步，研究小組正在分析各種類型的神經記錄中基于活動的大腦網絡。
“我們實驗室的最終目標是找到意識和大腦之間的數學關系，”小泉說。“在這項研究中，我們試圖將大腦的網絡屬性與意識的位置聯系起來。我們將進一步研究意識和大腦之間的關系，這是我們的最終目標。”