我们总觉得自己的意识有些“非物质”，但当有了基本的情绪、动机、痛觉等知觉，其他的高级认知，如语言，都只不过是一堆复杂的脑回路，被设定在复杂的社会中工作而已。那我们的大脑是如何产生意识的呢？

1996年教宗约翰·保罗二世曾经给梵蒂冈宗座科学院写了一封非常有名的信，在文中他承认进化论不只是个假说。“经过不同知识领域里的一系列发现，该理论渐渐被所有研究人员接受，确实值得注目。所有独立研究的结果到后来都渐渐趋同，而非刻意或捏造，这就是对进化论最强烈的支持。”

并不令人惊讶的是，教宗也没打算就此因小失大。他认为，人类的心智，将永远超乎科学的范畴。“众多进化理论以及启发它们的哲学思想，都认为心智来自生物物质的某种力量，甚至只将其视为这些物质引起的附加现象，这些均与生而为人的事实不符。同时它们也无法树立生而为人的尊严。”他接着说道，人类的内在经验、自我体认，所有这些我们用来与上帝交流沟通的形而上机制，都远非科学客观的量测所能窥见，因此这一领域将由哲学与神学继续统治。简而言之，尽管他承认进化论的真实性，却谨慎地将教会的教导权区分出来，置于进化论之上。[1]

这不是一本讨论宗教的书，我也无意冒犯任何人虔诚的信仰。然而，教宗因为关注进化论而写下这段话(教会的教导权与进化论有直接关系，因为它们都关乎“人”的概念)，基于同样的理由，科学家也关注心智问题，因为它关乎进化论的概念。如果心智不是进化的产物，那它是什么？它又如何与大脑互动？大脑显然由物质组成，因此和其他动物的大脑一样应是进化的产物，并且有许多(就算不是全部)相似的结构。心智是否随着大脑一起进化？比如说在过去数百万年内，是否随着人科动物头骨的扩大而进化(这已不是科学争论的重点)？物质与精神要如何在分子层面交流？它们必定会交流，否则脑伤或药物就不会影响人的意识了。

美国著名进化学家史蒂文·杰伊·古尔德曾经乐观地认为科学与宗教这两大权威可以互不相干。然而事实上，在某些地方这两个领域不可避免地会相遇，意识就是首要的阵地。这些议题的历史相当久远，当年笛卡儿主张精神与物质一分为二的二元论，其实就是将自古以来教会所赞同的想法形式化了而已，身为一位虔诚的天主教徒，他可不希望和伽利略一样被教会定罪。定义精神之后，笛卡儿解放了身体甚至大脑，将其交给科学去研究。然而现在很少有科学家是彻头彻尾的笛卡儿二元论支持者，深信精神与物质可以互相区分。不过这个概念并不可笑，而且我上面所提出的问题都可以由科学探索。比如量子力学就是通往神秘心智宇宙的一扇大门，等下我们会看到。

我在这里引述宗教的内容，是因为我认为他所说的内容其实超越了宗教的范畴，进入了自我概念的核心。事实上，就算没有宗教信仰的人，都可能会觉得自己的精神层面多少有点“非物质”，是人类独有的而且超越科学的。很少有读者阅读到这里还认为科学对于意识问题无权置喙，不过恐怕也很少有读者会认为进化学家比其他不同领域的专家，比如机器人科学、人工智能学、语言学、神经学、药学、量子力学、哲学、神学、冥想、禅宗、文学、社会学、心理学、精神分析、人类学、行为学等等，更有资格宣称自己别有洞见。

我要在此声明，这一章与本书其他章节不同。不同之处在于科学不仅不知道问题的答案，甚至根据已知的物理、化学或信息科学的定律，也不能预测答案应有的样子。关于神经活动如何引发强烈的个人感受，其工作原理如何，在学界都没有一致的看法。

然而这正是我们最应该去问的“科学能给我们怎样的答案？”以及“科学在哪里遇到了瓶颈？”。教宗的观点对我来说还是有一定道理的，毕竟到目前为止我们都不知道“物质”如何产生可感知但却非物质的心智，我们甚至不知道这些物质是什么，它们为何存在，为何不是空无一物？(在某方面来说有点像在问：为什么会有意识？而不只是无意识的信息处理？)然而我认为，或者应该说我相信，进化论可以解释心智这个最捉摸不定的伟大杰作。[2]已知的人类心智的运作过程如此了不起，是不了解的人无论如何也想象不到的，我们完全有理由将生而为人的尊严建立在生物大脑之上。

此外还有另一个更迫切的理由，需要科学接受心智的挑战。人类的心智并不总是我们所珍视的强大器官，大脑疾病会剥夺它的功能。阿尔茨海默病会残酷地剥下人的外表，最终显露出他们不成人的内在。重度抑郁症也常常发生，这种恶性抑郁会从内在消耗我们的心智。精神分裂症会引发真实磨人的幻觉，癫痫发作的时候则一下子将意识抽离，暴露出如同僵尸般的内在。这种种症状都显露出心智的脆弱，不但吓人而且让人印象深刻。克里克曾说过一句名言：“你不过是一大堆神经而已。”他大可再加上一句，还搭成了一座脆弱的纸牌屋。不论是社会还是医学，如果不急于去了解并且治疗这些疾病，就等于否定了慈善的价值，而教会是如此重视这个价值。

