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随着神经科学、信息科学和分子生物技术的发展，人们对脑的认识也越来越深入。今天的神经科学家基本上已经搞清楚了脑的基本生理结构以及神经元间信号传递的生化机制；随着无损伤脑成像技术的发展，现在人们已经可以对正在思考着的脑进行同步观察；关于离子通道的分子生物学研究大大推进了我们对脑内神经元之间信息传递机制的认识；特定神经回路的信号传递和处理过程如今甚至可经由计算机模拟加以检验和再现。因此，许多科学家便尝试借助这些先进的研究手段来进一步精确化传统认知心理学（cognitive psychology）的研究课题。比如：长期记忆、短期记忆和工作记忆各自的神经机制，内隐学习与外显学习在神经系统层面的区别等等。实际上，上述先进的研究手段已经渗入当代认知心理学的每一个领域，而且确实取得了众多令人满意的效果。正是在这样的背景下，一门新兴的学科——认知神经科学（cognitive neuroscience）应运而生了。
鉴于在各种具体认知机制方面取得的诸多重要成果，一些认知神经科学家也尝试着借助这些先进的技术手段来探究意识。塞尔把目前针对意识的认知神经科学研究区分成如下两条进路：建构块进路（buildingblock approach）和统一场进路（unified field approach）（Searle，2000，2004）。这一区分得到学界的普遍认可。因此，本章打算分别考察这两条进路的研究状况，并进一步分析和比较各自的优势与不足。
这是从事意识研究的大多数认知神经科学家采取的一条进路。从研究方法上讲，建构块论是一种传统的还原论研究方案，也是经验科学研究中普遍采用的一种研究手法。它试图通过分别研究各种有意识活动（比如视觉意识活动、听觉意识活动），来定位各种意识经验产生时所对应的神经活动区域，即寻找特定的意识神经相关项（ncc）。逐渐地搞清楚每一种不同的意识活动在大脑里的对应神经区域，再整合所有的研究结果，尝试拼凑出一幅关于意识的整体图画，从而最终找到意识神经相关项（NCC），即所有意识经验发生时都不可或缺的神经相关项。建构块进路的研究方案大致可用如下公式来表示：
目前建构块进路主要有如下三个研究分支：盲视（blindsight）、双目竞争（binocular rivalry）与完形转换（gestalt switching）、视知觉神经相关项（the neural correlates of vision）。 ① 下面简要介绍三个研究分支的情况：（1）盲视。这是一些非常奇特的视觉系统受损病例。这些患者往往大脑皮层的视觉V1区受损或出现功能性障碍而其余部分完好。一般认为，V1区是视觉信号传递到大脑皮层的最初区域，因此如果V1区受损，那么这些丢失的信号必然在患者形成的视觉意识中反映出来，即导致患者出现特定的视域盲区。然而实验研究的结果却令人吃惊：受试者（盲视患者）竟然能几乎正确地报道其视域盲区内的特定事件（例如物体的轮廓、颜色、运动情况，等等）。可是如果询问受试者是否看到实验物，一律回答没有看到，再询问如何得知盲区内实验物的情况，一律回答是猜测的。多次的实验研究显示“猜中”的准确率竟然非常之高，以至于完全可以排除纯粹依赖猜测的可能性（Weiskrantz，1986）。显然，患者不可能看到物体，但却能了解到该物体的变化，对于这种奇怪的现象，就用一个矛盾的词来表示：“盲视”。特定的实验研究表明，甚至猴类也会出现盲视（Stoerig，et al.，1997）。关于盲视现象，学界还没有比较一致的观点。以下是学界常见的两个解释：其一，分离说。这种观点认为，尽管V1区是视觉信号传递到大脑皮层的最初区域，是形成视感觉的必要的区域，但可能并不是形成视知觉（即视觉意识）的必要区域。