第2章
意识、身体和脑

和捕捉鲜艳蝴蝶的昆虫学家一样，我是在灰质花园里捕捉有着精巧雅致结构的细胞——神秘的灵魂之蝶。

——圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔（Santiago Ramóny Cajal）

我就大脑的结构和动力学写过很多东西，涉及感知、记忆和意识。在这里我不想再复述这些细节。我将先描述一下意识的主要特性。然后我会用神经达尔文主义（Neural Darwinism）的理论来简要阐释大脑功能 [1] 。这样就能展现意识如何从大脑活动中涌现出来。我将在没有详细证明的情况下给出一些大的结论；这些证明可以在其他地方找到 [2] 。

对于意识是什么，我们多少都知道一点。当你进入无梦的深度睡眠或深度麻醉和昏迷时，你就会失去它。当你从这些状态中恢复过来时，又会重新得到。在清醒意识状态下，你体验到一个整体的场景，包含各种感官反应——视觉、听觉、味觉，等等——以及想象、记忆、语调、情感、意愿、自主感（sense of agency）、方位感，等等。处于意识状态是一种整体体验，你在任何时候都不会只意识到一件事情而完全排除其他事物。但是你能将注意力稍微集中到仍然为整体的场景的不同方面。在很短的时间里，场景就会在某方面产生变化，虽然仍然是完整的，却变得不同了，产生出一个新的场景。不同的场景体验的数量显然是无穷无尽的。转换似乎是连续的，而且它们的具体细节是独有的，是第一人称的主观体验。

意识状态经常是关于事物或事件的，这个特性称为意向性（intentionality）。但意识并不总是表现出这个特性；它们也可以是关于情绪的。经常还有意识边缘状态，即威廉·詹姆士所称的某种几乎无感知的状态。意识状态还包括自主意识或行动意愿。

最神秘的是意识的现象方面——感质（qualia）体验。感质就是比如说当你看见绿色时的绿色感觉或感到暖和时的温暖感觉。一些人，包括我自己，不再停留于这些简单特性，转而考虑将意识场景或体验的整体都视为感质。

对感质的解释被视为意识理论的试金石。该如何解释感质以及意识的各种特性呢？我认为答案就在于探究大脑如何运作，构建完整的大脑理论，并对其进行扩展以解释意识。不过在这样做之前，有必要阐明一点。对人类来说，我们知道意识大致是什么。不仅如此，我们还能意识到处于意识状态并能报告自身的体验。虽然我们无法体验其他物种的意识，但我们推测像狗这类动物也具有意识。这种推测是基于它们的行为以及它们的脑与我们的相似程度。但我们一般不认为它们具有对意识的意识。

以此为基础可以对意识进行区分。狗和一些哺乳动物，如果有意识的话，是原始意识（primary consciousness）。这是在一瞬间的整体场景体验，我称之为记忆当下（remembered present）——有点像在黑暗的房间里一束手电光的光照。虽然它们对当前的事件有意识，只具有原始意识的动物并不能意识到自己处于意识状态，但对过去、未来或有称谓的自我（nameable self）也没有概念。

这类观念需要体验更高级意识的能力，而这依赖于语意或符号能力。黑猩猩似乎具有初步的这种能力。而就我们自身来说，这种能力得到了充分发展，因为我们具有语法和真正的语言。借助于语言能力，我们能将自己从记忆当下的时间限制中解放出来。当然，只要有高级意识呈现，我们就同时具有原始意识。

有了这些背景知识，现在我们转到负责所有这些非凡特性的器官：大脑。人类大脑重约1.5千克。它是宇宙中目前所知的最为复杂的事物。它的连通性让人惊叹：大脑褶皱的皮质（图1 a）上大约有300亿个神经元细胞和1000万亿条神经突触连接。这样的结构中可能的活动通道的数量远远超出宇宙中基本粒子的数量。

在这里无法详尽阐述大脑如何产生意识。我已经在几本书中谈过了，可以作为参考。但我还是大致描述一下大脑的结构和活动。我将结合写实、类比和隐喻——能够讲清意识如何产生就行了。

