萊昂納多·達·芬奇在他的《繪畫論》（Trattato della Pittura）中，建議畫家特別注意心靈的運動，moti mentali。他建議說：“所描繪的動作必須與人物的精神狀態相符”，否則，人物將被認為是雙重死亡：“第一次死亡是因為它是描繪，第二次死亡是因為它沒有表現出心靈或身體的運動。” 達·芬奇的學生和朋友弗朗切斯科·梅爾齊從達·芬奇留給他的零散筆記中 posthumously 編纂了這部著作。萊昂納多畫派繪畫中對情感的生動描繪表明，他的學生學會了極其細緻地解讀他們描繪物件的 moti mentali。
將面部情感表達與“心靈的運動”聯絡起來是達·芬奇一個驚人的洞察力，也是一個令人驚訝的現代隱喻。今天，我們將中樞神經系統的特定電化學動力學模式（即“運動”）與情感感受聯絡起來。意識，作為任何情感感受的基礎，本身就是一種“心靈的運動”，一種以某些電活動動態模式為特徵的短暫狀態。即使所有神經元、它們的組成部分和神經元迴路在結構上保持不變，動力學的變化也可能意味著意識和無意識之間的區別。
但它是什麼樣的運動？哪些電活動模式對應於我們有意識的主觀狀態，為什麼？ 它們可以被測量和量化嗎？這不僅是一個理論或哲學問題，而且對於試圖在手術期間調節意識水平的麻醉師，或試圖區分腦外傷後不同意識狀態的神經科醫生來說，也是至關重要的。
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最近，Casali 等人 提出了一個定量指標。根據作者的說法，它提供了一種意識的數值測量方法，可以將植物人狀態與微意識狀態區分開來。該研究暗示有可能識別出神秘的閉鎖綜合徵狀態，在這種狀態下，受試者有意識，但由於運動障礙而無法與外部世界交流。最有趣的是，該研究聲稱這些測量方法透過提供客觀的測量方法，為意識提供了科學的見解。
他們的指標，像其他現有的意識臨床測量方法一樣，是基於腦電圖（EEG）的，腦電圖是透過放置在頭皮上的電極記錄電壓，從而提供大腦神經活動的粗略影像。腦電圖可以用來測量正在進行的大腦活動，或者由外部刺激引起的大腦活動。在 Casali 的案例中，所討論的活動是使用瞬態磁場（經顱磁刺激）直接在大腦中誘發的。這涉及到應用瞬態磁場，根據法拉第定律，這會在大腦的特定區域產生電場，有點像將電池連線到神經迴路。這會導致電流在大腦中流動，不僅在受刺激區域，也在與之相連的其他區域。然後，根據腦電圖測量結果推斷出大腦中這些電流的空間和時間模式，並進行量化以生成該指標。
這項研究的新穎之處在於用於量化電流時空分佈的方法，這也是理論主張的基礎。其思想是，當大腦無意識時，誘發的活動要麼是區域性的（作者稱之為“缺乏整合”），要麼是廣泛且均勻的，正如慢波睡眠或癲癇發作期間可能預期的那樣（“缺乏分化”）。另一方面，有意識的狀態應該對應於電流源的分散式的、但非均勻的時空模式。作者應用標準的資料壓縮方案（例如 GIF 影像格式中使用的 Lempel-Ziv 演算法）來區分這兩種情況。從腦電圖推斷出的電流分佈的可壓縮程度是他們提出的意識指標。
科學家報告說，他們的測量方法在區分受試者內部的意識狀態以及不同臨床識別意識階段的受試者之間的意識狀態方面表現出色。 這些有希望的結果無疑將吸引進一步的研究。然而，關於該測量方法在對意識的概念性理解方面具有理論基礎的主張值得更仔細地審視。人們很容易認為，對意識進行具體紮實的臨床研究自然會增進我們對這種現象的科學理解，但情況一定是這樣嗎？
在醫學領域，常見工程風格的關聯性測量，這些測量有助於務實的行動，但並非源於根本的理解。古代醫生能夠診斷出糖尿病（詞源上是“甜尿”，指的是這種原始的診斷方法），而對潛在的病理學沒有任何特別的見解。臨床實用性並不能自動保證科學理解。