因此，受试者一方面说没有看到视域盲区里的物体（即受试者无视感觉），另一方面又可以形成关于该物体的特定视觉意识（即受试者有视知觉）。尽管分离说似乎可以化解盲视的奇特之处，但是我们一般认为，视感觉是形成视知觉的必要前提，因此关键问题在于：如果不需要视感觉，那么视知觉究竟是如何形成的呢，即形成视知觉的具体机制如何？这是一个需要首先回答的问题，否则分离说难以令人满意。其二，补偿说。一些研究者认为尽管视感觉是视知觉的必要前提，但是当V1区受损后，可能有别的补偿性通路来替代V1区行使原来的功用，因此V1区可能并非形成视知觉的基本区。补偿说维护了视感觉与视知觉不可分离的传统观点，但是仍然面临两个麻烦：①关于补偿性通路是否存在的争议较大，目前还没出现比较有力的实验证据支持。②即使存在补偿性通路，似乎仍难以很好地解释为何患者看不到特定物体却能了解到特定物体变化的奇怪现象。要之，尽管尚无定论，但是一些建构块论者认为，通过对盲视的研究，有望更深入地了解视感觉与视知觉的形成机制以及两者之间的关系，因此盲视被认为是一个寻找视觉意识相关项的突破口。（2）双目竞争与完形转换。其一，双目竞争。通过立体镜将两个不同的视觉刺激（st1，st2）同时分别呈现给受试者的左右眼。如果st1和st2差别很大，比如st1是五条水平的平行线，st2是五条垂直的平行线。那么受试者将交替地知觉到st1或者st2，而不会产生一种新的视知觉（比如，一种关于格子图案的知觉）。这种现象就仿佛st1和st2总是相互竞争着要被受试者意识到一样。其二，完形转换。让受试者看一些特别的两可图（比如鸭兔图），受试者将交替知觉到两个不同的图形，而不会同时知觉到这两者（即图形不变，但特定受试者将报道交替看到鸭或兔，而不是同时看到鸭和兔）。要之，双目竞争和完形转换是两类很常见的认知心理学实验，这两类实验的相似点在于：外部刺激不变，但随着受试者注意力的变化，其意识经验交替变换。换言之，由于外部刺激不变，仅因注意力的变化而使得受试者产生两种（或两种以上）不同的有意识活动。因此，目前不少研究者常采用电生理学技术或无损伤脑成像技术（常见的有fMRI、PET、EEG）来研究在双目竞争和完形转换实验中受试者大脑皮层的变化，以探索不同意识活动所共同分享的神经回路，即寻找特定的视觉意识相关项（Moutoussis et al.，2005；罗跃嘉等，2006，第314—326页）。（3）视知觉神经相关项。相对于其他感知觉系统，我们对视觉系统的了解比较深入，因此一些认知神经科学家提倡把视觉意识研究作为意识研究的最佳途径（克里克，2004，第207—208页）。他们常借助各种神经科学技术，特别是神经影像（neuroimaging）和神经解剖学（neuroanatomy）的方法，来直接追踪和精确定位特定视觉现象的神经相关项。近年来，克里克和科赫等人在这方面的研究值得重视。下面简略谈谈近年来他们在这方面所做的一个重要工作。克里克和科赫发现，V1区里的神经元和额叶（frontal lobes）并不相连，输入V1区的神经信号实际上被其后继区域（如V2区）重新编码后才输入额皮质（frontal cortex）。当视觉信号汇聚到额皮质时，受试者就会出现视觉意识。因此，他们最终得出两点结论：其一，只有特定类型的神经元才能充当视觉ncc。具言之，由于V1区不与产生视觉意识时的额皮质直接相连，因此V1区域并非视觉基本区，即V1区神经元不属于视觉ncc。其二，在此基础上提出了补偿说，以解释盲视现象（Crick and Koch，1998）。
要之，三者均坚持建构块进路的基本预设，选取特殊的意识活动，再设计相应的实验，试图寻找其特定的ncc。区别在于：盲视和双目竞争及完形转换偏重神经病理、认知能力等神经机制层面的研究，视知觉神经相关项则偏重神经生理或解剖结构等层面的研究。
