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关注意识通达、操纵意识知觉、仔细记录内省这三个要素将意识的研究转化为普通的实验科学。我们可以深入地探讨，对于一张有人说没看到的图像，大脑在多大程度上已经对它进行了加工。正如我们将会了解到的，在我们有意识的头脑中，发生了大量的无意识加工。使用阈下图片的研究提供了一个研究大脑意识体验机制的强大平台。现代脑成像技术提供了研究无意识刺激能在脑中传递多远、在哪儿停止的手段，于是定义了什么样的神经活动仅仅与意识加工有关。
15年来，我的研究团队几乎运用了每一种可利用的工具，从功能性磁共振成像到脑磁图，甚至在人脑中植入电极，来试图弄清意识的基础。像世界上许多其他实验室那样，我们的实验室从事这项系统的实验研究，目的是探寻只有在人有意识体验的时候才产生的脑活动模式，也就是我所声称的“意识标志”。我们的研究很成功。在一次又一次的实验中，反复出现这些标志，在人意识到一张图片、一个单词、一个数字或者一种声音后，脑的几个标志性的区域活动发生了巨大的变化。这些标志相对很稳定，而且能够从多种视觉、听觉、触觉和意识刺激中观测到。
通过实验发现人脑中可被重复观测到的意识标志只是第一步。我们也需要理论依据，需要弄清这些标志是如何产生的，它们为什么标志了意识的存在，为什么脑只有在某些状态下才会产生内在的意识体验。迄今，还没有一个科学家能说自己解决了这些问题，但是我们确实拥有了一些比较好的而且能够验证的假说。我和同事阐述了一个被我们称为“全脑神经工作空间”的理论。我们提出， 意识是全脑皮质内部的信息传递，即意识从神经网络中产生，而神经网络存在的原因就是脑中有大量分享相关信息的活动。
哲学家丹尼尔·丹尼特（Daniel Dennett）贴切地把这个思想称为“脑中的声望”（fame in the brain）。由于全脑神经工作空间的存在，我们可以长时间地保留那些给我们留下深刻印象的想法，并能够在未来计划中运用它们，不论我们想保留多久，也不管未来计划是什么。于是，意识在脑的计算经济中有了准确的定位，它选择、放大并传播重要的想法。
那么哪些回路与意识的传播功能有关呢？我们认为，一组特殊的神经元负责在脑中传递意识信息，这些细胞身型巨大，很长的轴突在大脑皮质上纵横交错，将皮质连为一个整体。对这个结构的计算机模拟重复了我们的主要实验成果。当足够多的脑区一致认为刚收到的感觉信息很重要时，它们就会同步形成一个大尺度的全脑交流系统。一大片神经网络瞬间被高度激活，而这种激活的本质则解释了我们实验中所得到的意识标志。
尽管无意识加工也能够进行得很深入，但是意识通达则增加了另外一层功能。意识的传播功能使我们能够执行独特而强大的活动。全脑神经工作空间打开了一个内部的思维实验空间站，纯粹的思维运算可以完全与外部世界脱离。所以，脑中可以长期储存重要的信息。我们可以将信息传给其他思维过程，于是就有了笛卡尔所寻找的“灵活的脑”。当信息变成有意识的时候，脑就能对其进行一系列任意长度的运算。虽然不再以本能的方式来加工这些信息，却能够随心所欲地反复斟酌和调整。多亏了与语言区的连接，我们能够将思想告诉他人。
与全脑神经工作空间同样重要的就是其自主性。最近的研究表明，脑是强烈的自发性活动的根源。脑中一直充斥着各种脑内部而不是外部产生的全脑活动模式，由神经元的一种独特性能产生，那就是它们能在一定程度上随机地自我激活。结果恰恰与笛卡尔将人的身体和脑比作风琴的类比相反， 我 们的全脑神经工作空间并不是以一种“输入 - 输出”的形式来运作的，在刺激的作用下才会产生结果。相反，即使在完全的黑暗中，大脑也在不断地传递全脑的神经活动模式，产生威廉·詹姆斯所说的“意识流”。 这是一种不间断的、没有什么联系的思绪，主要由我们当前的目标所塑造，只偶尔从感觉中寻找信息。笛卡尔无法想象出这样一种机器——它不断产生意图、思维和计划来塑造我们的行为。我认为，这种理论的结果是将脑看作一台拥有自由意志的机器，这种机器解决了笛卡尔的挑战，并开始看起来好像是一个很好的意识模型了。