科学上要解释意识，遇到的第一个问题就是定义，对每个人来说，意识代表的意义都不同。如果我们把意识定义为知觉存在于世界中的自我——根植于个人过往经验，在社会、文化与历史情境中定义个人，同时带有对未来的希望与不安，并且可用深思熟虑的语言符号把这一切表达出来——如果这是对意识的定义，那么人类当然是独一无二的。人类和动物之间有个巨大的鸿沟，没有动物使用语言，就连我们的祖先和小孩也没有。

或许这个观点发展到极致促成了一本奇怪的书：《二分心智的崩塌：人类意识的起源》，作者是美国心理学家朱利安·杰恩斯。杰恩斯很巧妙地总结了他的理论：“在过去某个时期以前，人类的本性本来是一分为二的。有一个管理者我们称为神，以及另一个追随者我们称为人。这两部分都没有意识。”让人惊讶的是，杰恩斯把这个时间定得很近，大约在两本古希腊史诗《伊利亚特》与《奥德赛》创作完成之间(当然，杰恩斯认为这两本很不一样的史诗，应该是由两位不同的“荷马”所写，其间相隔了好几百年)。对于杰恩斯而言，所谓的意识从根本上讲是社会与语言的产物，因此意识是最近的产物。只有当我们的心灵察觉到它是有意识的时候，它才有意识，也就是在它突然觉醒的那一刻，意识才产生。作为一个理论，这没什么问题，不过任何一个理论如果把条件设得过高，高到把所有《伊利亚特》以前的作者都排除在外，那未免也太高了。如果较老的那位荷马没有意识，难道他会是某种无意识的僵尸吗？如果不是的话，那应该有个什么意识连续谱之类的东西，在连续谱上最高级的一群人应该有自主意识，同时具有读写能力，而剩下低级的就只有纯粹的反应。(基本上杰恩斯认为早期人的心智分为两部分，就像政治上的两院一样，众议院接受来自参议院的指令，很自然地认为这是神的指示，而不知道这是自己大脑的意识，直到后来受到文化语言影响，两院崩解，才忽然觉醒产生自主意识。)

大部分的神经科学家会把意识分成两种形式，这是有大脑结构支持的。这两种形式的名称和定义或有不同，不过基本上“扩展意识”包含了人类心智活动的所有殊荣，构筑了语言、社会。而“主要意识”或“核心意识”则比较一般，更像动物，比如情绪、动机、痛觉、基本的自我感觉(但缺乏过往经验或死亡之类的思考)、对周遭物体的知觉。以狐狸为例，当它被捕兽器夹住后，会咬断自己的脚逃跑。杰出的澳大利亚生物学家登顿曾观察到这种现象，记载在他写的一本关于动物知觉的书《原始的情绪》中。他说，动物当然知道自己被陷阱咬住，并且企图重获自由。它能意识到基本的自我，而且有一定的计划。

有趣的是，扩展意识相对来讲反而比较容易解释，当然“容易”这个词可能需要斟酌一下。这里我的意思是，考虑到有了初级的“知觉”之后，扩展意识就没有什么超越我们理解的部分。它们只是一堆让人望而却步的脑电回路，被设定在复杂的社会中工作而已。举例来说，社会本身并没有什么特别神奇的地方。一个小孩如果在一个与世隔绝的山洞里面长大，那他只会具备最基本的意识，但同理我们也可以假设一个克罗马农人小孩(一种晚期智人)，若是活在当代巴黎，那他的举止应该会与法国人无异。语言也一样，虽然大部分人都会同意，如果没有语言，任何人或任何生物都无法发展出扩展意识，这么讲当然没错。但是语言本身也没有任何神奇之处。我们可以把语言用程序写入一台聪明的机器体内，让它可以通过某些智力测验(比如图灵测试)，但机器本身并不需要变成“有意识的”，甚至连基本知觉的能力都不必有。记忆也是一样，可以被程序化，感谢老天，我的电脑可以记住我打出来的所有字。就算是“思考”都可以程序化——只需要想一想下棋的计算机程序“深思”(根据小说《银河系搭车客指南》命名)以及它的后继者“深蓝”，曾在1997年击败当年的世界象棋冠军加里·卡斯帕罗夫。[3]如果人类可以将这些东西程序化，毫无疑问，自然进化也能做到。