目前只有少部分认知神经科学家采取统一场进路。尽管这些研究者的具体研究方案不一，但是他们一般坚持以下两点基本预设：（1）NCC是脑内大量神经元相互协作而体现出来的一种整体态。（2）各种不同的ncc只是这个整体态的不同体现。
统一场进路主要有如下两个研究分支：偏重电生理学层面的研究以及偏重NCC的整体定位。下面简要介绍两个研究分支的情况：（1）偏重电生理学层面的研究。利纳斯（R. Llinas）和他的研究团队在这方面成绩显著。他们提出一种同步振荡假说（synchronized oscillatory activity hypothesis，SOAH）（Llinas et al.，1998）。简言之，同步振荡说的关键之处有二：其一，电生理学实验研究表明，一旦丘脑皮质系统（thalamocortical system）出现40HZ的神经元同步振荡时，意识便产生了（受试出现意识）。因此他们认为， NCC是一种丘脑皮层系统中大量神经元40HZ频率的同步振荡 。 ② 其二，意识是被感觉调转而成的，不是因之而生的（Consciousness is modulated rather than generated by the senses）（Llinas et al.，1998，p.1841）。意识被认为是大脑的“内在”状态（“intrinsic”state of the brain），即脑中大量的神经元（主要是丘脑皮层系统中的神经元）共同协作而体现出来的一种功能态（a functional state），而不是感觉刺激的一个“反应”（response）。感觉刺激的作用仅仅在于调转一个先前存在的意识（preexisting consciousness） ③ ，而非创造一个新的意识。（2）偏重NCC整体定位。埃德尔曼、托诺尼和斯波恩（O. Sporns）等人是这方面的主要代表。他们（Tononi and Edelman，1998）共同提出了一种动态核假说（dynamic core hypothesis，DCH）。
DCH简介 ④ ：（1）当各种不同的意识活动发生时，神经系统都体现出高度的整合性和高度的分化性（highly integrated and highly differentiated）这两大显著特征。这两个特征引发了他们的思考。（2）他们认为，不应该把NCC定位于某些特定种类的神经元类型（in a specific sort of neuronal type）的活动，而应定位于大量神经元群间的共同活动。（3）这样的一个大量神经元群体被称为一个“功能簇”（a functional cluster）。它既体现出一种统一的同步功能性活动样式，同时内部又包括大量高度分化的复杂神经元群。（4）大量神经生物学的实验表明，具有这种既表现出统一整合功能又具有高度分化机制的功能簇并没有遍布于整个大脑，而是集中在丘脑皮层区域，对应于该区域大量同步的神经元活动。（5）这个既具有整合性又具有分化性的功能簇的存在，是由一种叫作“再进入”（reentry）的神经系统机制所保证的。简言之，“再进入”就是脑内各个分离映射区之间沿大量并行解剖联结不断进行着的并行、递归信号的传导过程。它改变与它相互联结的靶区活动又反过来为其所改变。 ⑤ （6）一个功能簇内部大量的神经元群之间相互竞争，又因再进入机制而趋于一致。而且，功能簇内部的神经元群受功能簇外部输入信号的影响，并非一成不变的。因此功能簇并不占据丘脑皮层系统中某个固定位置，而总是处在变动之中。这样，功能簇就体现出一种既统一整合又高度分化的特性，因此被形象地称作“动态核”（dy-namic core）。（7）由此，他们提出一种基于再进入机制的动态核假说： NCC是丘脑皮层的再进入神经网络系统与环境相互作用时 ， 所体现出来的既统一又高度分化的一种 “ 动态核 ”。换言之，一旦出现动态核，受试者就会报道有某种主观意识经验（Tononi and Edelman，1998；埃德尔曼，托诺尼，2004，第164—171页）。（8）借用处理系统复杂性的数学方法，他们又建构一种神经空间（neural space）来度量动态核内部神经元群的复杂性（complexity），从而给出了一种关于意识的量化研究方案（埃德尔曼，托诺尼，2004，第187—201页）。
