意识研究的生物学前景

无意识信息广播到大体工作空间，这代表了意识的某些方面，但事情还不那么简单。换句话说，作为对感觉刺激的反应，并不是所有广播到大脑皮层的信息，都会对该刺激形成有意识的觉察。我们如何分辨这样两件事情，一件是跟意识活动相关联的，这在科学上叫作意识的神经相关（NCC），而另一件是真正引起意识活动的？要证明是脑的哪一种状态真正造成了一个神智状态，我们需要扰动脑，并显示这样做就改变了神智。C. D. Salzman及W. T. Newsome两人的实验是这样设计的：电刺激动物脑内调控信息加工的传导通路，再设计一些测试去询问动物：屏幕上的点是向左移动还是向右移动？仅仅刺激动物脑内非常小的、跟视觉运动有关的点，Salzman和Newsome就可以诱导动物知觉的轻度变化，这种变化说明那个点如何在动。这个知觉的改变使动物改变它们对于点是如何在动的想法，改变它们的神智。在类似的相平行的实验中，N. K. Logothetis等考察了双眼对抗。实验中把一个图像呈现给一侧眼睛，而把另一个相当不同的图像呈现给另一侧眼睛，结果人观察到的知觉并不是两个图像重叠起来，而是一会儿看到这个，一会儿看到那个。在Logothetis等的实验中，他们训练动物报告这种转换。他们发现，某些神经元仅对物理图像有反应，而另一些神经元则对动物的知觉有反应。他们的实验又引起其他人的实验研究，研究结果的要点是，当我们从初级视觉皮层到更高级脑皮层的时候，用来协调知觉所需的参与神经元的数目会增加。越是高级，需要的神经元数目越多。这些实验探测了脑与神智问题的某些核心方面。虽然我们仅仅开始研究意识的生物学，我们已经有了少数有用的实验设计程序，可以用它们来探查意识的不同状态［9］。

这也就是问：脑如何觉察某些事情的存在？这个问题被认为可能是科学所面对的最具挑战性的问题。潘菲尔德等人曾经描绘了图像，说明电刺激接受脑手术病人大脑皮层的哪些部位，可以得到哪些反应。近来，由于应用PET扫描及fMRI技术，用不同的主观范式来描绘大脑激活的工作大大扩展，但是没有看到任何一个研究说明，对什么样神经元的合适激活，可以产生意识经验。神经外科专家B. Feinstein为了治疗病人的需要，邀请B. Libet利用机会把刺激和记录电极摆到清醒有反应病人的颅内，这给了人们一个机会可以做这类研究了。由于有很优越的设备及好的合作者，他们决定研究：为了引发一个简单的、躯体感觉的意识经验，所需要的神经元活性条件是什么，而且把它同用来无意识地检测感觉信号所需要的活性加以比较［22］。

实验发现，为了引发一个意识的感觉经验，需要令人惊奇的、合适的神经元激活时程，约长达500 ms。不仅当刺激作用于大脑躯体感觉传导通路任何一个环节上时，需要这样一个时程，而且有几方面的证据表明，即使单个刺激脉冲作用到皮肤，大脑皮层也需要同样时程的活性。这个发现进一步引导研究：这样一个延迟时间在一般性觉察方面的意义，以及为了解意识的主观经验性质方面，它的深刻含义。这成为他们以后沿着此方向开展工作的基础。例如，为了产生觉察，神经元大约需要500 ms的时间。这意味着，我们不能够立即体验我们的感觉世界，但是那样将要与我们的实时直观感觉相矛盾。他们用一个假说来解决这一矛盾，即主观经验到第一个皮层反应（即初级诱发电位）时间的“反向送交”（backward referral）。这个假说经受了实验的检测和证实，是一个令人震撼的结果。我们现在可以在已知的主观空间送交之外，再增加主观时间上的送交。主观送交没有已知的神经基础，似乎是一个纯粹的神智现象［22］。

另一个实验研究支持Libet的引发意识感觉的“时间开始”理论，作为对无意识检测的不同见解［22］。

内源性经验中似乎也有时间因素，例如产生一个纯粹随意性动作的意识性注意或者意愿。在这方面人们发现，大脑皮层活性发动随意过程，至少需要在意识愿望（W）开始之前350 ms。但W的出现大概是在肌肉被激活之前200 ms。这样就保留了一种可能性，即意识愿望可能调控随意过程的结果，意识愿望可以否定随意过程，从而阻断动作的实施。这些发现对于自由意志的性质，对于个体的责任心和内疚，有深刻含义［22］。

时间因素的发现，导致用未可预料的方式来看待意识经验和无意识神智功能。感觉世界的经验是延迟的，这就引起了一个可能性，即所有的意识神智功能是由无意识所发动的，而之所以转变成意识，仅仅由于神经元的激活要持续一个足够长的时间。如果每个意识经验都有延迟，意识经验一定是不连续的，“意识流”必定要受到修饰。快速作用或者快反应，不论是反应时、体育活动等，它们在开始时都是无意识的。无意识的神智操作如同在创造性思维、艺术冲动、语言的产生、音乐的演奏等当中一样，都可以非常快速地进行，因为只要有短暂的神经作用就足够了。快速的无意识事件将允许思考的快速加工，等等。至于觉察的延迟，它提供了生理性机会，可以实现调制性影响，从而影响经验的内容，而这是最后出现的，如同心理学家弗洛伊德所谈的某些感觉印象或思想的压抑［22］。