我并不想轻视社会、记忆、语言及人类的思考能力，意识当然需要这一切东西，但重点在于，要产生意识，还要依赖另一个更深刻的前提，那就是情感。我们可以假设有一台机器人，具有“深蓝”一样的脑力、语言能力，有可以察觉外在世界的传感器，甚至还有近乎无限的记忆力，但是没有情感。它没有欢乐，没有忧伤，没有爱也没有离别的悲伤；它没有理解之后的狂喜，没有希望，没有信念也没有慈悲；不会因诱人的香气或透亮的肌肤而身心**漾；不会因阳光照射在颈背上感到温暖；不会为了第一次离家过圣诞节而感到失落。或许有朝一日，机器人可以感受到上述一切，但是至少到目前为止我们还不知道怎么把失落的感受程序化。

而这正是被教宗圈起来，划分为教会教导权所管辖的内在世界。差不多在同一时间，澳大利亚哲学家大卫·查莫斯提出了意识的“难题”。从那时候开始，很多人试图解决意识问题，有些人看似成功，但没有一个人真正解决查莫斯的“难题”。当代重要的美国哲学家丹尼尔·丹内特，甚至否认这是个问题，在他1997年的著作《意识的解释》中干脆绕过了这个问题。他在该书最后一章感质(主观意识)的结尾处问道，为什么神经信号不会让我们感受到些什么呢？是呀，为什么不呢？但这岂不是在玩循环论证？(循环论证为逻辑学名词，意指在问题中先预设结论。在这个例子里，直接问：为什么神经信号不会让我们感受到些什么？就把“神经信号会让我们感受到些什么”当成前提。)

我是一个生物化学家，而我知道生物化学的局限。如果你想知道语言在塑造意识中所扮演的角色，请参阅心理学家史蒂文·平克的著作。我并没有把生物化学列为专攻意识研究的学科。事实上，几乎没有生物化学家曾经严肃探讨过意识问题。克里斯蒂安·德·杜维或许算是一个例外。然而查莫斯的“难题”绝对是一个生物化学问题。神经信号为何会引起我们“感受到些什么”？为何当钙离子流过细胞膜时会让我们看见红色，或者感到害怕，或者愤怒，或者爱？先记住这些问题，等下我们要先探讨核心意识。为什么扩展意识一定要建立在核心意识之上？又为什么核心意识会产生感觉？即便我无法回答这些问题，但至少希望先厘清这些问题，以便让我们知道从哪里着手寻找答案。答案不在天边，应该就在眼前，和花鸟虫鱼一样在地球上。

首先要做的事，就是放弃过往对意识的概念，不要以为意识就是你以为的那样，它不是。举个例子来说，意识看起来似乎是一个整体，并没有分散成许多小意识。我们感受到的，并不是许多分开的信息在脑中乱窜，而是完整的信息，一个完整但不断变化的信息，每分每秒都在改变，从来没有尽头。意识像一部电影，在我们脑中播放，而且不只有配音，还加入了气味、触觉、味觉、情绪、感受、想法等，所有东西都结合在一起成为自己的知觉，把自我和经验紧密结合起来。

不过你不需深思很快就可以想到，大脑一定需要用某种方法，把所有感觉信息整合起来，我们才可能感觉到这样一部无缝衔接的电影。来自眼、耳、鼻、触觉、记忆或肠子的各种信息，会先进入大脑的不同区域，经过处理之后才被整合成为统一的颜色、触觉或饥饿感。所有的信息都不是“真实”的，它们都只是神经信号而已，但是我们几乎不会把“看”的感觉和香味或声音搞混。就算在视网膜上真的投射着外界的倒影，但这些影像也绝对不会在大脑里面像在电影屏幕上一样播放，它们会被视神经转换成为一系列神经信号，像传真机一样。听觉和嗅觉也类似，外界的东西从来没有真正进入我们脑内，进来的只有神经信号。胃痛也是，除了神经信号以外什么也没有。

为了让我们每分每秒都能体验这一切如同在脑中不停播放的多媒体电影，大脑必须将外界传进来的密码般的长短信号，重新转换成一个“真实的世界”，包含一切外在的影像和气味。但是我们不会觉得重建的世界存在于大脑内，我们会把它们再次投射回它们原本存在的地方。世间万物都像我们透过一个装在头颅前面的单眼装置看到的一样，这些明显都是幻觉，都是神经安排的骗局，而这些神经纤维极为重要。如果切断视神经，人就会变成瞎子，如果把一个微电极阵列植入盲人大脑的视觉中心加以刺激，他们就会看见大脑直接产生的画面，不过到目前为止，能看到的只是非常原始粗糙的影像。这些就是人工视觉的基础原理，虽然技术尚未成熟，但是可行的。电影《黑客帝国》的剧情也是根据相同的原理，所有体验都可以通过刺激脑而产生。