首先，我们来看看大脑中传递信号的基本细胞。神经元有树状的分支（树突）和通常为单条的长长突起（轴突），用于在神经元之间建立连接。这些连接称为突触（图1b），是确保大脑通路功能的关键部分。这是由于电信号传递，轴突在突触处释放出被称为神经递质的化学信息素。这些化学递质通过突触间的小间隙，与接收细胞的树突上的特定受体结合。如果释放得足够多，突触后的接收细胞就会触发，这个过程可以不断重复，信号沿细胞一直传递下去。想象一下由无数突触一起实现信号传递的过程，你会明白为何依靠现代技术手段我们可以记录头皮上的细微电流和电压。神经生理学家甚至能介入大脑将微电极植入单个神经元来记录其信号。

突触的一个重要特性是可塑性：各种行为和生物化学事件能改变它们的强度。这些改变反过来又决定哪些神经通道会被选择来传递信号。突触强度的可塑性为记忆提供了基础。这里有必要提到突触有两种类型：兴奋型和抑制型。两者都有可塑性；它们相互协作选出大脑中的功能信号通道。

另外还必须指出特定动物物种的大脑整体上的生理连接和通道是通过进化和发育选择出来的。结果是大脑令人惊奇的各种区域以及被称为神经核的细胞团。每部分都有短程和长程输入和输出。

以猴子的视觉通道为例。光线刺激视网膜细胞，使视神经细胞兴奋，信号最终到达丘脑，丘脑在我们的故事中是主角。丘脑是对意识极为重要的微小结构。丘脑神经元介于视觉传递轴突和被称作V1的大脑皮质区域之间。从这里又通过各种通道精巧地连接到V2、V3和V4等区域。实际上，视觉处理至少涉及33个不同的皮质区域。

感知系统有两个重要特点。第一，总体上，各大脑区域在功能上有区别：就视觉来说，V1负责物体方位，V4负责颜色，V5负责物体运动。第二，在面对复合的视觉信号时，比如一个特定形状的彩色运动物体，不存在控制和协调所有其他区域的区域。然而就像我们将看到的，当刺激到达视网膜时，大脑还是有办法协调各自分离的感知事件。这种协调的结果就是感知分类——将输入联系到特定动物物种所认知的有意义对象。大脑实现了模式识别。除了视觉，我们还可以讨论其他感知系统，虽然感受器和输入不同，但原则是类似的。

输出呢？不同的感知区域连接到皮质中“更高级的”区域，大脑主要同自己交谈。当然，有一组皮质区域将运动输出信号通过脊髓传递到我们的肌肉，从而产生各种行为和运动。此外，除了丘脑，皮质还从一系列皮质下结构接收其他信号，并产生反馈输出。这些结构包括基底核和帮助控制运动的小脑以及海马状突起，它通过与皮质交互帮助建立事件和情景的长程记忆。

到目前为止，我所说的可以被肤浅地认为是描述了一个类似于计算机的系统。事实上，在科学界，有很多人相信大脑就是计算机。这个想法是错误的，有几个原因 [3] 。首先，计算机在由时钟控制的微小时间间隔内根据逻辑和算术操作。而大脑就像我们将看到的，不是根据逻辑规则运作。就功能来说，计算机必须接收十分明确的输入信号。而大脑的各种感受器接收的信号是非常不规范的；世界（没有被事先划分为规定的类别范畴）不是编码好的磁带。其次，大脑在最精细的层面上变化多样。随着神经回路的发育，不同的个体经验留下印记，没有两个大脑是相同的，即使是一模一样的双胞胎。在大尺度上也是这样，因为在神经生理的发育和建构过程中，同步激发的神经元相互连接。此外，没有证据表明哪个计算机程序能行之有效地模拟大脑输入、输出和行为。人工智能无法在真正的大脑中工作。我们大脑的输出既不由逻辑也不由精确的时钟控制，不管它们看上去多规则。

最后，必须强调我们的基因数量不足以表征我们所具有的高级大脑的突触连接复杂度。当然，我们之所以拥有人类大脑而不是像黑猩猩那样的大脑，的确取决于我们的基因网络。但是同大脑本身的网络一样，这些基因网络具有很大的变数，因为它们多种多样的表达方式依赖于环境背景和个体经历。

如果哺乳动物的大脑不是计算机，那又是什么呢？它如何运作？在解释意识的大脑基础之前，我们必须回答这些问题。 wXOH6hn2bIu19KwHMIIelOZ2JfYBpWeKOeyb5RikNlAn9oFMVFaiscg0m+cTdveX