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全身麻醉是探究意识的一种有效方式，它能够很安全地抹去全部意识，等麻醉效力过去后，可以恢复意识。因此，可以通过全身麻醉的方式研究在没有意识的状态下，大脑缺失了哪些信息处理过程。
我做了全身麻醉后，处于无意识的状态，但是大脑的很多处理过程仍然正常运作。我能够呼吸，保持着正常的体温，其他的一些基本功能也都正常，而且还有很强的脑电波。为了更好地解释神经系统的意识与无意识的劳动分工，我要稍稍离题，先简单介绍一下大脑的结构。
进化产生了大量的有机体，每一种有机体都经过不断磨炼，形成适应环境的特征。虽然进化是了不起的创造者，几乎为每一种有机体提供了所需要的一切，但是在有机体的特性形成后，进化却懒于清理，不去删除那些不再需要的特性。对细菌来说，如果生存受到威胁，为了高效地运作，它们会去除那些无用的特性。但是大多数动物体内都存在多余的、过时的特性，如我们体内每个细胞都有大量无用的DNA。而且，我们能够容忍很多残余物的存在。例如，寒冷的时候，我们的毛发会竖起来，在皮肤周围产生起缓冲作用的气流，好像这样可以使我们与寒冷隔绝开来。其实不可能产生这样的效果，人类不像其他灵长类动物，我们没有足够多的毛发使这种自动反应产生效果。从某些角度看，人类大脑处理信息的过程更具创造性，而非破坏性。我们的大脑有3个进化区域（见图3），就像一个有着悠久历史的城市。以剑桥大学为例，这所大学的历史中心如今挤在康河的一个拐弯处，这一地带的土地很肥沃。这里的一个小山坡上曾建有一个城堡，是威廉一世在11世纪建造的。剑桥大学最古老的部分（包括一些古老的教堂）现在依然在这一中心地段。几个世纪以来，住宅区、学院、研究所围绕这一中心地带相继建成。在这些相对旧一些、属于第二圈的建筑物的外围，又建造了现代住宅区、科技园区及商务区，这些新的建筑属于郊区部分。务实的人希望以现代街道、建筑取代古老建筑与中心地带的狭窄的、弯弯曲曲的道路。尽管如此，这些古老的建筑还是有作用的，为翻新这些古老建筑而花费金钱实在不划算。
我们大脑像城市一样，最古老的部分处于中心部位。大脑的中心主要是脑干（brain stem），这部分又称为“爬行动物脑”（reptilian brain），因为这是我们人类与爬行动物祖先共同拥有的唯一区域。脑干是联结大脑与躯体的通道，我们身体所有的感觉信号（如恋人轻轻抚摸脸部的感觉，针刺手臂的感觉等）都是通过脑干传给大脑的其他部分。相应地，较为复杂的大脑区域的命令（如跳探戈、踢足球）会经过脑干，传向脊髓，再传到身体的其他部分，以顺利执行运动命令。脑干还控制着其他基本功能，如呼吸和心率。
脑干是大脑的关键区域。如果因中风、肿瘤或意外导致脑干受损的话，后果会很严重，死亡的几率很高，就算还活着，也会永久地失去意识。由于所有的运动命令都要经过脑干，脑干受损还可能导致一种被称作“闭锁综合征”的病。这种病很罕见，却让人胆战心惊：病人的意识是清醒的，但却几乎全身瘫痪。
让·多米尼克·鲍比是一位“闭锁综合征”患者，他生动地描述了这种病的症状。鲍比在1995年患了中风，之前他是法国时尚杂志《她》（Elle）的主编。中风后，鲍比昏迷了20天，然后康复了——至少从精神层面来说是康复了。鲍比醒来时发现自己全身几乎无法动弹，除了眼睛可以转动，头可以稍微动一下。令人惊奇的是，仅仅靠眨动左眼和一位耐心的记录者的协助，鲍比写了一本书。记录者念出字母表上的字母，鲍比用眨眼睛的动作选择需要的字母。鲍比的著作《潜水钟与蝴蝶》（The Diving Bell and the Butterfy）是一本令人印象深刻的回忆录，在书中鲍比记录了他患病之前的生活，以及患病后精神囚牢般的生活。
围绕脑干的部分是边缘系统（limbic system），这是人类与最早的哺乳动物共同拥有的区域。这一区域可以称作本能中心，决定了我们的性取向和性嗜好。边缘系统影响饥饿和口渴的感觉，能调节体温，而边缘系统神经元有节奏地运作使我们的生物钟具有规律。另外，像愤怒、恐惧这些原始的情绪，以及逃离危险或挺身而战的本能反应，都是由边缘系统决定的。有意思的是，我们感受到的恐惧的类型暗示着这一系统的老化程度。尽管每年车祸导致的死亡人数成千上万，但又有多少人会因此而害怕搭车呢？被蜘蛛咬伤不会致命，但还是有不少人（很可能你就是其中一个）害怕这种爬行的昆虫。这是因为几百万年前，蜘蛛对人类来说确实是一种致命的威胁，而因为进化具有惰性，没有更新这种恐惧的感觉。