到底神经设计了多少骗局？从历届神经医学病史中所记载的各种奇异病例中，我们可以略知一二。众多神经学家如奥利弗·萨克斯等人细心地整理记录的病例，呈现在我们大部分人眼中，不免会惊叹地发出“我安然无恙真是老天保佑”的感叹吧。“错把妻子当帽子”或许是萨克斯最知名的一个病例，故事曾经被作曲家迈克尔·尼曼改编成室内歌剧，后来甚至被拍成电影。这位有问题的病人，被称为“P博士”，是位杰出的音乐家，他遭受一种称为“视觉失认症”的疾病困扰，他的视力完全正常，但他辨识物体与正确指认出的能力失灵，特别是正确辨识脸部的能力。当他接受萨克斯的检查时，曾把自己的脚当成鞋子，稍后想要拿帽子时，却把手伸向太太。这是因为他脑中负责处理视觉信号的区域退化(源于一种罕见的阿尔茨海默病)，以至于视觉世界被简化成为一堆毫无意义的抽象形状、颜色和运动，但无损于他的文化修养和音乐技能。

幸好这种退化症非常罕见，不过从神经学家的角度来说，幸好这不是唯一的一种。另一种类似的疾病，称为替身综合征，也是因为大脑里面某一块区域受损所造成的。这种疾病的患者可以识别人，但奇怪的是他们会认为眼前的配偶或父母亲等人，并非本人，而是某个骗子装扮的。患者对于其他人的辨识力都没有问题，问题只出现在辨别自己的亲人与朋友时，也就是说，情感上非常亲近的人。在该病例中，问题出在大脑里连接视觉中心与情绪中心(比如说杏仁核)的神经上，中风或其他局部损伤(比如说肿瘤)会把连接切断，因而即使视觉看见原本亲密的人，却不能激起该有的情绪反应。测谎器可以探测出这种情绪反应。如同著名神经学家拉马钱德兰的所说：就算你不是一个听话的犹太小男孩，看见妈妈出现还是会手心流汗。流汗会改变皮肤的电阻，这样就会被测谎器记录下来。但是替身综合征的患者看到亲人时却不会流汗，尽管眼睛告诉他们眼前的这位是母亲，可是情绪中心却无法收到这种印象。这种情感匮乏似乎就是该疾病的根源。因为信息缺乏一致性，大脑只好总结出一个荒谬但合理的判断，那就是眼前的这个人是个骗子。显然情感的力量比理智更大，或者较恰当的说法是，情感是理智的基础。

科塔综合征就更怪了。这种患者的缺陷更大，几乎所有的感觉都与大脑情绪中心失去连接，让情绪成为一条死寂的直线。如果外界的所有刺激都激不起任何情绪反应，那大脑唯一能做的，就是做出一个十分诡异，尽管仍然非常“有逻辑”的结论，那就是自己必定过世了。他们的理性为了迎合情绪而被扭曲。科塔综合征的病人会说自己已经死了，甚至还会宣称闻到腐肉的味道。如果你先问他们，他们会同意死人应该不会流血，但是如果用根针刺他们一下，他们首先会非常惊讶地看着自己，然后会改口说，其实死人还是会流血的。[4]

我要说的就是，特定的脑损伤(损伤病变)会造成特定的症状。因此，不同人的相同部位的大脑损伤，会导致一样的疾病，甚至在动物身上也是。在某些案例里面，脑损伤会影响患者的视觉处理过程，造成“动盲”现象，这又是另一个奇特症状。病人无法探测到物体的移动，在他们眼中世界有如被夜店舞厅的频闪灯照射，这让他们几乎无法判断车辆的移动速度，他们甚至无法倒一杯酒。在其他的病例里，类似的损伤会影响意识。比如得了短暂性全面失忆的病人，无法计划也记不得任何事情，他们的意识只能触及此时此刻。患了安东综合征的病人，尽管看不见却否认自己眼盲。患有病觉失认症的病人会告诉医生他一切正常，但是病人实际患有严重的病状，比如肢体瘫痪，但他会说：“医生，它只是在休息。”患有示痛不能的病人可以感到痛觉，但是无法体验随之而来的不舒服感，或者说他们“不觉得痛”。而患有盲视的病人并没有意识到自己看得到(他们就像真的眼盲)，但是如果你提问的话，他们又可以正确地指出物体在哪儿。而对于盲视现象，可以在实验中训练猕猴看见(或者没看见)物体时做反应，从而证明猕猴身上也存在盲视。这是众多优秀的头脑所提供的实验心理学的案例之一，通过动物实验证明了任何动物的共通之处。

上述种种疾病说有多怪就有多怪，经由百年来(或者更久)神经学家细心的研究，这些疾病的真实存在、可重复出现以及它们的病因(源于大脑里特定部位损伤而影响到有限的知觉)，都慢慢地被揭露开来。同样神奇的是当大脑特定部位被电极刺激时，会产生某些奇特的失联效果。这些实验多半都是好几十年以前，在数百个无法治疗的癫痫病人身上做的。这些癫痫病人发病时会产生全身性抽搐，让病人失去意识，有时甚至会造成痴呆或瘫痪。许多病人自愿接受神经外科癫痫治疗，也就是自愿做实验白老鼠，将他们的感觉口头报告给外科医生。因此，我们现在知道刺激脑内特定部位会让人产生压倒一切的忧郁感，而刺激一停止感觉马上就消失；刺激另外一个地方则会让病人产生视觉，或想起一段音乐旋律；刺激某个特定的地方会产生灵魂出窍的感觉，让人觉得灵魂似乎飘浮在天花板某处。