不难发现，相对于电生理学研究分支，NCC整体定位研究分支具有如下优势：不仅可以容纳电生理学研究分支的结论，而且凭借动态核假说和特定的数学处理技巧，给出了一种关于意识活动的量化研究方案，能够进一步精细刻画意识与非意识之间的区别，并可以具体解释不同意识经验间的差异。
（1）主要特点。这是一种传统的实验研究进路，强调神经解剖学、神经病理学、神经影像学，以及电生理学等传统实验研究方法，常常通过设计各种具体的实验，来寻找和检验ncc和NCC；受试者常常是人或者猴类。
（2）优势。易于开展研究，实验结果便于检验，较少争议。
（3）劣势。①基本预设有争议。建构块论者起初认为，ncc或NCC可能是某种最小的特定神经回路。然而众多认知神经科学实验研究显示，当任一有意识活动出现时，丘脑皮层系统中广泛分布的大量神经元都会出现普遍兴奋（Baars，2003，Table1，p.49）。②难以解释捆绑问题（参见本书第一章第九节）。
（1）主要特点。这是一种非传统的研究进路，除了上述传统的实验研究方法之外，主要具有如下两个特点：①特别注重利用数学方法建立合适的模型来处理大量的神经元之间的协作过程。②与人工智能关系密切，常基于传统的实验研究来设计程序，利用计算机（甚至机器人）来模拟和检验特定的神经系统网络运作模式。
（2）优势。①统一场进路的基本预设之一，即意识是一种广泛分布于丘脑皮层系统中的大量神经元相互协作的特殊机制，现已得到大量实验证据的支持。②可以避免捆绑难题。根据统一场进路的第二个基本预设，即各种不同的意识经验只是同一个整体态的不同体现。换言之，实际上并没有一个复杂的组合意识活动（参见本书第一章第九节），所有的意识活动都只是一个不可分割的整体意识活动的不同体现。因此任何（在特定意识活动中产生的）意识经验都是一个不可分割的整体。只是因为两种意识活动之间的转换时间极其短暂（大约为100毫秒），以至于我们完全意识不到发生了转换。 ⑥ 要之，基于常识直觉而生的捆绑问题，在统一场论者看来并不真实存在。而且通过对意识活动之间转换机制的具体研究，统一场进路实际上可以有效地消解这一麻烦。
（3）劣势。①局部解释力弱于建构块论者。这主要是因为建构块论者较注重传统的生物学研究方法和实验，所以关于具体神经机制的生物学实验结果实证性较强且易于检验。而统一场论者较注重数学建模和计算机模拟，尽管提出了几种可以较好地解释意识活动的整体机制的假说，但是常常可能要根据新出现的生物学实验数据而进行局部调整。②统一场进路关于意识的理论模型需要进一步精确化。统一场论者确实正在朝着意识理论模型进一步精确化的方面努力（详见Seth et al.，2006；Izhikevich and Edelman，2008）。
经过上述比较可以得出如下四点结论：（1）建构块进路与统一场进路的基本研究方法并不冲突，研究成果可以互参。比如，神经解剖学和电生理学研究发现，脑区内和脑区间（主要是丘脑皮层系统）存在大量并行的神经交互联结（神经解剖学基础），以及特定神经元之间存在的电压依赖性联结（神经元信息传递的电化学过程）。 ⑦ 这两者成为统一场论者提出动态核假说的主要实验依据（参见埃德尔曼，托诺尼，2004，第138—139页）。