在大脑的这一中间地带，有一个特殊的区域值得一提，那就是丘脑（thalamus）。丘脑是大脑的中转站，将大脑各个部位联结起来。如果丘脑的某些部分受到损伤，而其他部位完好无缺，患者也会变成植物人，几乎没有意识。丘脑是影响我们感觉的重要结构，能使信息在大脑内顺畅流通。
我们本能的恐惧没有及时更新的原因之一是，现代生活的许多方面太新了（如汽车的使用），以致自然选择还不能形成相应的反应。另一个原因与大脑的第三个区域，即大脑皮层（cortex）有关。大脑皮层最晚出现，是包裹在大脑其他部分的外壳（“大脑皮层”这个词源自拉丁语，原意是“树皮”的意思），只有高级哺乳动物才具有大脑皮层。进化不需要更新我们天生的恐惧情绪，因为我们有大脑皮层这一强大的信息处理机制。我们能够通过学习获得所需要的新的恐惧情绪，如果有必要，我们还能够压制已有的恐惧情绪。我们最为复杂、灵活的精神活动发生在大脑皮层这一区域。大脑皮层能够复制、甚至可能改变或控制大脑其他两个较为原始的区域的功能，但是同一种功能发生在大脑皮层会比发生在其他两个区域更为复杂。
大脑皮层也存在大量的冗余现象。大脑皮层由四部分（或者称为四叶）组成（见图4），大脑左右半球各有四叶，呈对称分布。枕叶（the occipital lobes）位于大脑皮层最后部，离眼睛最远，却负责处理视觉信息。颞叶（temporal lobes）位于大脑中间底端，处理听觉信息，并具有部分语言功能（尤其是左脑）和识别物体的高级视觉功能，还有长期记忆功能——存储我们见过的脸孔的信息，经历的事情以及对意义的感知。顶叶（parietal lobes）位于大脑后部顶端，处理空间信息和触觉信息。空间信息处理体现为：表现数目，以及通过记住一个空间的多种事物进行短期记忆。顶叶还具有集中注意力、关注细节的能力。顶叶的后部负责处理复杂的思想，如智商测试。
额叶（the frontal lobes）与枕叶、颞叶、顶叶相比，特别不一样。额叶不参与任何感觉信息处理（尽管额叶靠近位于大脑前部下端的嗅觉中枢）。移除一个大脑半球大部分的额叶，不会造成明显的损伤（除了主要运动区所在的额叶后部之外——我们暂且忽略这一部分）。失去大部分右半脑额叶的患者，可能还可以正常行动，感觉也没受任何影响，几乎没有丧失任何记忆。第1章里盖奇的例子表明，额叶的损伤会造成一些微妙的变化。盖奇失去额叶最前面的部分，导致性格大变。这一部分被称为眶额叶皮层（orbitofrontal cortex），是次级情感中心，对边缘系统——人类神经系统进化中第二古老的区域——较为原始的情感起补充作用。我们复杂的情感在这里被激活，如在社交场合如何应对，如何根据风险或回报的程度采取相应的行动。
额叶的其他部分负责处理我们最为抽象的思想。这一部分与智商直接相关，负责处理复杂或新奇的任务。
额叶外侧的中间部分称为外侧前额叶皮层（the lateral prefrontal cortex），与意识的关系最为密切，许多功能与后顶叶皮层（the posterior parietal cortex）相同。
这里，有几点需要说明。第一，谈到“爬行动物脑”时，我并不是暗示进化早期的动物（人类的祖先从这些动物中分化出来）太原始了，不能以复杂的方式进行学习。几亿年前人类的祖先从中脱离出来的那些动物，有充足的时间进化形成高级的神经系统。
第二点要说明的是，我们大脑的三个区域之间不是互相独立的。三个区域相互紧密联系，一起运作，共同的目的是使我们生存和繁衍。如果有必要，任何一个区域都可以负责指挥，有时候各等级之间还会产生竞争。例如，当我们发现草丛中有一条毒蛇时，边缘系统负责恐惧刺激的杏仁核（amygdala）会马上开始指挥工作。位于中间的边缘系统执行来自高级的大脑皮层发出的“赶紧逃离”的指令，同时执行脑干的指令——加快呼吸，以产生更多的能量快速逃离危险。但是过了一会儿，我们还可以根据大脑皮层的指令小心翼翼地回来，接近毒蛇。我们会压抑来自边缘系统的信息，并刻意平缓呼吸（通过大脑皮层传给脑干的信息），这样我们就可以在一个安全的距离内仔细观察这条毒蛇了。
如果我们失去意识，“爬行动物脑”的基本功能不受影响，由此可以肯定，意识与那些基本的、对我们的生存至关重要的信息处理（如呼吸）无关。也就是说，意识可能与脑干无关。
大脑的其他两个区域——边缘系统和大脑皮层，在麻醉时处于停滞状态，也不可能产生意识。