摘   要：依據(jù)大量的實驗討論20世紀(jì)90年代以來人類關(guān)于意識逐步建立起來的認(rèn)知，探討重要的概念如感知、無意識、意識、記憶、直覺、大腦之間的關(guān)系，最后討論意識的客觀標(biāo)記和阻斷意識的可行性，為腦機接口做理論準(zhǔn)備。并第一次提出意識不是神秘的也不是涌現(xiàn)的，而是人腦部分神經(jīng)元整體活動表現(xiàn)出的性質(zhì)，類似的性質(zhì)普遍存在于身邊，不需要建立更復(fù)雜的概念系統(tǒng)進(jìn)行解釋。

關(guān)鍵詞：無意識；意識；涌現(xiàn)；意識阻斷

復(fù)雜系統(tǒng)中由自我組織產(chǎn)生出新的、清晰的結(jié)構(gòu)和特征的涌現(xiàn)理論被引入意識科學(xué)之后，拉近了公眾與曾經(jīng)神秘的意識的距離，有關(guān)意識的討論不再是禁區(qū)①。尤其20世紀(jì)90年代以來的一系列實驗更將對意識的討論方向?qū)蚩茖W(xué)，基于這些實驗結(jié)果，使我們得以科學(xué)認(rèn)知意識，并探討從人腦讀取信息從而由外部進(jìn)行控制或反向從外部輸入信號到大腦的方法。關(guān)于意識的系統(tǒng)假設(shè)性理論并不統(tǒng)一，分為神經(jīng)元全局工作空間和整合信息理論。本文不討論這些假設(shè)性的理論及其可能推導(dǎo)出的不同結(jié)論和因此引發(fā)的認(rèn)識論上的不同觀點，而僅從已成功的實驗、同時也是可重復(fù)性的實驗出發(fā)進(jìn)行研究；關(guān)注新的技術(shù)手段和利用這些手段進(jìn)行的實驗，向人們呈現(xiàn)了怎樣的關(guān)于意識的已知且確實的事實。人類在某認(rèn)知一領(lǐng)域的進(jìn)步，雖然總是表現(xiàn)為對概念的更細(xì)致的分類或者劃分，但若沒有所依托的新技術(shù)與精妙的實驗，新的概念不可能憑空想產(chǎn)生，即便前瞻性地碰巧有了新的概念，也因缺乏事實支撐不會令人信服。

① 最早由亞里斯多德在其《形而上學(xué)》著作里提出，后來有許多知名學(xué)者進(jìn)行闡述和研究。

① Michael Posner 1994年在《心靈影像》著作中研究認(rèn)知活動，主要是注意和記憶中，大腦的激活和定位。邱德鈞 基于實驗建立起的關(guān)于意識的認(rèn)知

② 當(dāng)一個人的目光聚焦在某個固定點上20秒或者更長時間之后，在該固定點周圍，也就是在觀察者余光中的其他視覺刺激源將會在觀察者的視野中慢慢淡化直至最后消失。稍微移動目光，余光中的視覺刺激又會出現(xiàn)。

研究的起因是在20世紀(jì)90年代認(rèn)知心理學(xué)家突然意識到可以通過對比有意識和無意識狀態(tài)來干涉意識。

最小差別實驗第一次使意識可作為變量來研究。1989年，心理學(xué)家伯納德·巴爾斯（Bernard Baars）有一個重要的發(fā)現(xiàn)：許多實驗提供了一種“最小差別”，即兩個只有最小差別的實驗情境，其中只有一個被有意識地感知了。以之為變量進(jìn)行處理，在刺激幾乎沒變的前提下，得到的結(jié)果卻千差萬別。只要關(guān)注這微小的差別，并理解腦中發(fā)生了什么變化，研究者進(jìn)一步就能分辨意識和無意識在大腦中的加工過程，并且專注于標(biāo)志無意識到有意識間轉(zhuǎn)化的腦活動[6]77-96。這類似于被證明十分有效的邏輯經(jīng)驗主義中確定相關(guān)性的差異法，人們初學(xué)打字的時候，很慢，很專注，并且知道自己正在做的一舉一動。熟練后打字就變得很順暢，就像自動的一樣。我們可以一邊說話一邊想別的問題，同時還在打字，而不需要刻意去想每個按鍵的位置。在同一個體上研究類似行為的自動化可以為有意識到無意識的轉(zhuǎn)化帶來啟示。這個簡單的差異還讓科學(xué)家定位了一個主要的皮質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，包含前額葉中在意識行為時表現(xiàn)出有激烈活動的被激活的腦區(qū)，尤其觀察到眼睛本身遍布毛細(xì)血管的生理結(jié)構(gòu)的缺陷形成盲點，人類意識欲要填補這個盲點，也激活了大腦中的上述區(qū)域。