最近，另一个较复杂的法宝也被应用在类似的研究上，这是一个可以产生微弱磁场的头盔，能够不经手术就改变大脑特定部位的电流。这种头盔在20世纪90年代中期曾恶名昭著，加拿大劳伦森大学的神经学家迈克尔·波辛格，曾用头盔刺激人的颞叶(大约在太阳穴和鬓角的位置)，结果发现可以在约80%的人身上引起某种奇异幻觉，让他们感到房间里存在上帝或恶魔。因此该头盔就被大家称为上帝头盔，不过后来有个瑞典的研究团队曾质疑他们的结果。2003年英国一家电视台的科学纪录片节目《地平线》，曾半开玩笑地把著名的进化学家与无神论者查理德·道金斯，打包送到加拿大，去体验上帝头盔。但结果令人失望，头盔完全没有让道金斯感受到任何神秘体验。波辛格对此的解释是，道金斯在一项针对大脑颞叶敏感度的测验中得分很低。换句话说，他大脑里负责宗教感觉的脑区，在大多时候都没什么反应。但是另外一位著名的实验心理学家兼作家，苏珊·布莱克摩尔，她的经验就让人印象深刻，她说：“当我走进波辛格的实验室然后开始实验程序后，我感受到前所未有的绝妙体验……如果告诉我这只是安慰剂效应，我是不会相信的。”附带一提，波辛格本人曾极力强调，物理力量引出的神秘体验，并不能作为否认上帝存在的证据，他说本来就存在其他的“实质机制也能够传递超自然体验”。

这里的重点是，大脑，也就是心智，可以被分割成许多特异区域，但我们感觉不到这些内在分区。许多可以影响心智的药物都能做证，这些药物可以精确作用于特定目标。一些迷幻药比如麦角酸二乙胺(LSD，由黑麦的某种菌类所合成的物质)、裸盖菇素(某种毒菇的成分)等药全部都作用于某一类特定的神经受体(血清素受体)，而这些受体只存在于大脑特定区域(大脑皮质第五层)的特定神经元(椎体神经元)上。根据美国加州理工学院的神经学家赫里斯托夫·科赫的观察，这些药物并不会把大脑整体的信号全部搞乱。同样，许多抗抑郁药物或精神病药物，也都有非常专一的目标受体。这意味着意识也一样，它并非在大脑工作时，像某种“场域”般全面地浮现出来，而是大脑上某些区域的特质，这许多特异区域彼此合作无间，像一个整体一样。不过关于这件事，我们可以说目前学界几乎没有什么共识，神经科学家们看法各不相同，然而我将试着在往后的章节里阐述我的观点。

视觉比它看起来的复杂，但如果只用内省的方式，“去想想”我们如何看到，又看见什么，那可能永远都不清楚视觉有多复杂，这不是哲学式的逻辑思考能预测的。我们有意识的心智无法了解视觉背后的神经机制。视觉信息到底被分割成哪些基本元素，在过去几乎无法想象，直到20世纪50年代大卫·胡贝尔与托斯坦·威塞尔两位科学家，在美国哈佛大学做了一系列先驱实验之后，我们才开始了解。他们两人也因此获得了1981年诺贝尔生理与医学奖(共同获奖的还有罗杰·斯佩里)。他们把微电极插入麻醉后的猫的大脑中，发现不同的神经元群会被同一幅图像里的不同特征激活。现在我们知道每幅图像大概可以被分解成30种信号，某一些神经元只在看到特定朝向的线条时才会反应，比如说看到对角斜线、直线或水平线。另一些细胞则对强弱对比有反应，另外的有些对深度、对特定颜色、对特定方向移动的物体之类有反应，依此类推。这些视觉特征在视野中的空间位置也对应脑中不同位置的神经元，因此在视野左上角出现的黑色横线会激活特定一群神经元，而同样的黑线如果出现在视野右下角，则会激活另一群神经元。

大脑里的视觉区域就是如此一块一块地拼凑出外在世界的投射图。最后组合起来，整个投射图才展现出真正的意义，可怜的P博士就缺少这种能力，让他一看便知，“哇!老虎!”，视觉信息必须一点一滴地整合回去，而且应该分成好几个步骤。先把一些线条和颜色结合成条纹，然后从不完整的轮廓中识别出俯卧的外形，接着根据过去的经验，才完全认出那是一只蹲在树丛后面的老虎。所有步骤中只有最后一步才代表了意识，而大部分的视觉处理过程都被排除在意识之外不见天日。