又如，除了存在大量并行的神经交互联结和电压依赖性联结之外，电生理学研究还发现，无论是视觉发生还是嗅觉等意识活动发生时，丘脑皮层区都会出现不同的神经元集群的40 HZ同步振荡现象，据此，克里克和科赫提出了意识出现的一个必要条件：意识主要依赖于丘脑与皮层的连接，仅仅当某些皮层区域具有回响回路（包括皮层第4、6层）并具有足以产生明显的回响的强投射时，意识才可能存在（克里克，2004，第259页）。（2）两者的关键区别有二：①对NCC的理解不同。建构块论者认为，ncc或NCC可能是某种最小的特定神经回路。这种最小的神经回路，常被认为是一种固定的神经回路，要么位于局部脑区，要么广泛分布于整个脑神经系统；相对地，统一场论者认为脑内很可能并不存在某种固定的神经回路作为意识的神经相关项，NCC很可能是一种广泛分布于丘脑皮层系统中的大量神经元相互协作的特殊机制。②对刺激信号的理解不同。建构块论者认为刺激信号是导致意识产生的必要条件（或在产生意识中起关键作用），若完全没有刺激信号，则不可能产生意识。特定强度或类型的刺激信号才能引发特定的意识活动和意识经验（Crick and Koch，2003b，p.122）。相对应地，统一场论者则认为，刺激信号并不是意识产生的必要条件。意识是一种先前存在的整体功能态，刺激仅仅起一种调转或转换的作用。（3）尽管目前采取建构块进路的科学家占绝大多数，但是统一场进路可能更具有研究优势，特别是埃德尔曼、托诺尼和斯波恩这一分支的研究。主要理由如下：①关于边缘意识和舌边意识的实验研究提示我们，建构块进路对于刺激信号的理解可能有问题，而统一场进路的理解与实验结果则较吻合。塞尔的黑屋论证也指出了这一点（参见本书第29页注释②）。②除了基本预设不同之外，统一场进路可以吸收建构块进路的绝大部分研究成果和试验方法。③NCC整体定位研究分支实际上进一步推进了电生理学研究分支的研究成果和方法。具言之，凭借动态核假说和特定的数学处理技巧，NCC整体定位研究分支实际上给出了一种关于意识活动的量化研究方案，进一步精细刻画了意识与非意识之间的区别，并具体解释了不同意识经验间的差异。 ⑧ （4）不难发觉，认知神经科学关于意识的研究主要集中在寻找NCC（并建立各种关于意识的理论模型），然而这些基础性的经验研究并没有触及意识经验的主体性或私密性难题。换言之，主体性意识经验一直是意识的认知神经科学研究领域里的共同难题。比如，克里克等建构块论者曾一度对主体性意识经验持有强还原主义的立场（参见克里克，2004），最近态度则相对比较谨慎，认为神经科学还无法处理主体性意识经验，但是关于NCC和ncc的研究或许能帮助我们进一步澄清上述难题（Crick and Koch，2003b，p.119）。埃德尔曼和托诺尼等统一论者起初把主体性作为意识的一个基本特征而接受下来（参见埃德尔曼，托诺尼，2004，p.173）。近期则企图以一种动态核高维分辨说（the theory of high-di-mensional discrimination，THHD）来消除主体性困扰（Edelman，2003，pp.5520—5521；Seth et al.，2006，p.10080）。然而，我发觉THHD并不能成功地消除主体性困扰。 ⑨
总之，经过对意识的认知神经科学研究状况的梳理和论析，我们不难明白以下两点：其一，目前看来，相对于建构块进路，统一场进路（特别是NCC整体定位研究分支）的基本预设更加合理，研究方案的包容性也较强。 ⑩ 其二，当代认知神经科学界探究的只是意识活动发生时的神经相关项，并不能（直接）处理主体性意识经验难题。
①双目竞争和完形转换实验的受试者除了正常人之外，有时也采用裂脑（split brain）受试者作为对照组。比如，双重视觉任务实验（dual visual task experiment）是一种双目竞争实验的改进版本。通过对比正常受试者和裂脑受试者在该实验中的不同情况，以探测意识的机制。详细论述参见本书第四章第五节。
②克里克梳理了这方面的诸多重要实验。参见克里克，2004，第250—261页。