雙目競爭實驗是不同的圖像進(jìn)入左眼和右眼中造成它們在我們感覺中交替呈現(xiàn)的一種視覺現(xiàn)象。雖然兩個刺激物保持不變，但是觀看者卻報告自己的視覺發(fā)生了改變，這一視錯覺被查爾斯·惠斯通在1838年發(fā)現(xiàn)，并設(shè)計出立視鏡使人類第一次窺探意識體驗與神經(jīng)元活動之間的相關(guān)性。雙目競爭這種窺探意識體驗的神經(jīng)機制的專用手段由于其典型性，各種變式實驗發(fā)展出幾百種。還產(chǎn)生了一個意外結(jié)果，利用它成功追蹤到單個神經(jīng)元的活動，確定了初始神經(jīng)元放電和看見認(rèn)同圖像時強烈放電之間的不同。

雙目競爭依賴于注意力，在沒有意識關(guān)注的情況下，兩張不同圖片會同時得到處理而且不發(fā)生競爭。競爭效應(yīng)必須是在觀察者主動而且注意集中的情況下才能顯現(xiàn)。同時給兩眼呈現(xiàn)看得見的圖片，則最后只有一張圖片被看見。意識無法同時理解兩個物體，大腦是無數(shù)潛在的感覺針對意識的注意激烈競爭的場所。雖然我們不知道，但是每時每刻不只有兩個，而是有無數(shù)潛在的感覺在競爭意識的注意力，但在某一時刻，只有一個能進(jìn)入有意識的腦，其它未被注意到的感覺卻也潛伏進(jìn)了我們的大腦。如果說最小差別實驗告訴我們無意識到有意識之間的轉(zhuǎn)化，雙目競爭實驗則進(jìn)一步展示這種轉(zhuǎn)化的直觀實例，并定位了單個神經(jīng)元的活動在其中的影響，使人類第一次發(fā)現(xiàn)了視覺、注意與單個神經(jīng)元之間的相關(guān)。

沒被注意到的對象在大腦中會不會留下痕跡，或者如一些哲學(xué)流派認(rèn)為的那樣世界只是腦中具象？還是說，客觀呈現(xiàn)的對象即便不被意識注意也一定存于我們大腦？注意瞬脫（Attentional Blink，AB）實驗回答了這一問題。它是Raymond，Shapiro和Arnell在1992首次通過快速系列視覺呈現(xiàn)（Rapid Serial Visual Presentation，RSVP）范式命名的現(xiàn)象[7-8]。依據(jù)這一范式的實驗中，快速呈現(xiàn)一系列視覺刺激（如數(shù)字、字母），呈現(xiàn)的刺激之間通常只有極小的時間間隔，約100ms。在一系列的視覺刺激中有兩個被試需要報告的目標(biāo)T1和T2，其余的刺激均為無關(guān)干擾子。T1與T2之間可能間隔0-7個干擾子?！罢Ｑ邸?，會消除掉對第二個字母的知覺。這也證明同時做兩件事是困難的。

注意瞬脫和不應(yīng)期是緊密相連的心理學(xué)現(xiàn)象。當(dāng)意識腦被占據(jù)的時候，其他信息必須在一個無意識的緩存中等待。等待中由于內(nèi)在的雜音、干擾的想法和別的外來刺激，緩存中的信息可能從意識中被完全地清除掉，即瞬脫了。尤其在一個雙重任務(wù)中，不響應(yīng)和瞬脫現(xiàn)象都會出現(xiàn)。意識知覺到的第二個事物總是滯后的，而且隨著延遲時間的增加，完全被忘記的概率也增加了。

更著名的是丹·西蒙斯（Dan Simons）和克里斯托弗·查布利斯（Christopher Chabris）的“看不見的大猩猩”實驗[9]1064：一部影片展示了兩個球隊在練習(xí)籃球，一隊穿白衣服，一隊穿黑衣服，觀看者被要求數(shù)清楚白隊傳了幾次球。影片一共30秒，影片結(jié)束后實驗者會問：“你們看見大猩猩了嗎？”當(dāng)然沒有！回放影片會發(fā)現(xiàn)，一個身穿黑色大猩猩服裝的演員登場并用拳頭捶了幾下胸口。大部分觀察者在第一次觀看時都沒有注意到大猩猩，甚至在第二次放映時由于觀看到了而懷疑換了一部影片。觀察者僅關(guān)注白衣球員使得大猩猩似乎完全消失了。視覺注意力分散以及動態(tài)場景中復(fù)雜對象和事件的疏忽盲目性在現(xiàn)實中存在著，注意力會“眨眼”，或稱為瞬脫，而且注意到意外對象的可能性還取決于該對象與其他對象的相似性以及大腦啟動監(jiān)控任務(wù)的難度。