这些分割成碎片的场景如何再度整合起来成为一个完整的影像呢？这仍是神经科学界最引人入胜的问题之一，并且还没有一个让众人都满意的答案。不过大致上来讲，就是神经元同步激活——同时发放信号的神经元会结合在一起。激活时间是关键。20世纪80年代晚期，德国法兰克福马克斯·普朗克脑研究所的沃尔夫·辛格团队，首先发现了一种新的脑电波，可以被记录在脑电图上。该波现在被称为γ波。[5]他们发现有一大群神经元会一起同步激活，发射出类似的频率，大约每25毫秒发出一个信号，也就是每秒发出40个信号(40赫兹)。(事实上，这些神经的频率介于30~70赫兹之间，这点很重要，晚一点我们会讲。)

这种同步信号正好就是克里克在寻找的。克里克因解开DNA之谜而闻名世界之后，接着就用他过人的心智来解决意识问题。他一边和科赫合作，一边寻找和意识有关的神经信号模式，他称这种模式为“意识神经”，英文缩写为NCC。

克里克和科赫注意到，我们并不会意识到大部分的视觉处理过程。这让意识的问题变得更有趣了。因为所有的感官知觉都以神经信号的形式进入大脑，但是我们会意识到某些神经信号，我们会注意到颜色，或注意到一张脸，但是其他的信号则没有(所有那些无意识的视觉信号处理过程，比如线条、对比或距离等等)。这两种信号有什么差异？

克里克和科赫认为，如果我们不知道哪一种神经和意识感知有关，哪一种无关，那我们将永远也不可能了解差异在哪里。他们希望能够找到的，就是当一个物体被注意到的瞬间(比如说看见一只狗)，会一起发出信号，而注意力一转开，又马上熄火的神经元。克里克和科赫假设，和意识感知有关的神经信号总会和别的神经元不一样。他们提出的问题，也就是寻找意识神经，已经变成神经科学界的圣杯。那个40赫兹的脑电波攫取了他们的注意和想象力，因为这个脑电波(其实现在也还是)刚好给他们提供了一个概念上的答案。同时间一起激活的神经，横跨了整个大脑。这些平行的回路形成一系列随时间变化的输出信号，而意识也随着时间不停地改变，就好像管弦乐团里面的乐器一样，不同的乐器旋律会在不同时刻和谐共鸣。一如诗人艾略特所说，只要余音未绝，你就是音乐。

整个概念听起来颇让人着迷，如果你仔细想想，会发现它十分复杂。首先它需要结合很多层次的信息，不仅仅是视觉系统。大脑里面的其他意识似乎也用相同的方式工作，比如记忆。英国神经学家史蒂文·罗斯在他写的《记忆的产生》里回忆道，当记忆在脑中像烟雾一样消散掉时，他曾感到多么气馁，它们完全不像“固定”在任何特定区域。后来他发现这是因为记忆也会分成许多元素，和视觉一样。比如说，让小鸡啄食不同味道的珠子，每个味道都用一种颜色标记。罗斯发现，小鸡很快就会记住要避开代表辛辣味道的颜色的珠子，但是它们的记忆是分开存放的，和颜色有关的记忆存在一个地方，和形状有关的在另一个地方，和辣味相关的又在别的地方，以此类推。这些元素要重新结合在一起才能形成一致的记忆，同时还需要重现整合时的激活状态。最近的研究也显示，整合记忆中各成分时，需要产生和实际体验时相同的神经元激活模式。

美国神经学家安东尼奥·达马西奥则在“自我”中融入更多的神经投射。他把情绪和感觉区分开来(有些人认为他未免分得太过仔细了)。对达马西奥而言，情绪是非常实在的身体经验，比如害怕会引起肠胃搅动、心跳加速、掌心流汗、眼睛睁大、瞳孔放大、嘴角扭曲等身体状态。这些都是无意识的行为，大部分都不是我们可以控制的，而对于许多已经安于城市生活的人来说，甚至是难以想象的。在我个人的攀岩经验中，大概只有两三次感受过这种动物本能般的害怕，强烈程度真的让我胃肠翻搅。就算只感受过一次，我也绝对不会忘记，那体验真的让人胆战心惊。达马西奥认为，所有的情绪，就算是比较高级的情绪，也都是设定在身体里的反应。而身体和心智是分不开的，是绑在一起的。因此，所有的身体状态都会通过神经或激素回馈到大脑，而这些身体状态的改变则一点一点、一个器官接一个器官、一个系统接一个系统地在脑中投射出来。这些投射整合的过程，大部分都在脑部较古老的地方执行，包含脑干和中脑，所有脊椎动物都完整保存了这些部分。这些心智的投射就组成了感觉，也就是对于身体情绪反应的完整神经投射。这样的神经投射(就是神经信号组合)如何造成主观感觉仍是一个悬而未决的问题，我们等一下再来讨论。