神经时间因素的发现（除了有意识的愿望以外）是不可能的，如果没有经颅内进入神经通路的机会。这种机会提供了一个以实验为基础的入口，由此新的假说或脑如何操作意识经验的研究，可以被直接检测。这与许多哲学研究途径不同，那些途径是猜测性的，而且多数是不可以检测的。现在，以证据为基础的观点能以某些可信性被接受［22］。

在以上发现的基础上，为解释脑与神智的相互作用，Libet提出了“脑神智场”（cerebral mental field，CMF）的看法。Libet的实验说明，从脑接受刺激到受试者产生感觉觉察，有一个时间上的延迟。据此他讨论和分析了神智与脑的相互作用问题。他认为，如果有相互作用的话，那么“神智”和“脑”应该是独立的变量；神智代表主观经历，因此它是一个非物理现象。这个事实导致需要有一个场理论，可称之为“脑-神智场”。按照定义，CMF是一个系统的特点，它由相应的几百万、几千万个神经元的活动所产生。Libet也提出了测试的设计。应用颅内电刺激和电记录得出了结果（Libet在清醒病人受试者身上，用电流直接刺激大脑皮层感觉区，同时口头询问受试者的知觉体验）。应用颅外成像技术也获得了重要的信息。所获得的反应可以很快（以毫秒计）［23］。

可见，无意识的大脑过程超前于主观感觉经历。如果这个现象可以一般化到所有形式的主观经历的话，这意味着所有神智事件的开始都是无意识的，而不仅仅是那种从来没有意识到的神智事件。虽然感觉经验上有延迟，但主观上却没有发现延迟。实验提供证据说明这种现象依赖于延迟经验之前的前发（antedating）。有一个在时间上滞后的主观参考（referral），使得主观能够符合初级皮层反应的时间，即感觉信号最早到来的时间。这个时间上的主观参考，类似于大家熟悉的空间主观参考（subjective referral in space）。结论是，通过研究人类受试者的主观报告，CMF的特征可以与脑事件相关联，即使CMF本身是非物理的［23］。

鉴定视觉的可靠意识神经相关的焦点，导致了一般性的共识，即各种类型的实验有可能被证明是具有启发性的，主要是可以清楚地辨别意识和无意识神经过程的那些实验，多数来自猴的单细胞实验的证据，也有来自人的fMRI资料的证据。实验结果符合一个假说，那就是，V1区的活性虽然对于许多形式的视觉是必需的，不过并不对应于视知觉。但有一些其他实验被解释为，它们提示V1区的某些方面确实关联到意识的知觉。多数实验者同意，NCC关联到功能上属于腹侧视觉通路的特异脑区，它又与特定的前额叶、顶叶脑区有相互作用。但是完整发展出来的经验综合尚未形成。部分地，这可能是由于当前关于意识理论模型的状况，这个模型虽然已经提供了解释经验性发现的可能平台，但还很少有可以用当前技术方法加以检验的特异性预测［8］。

有两个领域可能为进一步的研究提供富有成果的基础。第一个领域是，在功能特异的视觉皮层脑区，很重要的是要更细致地特征化意识神经相关的性质。例如，觉察是某个脑区神经活性强度的函数，抑或它更紧密地关联着神经活性的时间？视觉区内NCC是否仅仅代表神经元群体特定部分的活性？这些细胞是如何在解剖学、生理学上个别化的？然而，如同我们已经强调过的，在功能特异化的视觉区了解NCC，可能还不足以回答这些问题，因为前额叶及/或顶叶皮层活性也关联到意识内容的变化。第二个领域是，应该探查背侧脑区和腹侧视觉通路间相互作用的性质。认知过程，例如工作记忆和视觉注意，被认为是关联到这些背侧皮层脑区的。因此这将是重要的：特征化这些认知过程如何与视觉皮层信号相互作用，探查一下允许这种大规模整合发生的解剖学、生理学，以及导致人脑在现象上能够产生觉察的底物［8］。

意识研究很复杂。为什么每个人的脑中充满着不间断的各种经验？没有一个解释是完全合适的。我们无法肯定，人脑如何能够流淌出主观经验来。乍一看，意识是一件不可思议的事，研究意识既费时又费力，注定要失败。但是现在看来，对于意识正常运转的研究虽然很复杂，但还是有希望的［24］。

我们要了解意识。科学正在慢慢地使意识变成是可以理解的东西，当然还有许多令人不解之处。当了解了关于意识一般看法的缺点之后，我们已经有了更好的条件，在此基础上发展对意识起源、进化、发育和主观性质等的新了解。不仅局限于研究觉察的单个样式，还可以扩展多种形式的研究途径，包括功能的、生物学的、社会的以及计算科学的方法［24］。

意识研究必须依赖于主观报告，对此我们要有高度警惕。但增加实验报告可信度的方法还是有的。例如，如同在心理物理学研究中一样，在实验中增强对主观性的选择；用沉思（meditation）训练方法锐化（sharpening）受试者的主观内省（introspective）能力；不断发展我们对内省神经机制的了解［24］。