即使在臨床方面，也有理由保持謹慎。一些先前嘗試對意識進行數值量化的做法已被證明存在問題，這是一個嚴重的問題，因為手術期間的意識可能會導致真正的痛苦。一位麻醉師在評論中告誡說，不要“相信 BIS 或任何其他監視器，而要相信常識和經驗。” 人類專家仍然是另一個人意識狀態的最終仲裁者。這種情況不太可能很快改變。
開發“意識指標”既有實踐上的障礙，也有概念上的障礙。 在實踐方面，我們幾乎無法獲得人腦神經元動力學的詳細資訊。 DARPA 並不迴避雄心勃勃的技術挑戰，但在最近的提案徵集中，它將自身限制在 200 個電極，用於直接記錄和刺激人腦以進行深部腦刺激治療。這大約是大腦中估計神經元數量的十億分之一。腦電圖提供了一個非常低容量的、間接的測量通道進入大腦。如果我們無法詳細測量大腦神經元的動力學，這可能會限制任何量化意識的嘗試。
然而，理論上即使是有限的測量通道也可能攜帶必要的資訊。我們正在尋找意識狀態和無意識狀態之間的分類判斷，一個可以從有意識和有交流能力的主體那裡透過眨眼或點頭獲得的單位元資訊。概念上的障礙更為重要。意識狀態的定義特徵是主觀的、第一人稱的意識，這從根本上反對獨立觀察者的客觀測量，獨立觀察者除了透過有意識個體的自我報告之外，無法獲得主要現象。或許有可能（並且有用）獲得越來越好的對這種主觀報告的相關性測量；但是，這些測量本身是否能揭示意識現象的任何真相？
為了澄清潛在的問題，請考慮意識指標的圖靈式測試。如果意識測量要具有科學地位，它就不應該將高度意識歸因於處於熱力學平衡的被動的、無生命的系統。否則，我們就只剩下某種泛靈論的意識概念。然而，一個簡單的思想實驗表明，很容易為所討論的指標構建這樣一個系統。
所討論的測量方法依賴於瞬態磁場引起的電流的時空模式。然而，麥克斯韋方程組規定，瞬態磁場會在任何一塊物質中產生電流模式——匹配某些誘發電流的分佈僅僅是材料屬性的問題。例如，考慮一個電阻器、電容器和電感器的網路，其電路時間常數調整為在百毫秒範圍內（以匹配腦電圖時間尺度）。無線電天線可以用來檢測變化的磁場並吸收其能量。應該不難製造出一種電路裝置，產生瞬態的、時空上不均勻的電流分佈，這種分佈具有足夠的不壓縮性，因此會欺騙裝置產生高意識評分。
人們還可以問，該指標是否有助於我們回答一個基本的進化問題：它能否將生物體區分為“有意識”和“無意識”類別？雖然大多數神經科學家會毫不猶豫地將意識歸因於脊椎動物或具有複雜大腦的無脊椎動物（想想章魚或蜜蜂），但在談到神經系統更簡單的無脊椎動物時，他們會猶豫（水母有意識嗎？海綿呢？）由於所討論的方法是為人類準備的，並且最終取決於與主觀報告的相關性，因此很難看出如何將其擴充套件到系統發育樹中，從而幫助解決關於意識的這些基礎科學問題。
在哪裡尋找能夠增進我們對意識的科學理解的測量方法？大多數神經科學家會同意，意識是專門與動物神經系統（而不是樹木或岩石）相關的。與其泛泛地尋找意識的抽象數學描述，我們可能需要專門研究參與覺醒、注意等等的大腦系統的詳細結構。複雜的動物神經系統大概是因為意識具有一些重要的效用而進化出來的。如果參與覺醒的大腦系統的結構在無脊椎動物和脊椎動物之間表現出趨同進化，這可能會為我們提供關於意識作為一種生物現象的重要科學見解。對意識的更好的神經生物學見解反過來可以促進臨床測量的進步。
自從達·芬奇以來，我們已經走了很長一段路，但人類觀察者，以專家醫師團隊的形式，仍然對於判斷我們稱之為意識的“心靈運動”的微妙之處至關重要。無論我們的工具多麼複雜，意識仍然是一個核心謎團，有充足的空間進行概念性突破和創造性思維。
您是專門研究神經科學、認知科學或心理學的科學家嗎？您是否閱讀過最近發表的同行評審論文，並希望撰寫相關文章？請將建議傳送給“心靈 Matters”編輯Gareth Cook，他是一位普利策獎獲獎記者，也是 NewYorker.com 的定期撰稿人。Gareth 也是Best American Infographics系列叢書的編輯，可以透過 garethideas AT gmail.com 或 Twitter @garethideas 聯絡他。