不过对达马西奥而言，只有感觉是不够的：在我们感觉到自己的感觉以前，在知道这些感觉以前，我们都不算有意识。了解身体状态需要很多的投射。初级神经投射遍布全身各系统——肌肉张力、胃液酸度、血糖浓度、呼吸速度、眼球移动、脉搏、**压力等信息，它们不断探测全身每一刻的变化。达马西奥认为我们对自我的感知，就是来自这些身体信息，一开始它们仅是没被意识到的原始自我，只是一堆扎实的生理状况报表。当这些身体投射受外部世界“客体”影响而改变的那一刻，才有了真实的自我意识，这些客体包括你的小孩、旁边某个女孩子、一道高耸巍峨的峭壁、咖啡的香味、火车上的查票员等等。这些客体会被感觉器官探测到，然后在身体里造成情绪反应，被初级神经投射系统送进大脑，在大脑里产生感受。因此，意识就是指“了解到外界这些客体如何改变并影响我们”，是这些神经投射所组成的投射，以及整个投射图怎么被改变的过程，这个改变量被达马西奥称为二阶投射图。这是一个显示感受如何与世界产生关联的投射，也是一个让我们的知觉产生意义的投射。

这些投射是怎么建立的？它们又如何彼此关联？目前最有说服力的答案来自杰拉德·埃德尔曼。1972年他因免疫学上的成就获得诺贝尔生理医学奖之后，接下来数十年的时光他都贡献给了意识研究。他的灵感来自他在免疫学上的研究，也就是躯体内的选择之力。在免疫学上，埃德尔曼阐明抗体系统在接触过细菌之后，如何通过筛选来强化免疫。选择机制会让胜出的免疫细胞快速增生，战胜其他细胞。半辈子之后，你血液里面的特异免疫细胞，大部分由过去的经历，而不是基因决定。根据埃德尔曼的看法，类似的选择过程也在大脑里面持续进行。在大脑里，某几群的神经元因为常被使用，因此被选中然后被强化，其他群的神经元，则会因为没被使用而凋亡。和免疫细胞一样，胜出的神经元组合将成为主宰。同样，神经元彼此之间的连接依赖的是经验，而不是基因。

整个过程是这样。在胚胎发育时，大脑里面只有一团大致成形的团块，里面有一束束神经纤维连接大脑各个不同地方(视神经连到视觉中心，胼胝体连接大脑两个半球，诸如此类)，但是几乎没有什么特异性或者有意义的连接。基因只是大致决定了大脑里面神经回路的雏形，经验才会明确每一条线路的走向，以及它们代表的意义。绝大多数神经回路的意义都由经验决定，并且直接写在大脑里。埃德尔曼指出：“一起激活的神经会连接在一起。”换句话说，一起发射的神经会强化彼此之间的连接(两个神经元的连接处称为突触)，同时也会在两个细胞间形成更多的连接。[6]不只是位置邻近的一小群神经彼此之间会产生这种连接(比如说可以帮助不同视觉特征的信息结合在一起)，远距离的神经间也可以产生连接，比如视觉中心与情绪中心或语言中心产生的连接。与此同时，其他的突触连接则会越来越弱，最后或许会消失，因为连接它们之间的神经并没有什么共通处。出生之后随着流入大脑中的经验信息越来越多，心智也在体内被雕塑成型。有好几十亿个神经元会因此死去。出生后的头几个月里，大约有20%~50%神经元会死掉，而大概有好几百亿个微弱的突触会消失。但同时会有好几十万亿个突触被强化，某些大脑皮质区域里，一个神经元甚至可以产生1万个突触。突触可塑性虽然在生长期最大，但是一生中都会保持可塑性。法国哲学家蒙田曾说过一句话：每个年过40的人都要为自己的脸负责。毫无疑问，我们每个人都要为自己的大脑负责。

你或许会想问，那基因对整个过程有多少影响？基因不只界定了大脑的一般架构，还有不同区域的大小及发育过程。它们会影响神经的存活率、突触连接的强度、兴奋性神经与抑制性神经之间的比例、各个神经递质整体的平衡等等。这些影响会决定我们的人格特质、我们对某些危险运动或药物的沉迷倾向、我们会不会变成重度抑郁症，以及我们的逻辑思考能力。通过影响这些特质，基因也会影响我们的才能和经验。但是基因并不能明确指定大脑神经元之间的精细连接。它们怎么可能办得到？3万个基因无论如何不可能决定大脑皮质里面240万亿个突触(根据科赫估计)的连接方式，那意味着一个基因要控制80亿个突触。

埃德尔曼形容大脑发育的过程像神经达尔文主义，这比喻特别强调了经验筛选出成功的神经组合的过程。该过程包含了所有自然进化的基本概念。首先由一大群神经元开始，它们可以通过几百万种不同的组合达到相同的结果。这些神经元彼此略有不同，可以长得更茁壮或萎缩凋亡。神经元彼此间必须竞争产生突触连接，然后根据成功与否来决定生存差异，神经元组合的“最适者”可以形成最多的突触连接。克里克曾打趣说，应该把这叫作“神经埃德尔曼主义”，因为他认为把整个过程和自然进化相比有些牵强。不管怎样，现在大部分的神经学家都接受了这个基本概念。