③这种先前存在的意识或许可以理解为一种背景意识（background consciousness）。塞尔的黑屋思想实验（dark room argument）可以帮助理解这种背景意识的存在（Searle，2000）。该思想实验大致意思如下：设想一个正常人被关在只有一张床的漆黑（没有任何光线）而且无声（没有任何声音）的屋子里面，此人仰卧在床上，但没有睡着，也没有服用或注射任何麻醉物品（比如，酒或某种致幻剂）。除了床板和身上的覆盖物（比如棉被）带来的刺激，没有任何其他的外部刺激。塞尔认为，在这种条件下，此人不会以为自己完全没有意识，仍会认为自己是清醒的。并且，这是一种没有任何外界刺激下的意识活动，与任何一种有外界刺激时的意识活动不同。这种无外界刺激的意识就是“背景意识”（background consciousness）。塞尔进一步指出，NCC应该是与这种背景意识相对应的神经相关项（Searle，2000，p.573）。不难理解，这种背景意识状态处于无意识状态和受到外界刺激后的意识状态之间。因此，这也部分解释了为何近年来一些认知神经科学家（包括利纳斯等人）特别关注边缘意识（fringe consciousness）（即背景意识）或者舌边意识经验（top-of-the-tongue experience，TOT）的研究（Baars，2003），以及睡眠、麻醉等无意识状态与有意识状态的对比研究（Baars，2002）。
④因下文还要涉及，故这里暂不展开论述，详参本书第四章第四节。
⑤这种“再进入”的机制得到了大量神经解剖学以及电生理学实验结果的支持。比如，除了上述利纳斯及其研究团队的同步振荡说（SOAH）之外，克里克和科赫也有类似的看法（但是他们不同意“动态核”）。他们认为“意识主要依赖于丘脑与皮层的连接。仅当某些皮层区域具有回响回路（包括皮层第4、6层）并具有足以产生明显的回响的强投射时，意识才可能存在”（克里克，2004，第259页）。其他相关实验的介绍可以参考前引著作第250—261页。
⑥这里需要提醒三点：（1）这个时间间隔常被称作心理不应期。无论怎么训练也不可能突破此心理不应期。（2）由于这个转换时间极其短暂，以至于仅仅凭借常识/直觉，我们完全意识不到两个有意识活动之间的转换。凭借这种常识，我们常觉得意识活动是连续发生的，这或许也成为詹姆士（W. James）提出意识流的一个直接依据。然而，随着神经科学的发展，特别是无损伤脑成像技术的出现，我们现在可以活体观察特定意识出现时的脑神经系统运作过程。目前不少认知科学的实验（下文会陆续介绍这些实验）显示：意识活动其实并非如河流一般是连续不断的，而是一段一段的，即是离散的。尽管这一结论直接挑战人们根深蒂固的常识，然而却是基于科学实验基础之上得出来的。因此，以往基于这种常识所作的许多论断现在都需要重新思考。对这些相关实验的进一步论述，参见本书第四章第五节中的两组对照实验，以及本书第81页注释㉔。（3）这表明在处理意识问题时，一方面，仅仅依靠以往的直觉或者内省的考察手段不一定可行，另一方面，经验研究手段的重要性不容忽视。
⑦电压依赖性联结是某些特定神经元之间复杂的电化学传递过程，这一过程涉及某些特殊的离子通道，以及各种神经递质和其受体间的相互作用。有关神经元离子通道、信号传递和特殊神经递质（特别是谷氨酸及其受体NMDA）作用的详细论述，可以参见尼科尔斯等著的《神经生物学》，科学出版社2003年版，第29—310页。
⑧关于NCC整体定位这一分支的进一步论述参见本书第四章第四节。
⑨由于THHD涉及下一章将要谈到的一些哲学观点，因此出于论述结构方面的考虑，这里暂不给出具体论述，详细论证过程参见本书第四章第四节末尾处，以及本书第76页注释⑭。
⑩现在判断孰对孰错可能还为时过早，近年来两者甚至有相互结合的趋势。参见本书第七章第二节。