埃德尔曼对意识的神经学基础所做的第二个贡献是，他提出神经回路振**的概念，或者他本人称之为并行可重入信号(parallel re-entrant signals，但这名字没什么意义)。他的意思是说，某个区域发出信号的神经，会和另一个遥远区域的神经产生连接，让遥远区域的神经通过其他连接形成一个短暂的神经回路同步振**，直到另一个与之竞争的神经信号输入，使这些连接瓦解，取而代之的，此后新进入信号所形成的另一套短暂回路，形成另一个联合振**。埃德尔曼的这个概念与克里克、科赫和辛格的观点不谋而合。(不过我必须说，读者往往需要注意字里行间的言外之意，才能体会出他们彼此的共通之处。老实说，我从来没有见过一个领域里，几个领头人之间竟然很少引用对方的观点，甚至不批评谴责对方概念中的错误。)

意识运作的速度约在数十到数百个毫秒不等。[7]如果切换两张图的时间大约为40毫秒，你大概只会注意到第二张图，完全看不到第一张图。不过根据微电极测量或脑部扫描(比如功能性核磁共振)的结果显示，大脑的视觉中心其实看到了第一张图，只不过没有形成意识。要形成意识的话，同一群神经似乎必须一起振**数十甚至数百毫秒才行，这就回到之前辛格提到的40赫兹振**频率。辛格和埃德尔曼都指出，大脑里面相隔遥远的两个脑区确实会通过这种方式同步振**。它们的“相位”锁定在一起。其他群的神经则锁定不同的相位，有的稍快有的稍慢。这种相位锁定有助于整合同一个场景中的不同元素或特征。所以和绿色汽车有关的基本元素，会被锁定在一起，而旁边蓝色汽车有关的元素，则被锁定在稍微不同的相位，以确保这两辆汽车不会在大脑里混为一谈。画面中每个特征的相位锁定都略有不同。

辛格提出一个很好的想法，来解释这些相位锁定的脑电波如何在较高层次上结合在一起，也就是在意识层级上结合起来。或者说这些振**，如何同其他感官信号输入(听觉、嗅觉、味觉等)，以及感觉、记忆与语言结合在一起，产生一个统合的意识感受。他称这个理论为神经握手理论，而他的理论可以让信息按照层级“叠套”起来，所以较小规模的信息可以套入较大的层级中。只有在最高层级，也就是综合了所有非意识信息而达到执行层级的部分，才会被感觉，最后成为意识。

神经握手理论所依据的其实是一个很简单的事实，当一个神经元发放信号时，它会去极化，直到重新极化之前都暂时无法发放信号，而重新极化会花一点时间。也就是说，如果有一个新的信号在这段不活跃的期间传进来，信号会被忽略。因此，如果有一个神经元发放频率是每秒60次(60赫兹)，那它注定只能接收另一个相位同步的神经信号。假设有第二群神经发放信号频率为每秒70次(70赫兹)，那它们大部分时间都无法和第一群神经元同步激活。两群神经会相互孤立，无法握手。反过来说，如果有第三群神经元发放频率比较慢，比如说每秒40次，那在这些神经元再次极化，准备好下次发放时，就会有比较多的时间等待恰当的刺激，这些神经就可以接受振**频率在70赫兹的神经信号。换句话说，振**频率越慢，相位重叠程度就越大，和其他神经群握手的机会就越多。因此，振**速度最快的神经彼此结合在一起，用来区别视觉场景、气味、记忆、情绪等信息中的各项特征元素，让它们各自为营。而振**速度缓慢的神经，则可以统合所有的感官与身体信息，成为一个完整的整体(也就是达马西奥所说的二阶投射图)，这一刻才有意识流入。

虽然上述大部分都仅是假设而未被证实，但是至少目前很多证据都符合这些假设。最重要的是，这些假设提出了许多可以被检验的预测，比如说，如果40赫兹的脑电波用来在意识中整合各种元素与成分，那少了这个频率的脑电波就等同于失去意识。目前验证这个问题存在技术上的问题(必须同时扫描大脑里面数千个神经元的放电频率)，或许要等几年之后才有可能检验这些(或其他的)假说。

尽管如此，这些概念，可以用来构建解释的架构，让意识比较容易理解。比如说，它们解释了扩展意识如何从核心意识中发展出来。核心意识的运作属于正在进行时，它每时每刻都在不断重建自我，不断投射出自我如何被外在的客体改变，并为这些知觉披上感觉的外衣。扩展意识使用的是类似的机制，不过在每一刻的核心意识中，又加入了语言和记忆，根据自己的过往经验修饰各种情绪并赋予意义，并把感觉和外在客体贴上文字标签等。因此，扩展意识建立在情绪、记忆、语言、过去与未来之上，融入正在进行时的核心意识里。神经握手理论，可以让某个单一时刻的知觉与大量的并联回路结合在一起。

我认为这一切都是可信的，但是最重要的问题仍然没有答案。神经是怎样产生感觉的？如果意识指的是能够感受到感觉的能力，能够赋予各种情绪意义的能力，是对于自身所处世界的实时评论，宏伟的全景建立在细小的感觉上——也就是许多哲学家所说的感质，那现在该面对查莫斯口中的“难题”了。