但取得標(biāo)志性成果的事件是18-19世紀(jì)神經(jīng)科學(xué)家一系列實驗，尤其是馬歇爾·霍爾（Marshal Hall）通過實驗認(rèn)為“反射弧”將特定的感覺信息輸入和特定的運動信息輸出聯(lián)系起來，并且他強調(diào)無法自主控制的基礎(chǔ)動作都源于脊髓。在馬歇爾之后，約翰·休林斯·杰克遜（John Hughlings Jackson）指出來神經(jīng)系統(tǒng)的層級組織結(jié)構(gòu)；泰奧迪勒·里博（Théodule Ribot）、加布里埃爾·塔爾德（Gabriel Tarde）和皮埃爾·讓內(nèi)（Pierre Janet）等心理學(xué)家和社會學(xué)家強調(diào)人類具有一系列廣泛的自動化活動，使我們可以從儲存在動作記憶中的實踐知識實現(xiàn)自動行為或模仿行為，甚至童年早期的決定我們?nèi)烁竦臐撘庾R也會導(dǎo)致自動行為。這些大量研究結(jié)果說明，無意識的活動驅(qū)動我們大部分生活。

20世紀(jì)90年代通過大腦成像技術(shù)，將腦損傷病人的無意識行為直接定位在大腦的皮質(zhì)部分，較為著名的實驗有兩個。在20世紀(jì)早期，瑞士的神經(jīng)學(xué)家愛德華·克拉帕雷德（édouard Claparède）發(fā)現(xiàn)并研究了無意識的情緒記憶：他在與一位失憶癥患者握手的同時用一根針刺她。第二天，患者雖因失憶癥而不能記起這位神經(jīng)學(xué)家，卻斷然拒絕與他握手[13]21-23。這證明復(fù)雜的情緒處理可以在意識水平之下進(jìn)行，通過技術(shù)觀察發(fā)現(xiàn)，通常是由一系列專門加工情緒的皮質(zhì)下核團引發(fā)的。

以上的例子是針對腦受傷被試者的，結(jié)論也是在此基礎(chǔ)上得出。接下來的問題是，正常未受損的腦，也會無意識地在視覺的深層加工圖像嗎？閱讀或者算術(shù)之類的復(fù)雜功能，也可以無意識地執(zhí)行嗎？

于是有了第二個實驗：閾下啟動效應(yīng)（subliminal priming）。一個單詞如果先前呈現(xiàn)過，即使是在無意識狀態(tài)下呈現(xiàn)的，當(dāng)相同單詞再次在意識層面出現(xiàn)時，加工過程會變快。而且無論大小寫一致（radio-radio）或者不一致（radio-RADIO），閾下啟動效應(yīng)都同樣強烈[14]362-369。這說明大腦皮質(zhì)能進(jìn)行抽象處理，因為a與A在外形上差異很大，大腦皮質(zhì)能將外形不同的信息比較歸類，概括出更一般的特征。正常人腦內(nèi)的梭狀回是實現(xiàn)這一功能的物理基礎(chǔ)，梭狀回在該實驗出現(xiàn)以前曾經(jīng)被廣泛認(rèn)定為只會參與意識活動。閾下反應(yīng)還具有很高的靈敏度，它不僅僅會對字母的出現(xiàn)做出反應(yīng)，還能判斷字母的排列順序，當(dāng)單詞range出現(xiàn)在RANGE之前時，會產(chǎn)生閾下重復(fù)啟動效應(yīng)，而當(dāng)anger出現(xiàn)在RANGE之前就不會產(chǎn)生這種效應(yīng)。據(jù)此得出，人們感受到的信息其實早經(jīng)過了早期的深度加工，它必然與我們眼睛接收到的客觀信息不同，視錯覺的根源在此，同樣的客體在不同大腦中以不同的特征出現(xiàn)，也許正是這點促使人類交流時為達(dá)成一致看法而進(jìn)一步借助于語言溝通，確定是否對同一問題達(dá)成了共同的理解。邏輯規(guī)則在語言的基礎(chǔ)上才可能構(gòu)建，因此那種主張人類思維必然遵循邏輯的觀點，應(yīng)該是人類交流尤其是科學(xué)的要求，它忽略了感知與意識先于語言在人腦中出現(xiàn)這一基本事實。在漫長的進(jìn)化中，我們經(jīng)歷過沒有邏輯規(guī)則的時代。關(guān)于閾下啟動無意識加工行為，生活中也能找到例證，國際象棋大師常常只需一眼就足以評估一盤棋，并且記住棋子布局的全部細(xì)節(jié)，很多時候這個過程對專業(yè)棋手甚至是無意識的：將一個簡化的棋局閃現(xiàn)20毫秒，并在棋局前后呈現(xiàn)兩張掩蔽圖片，使對方看不見閃現(xiàn)的棋局，結(jié)果是：簡化了的棋局仍能夠影響象棋大師的決策。

無意識行為也存在于人類聽覺中，有兩個著名實驗證實這個觀點。第一是麥格克效應(yīng)（McGurk effect），1976年哈里·麥格克（Harry McGurk）和約翰·麥克唐納（John MacDonald）制作了一個視頻，視頻中的一個人正在演講，明顯看出視頻中人正在說“da-da-da-da”。但如果你閉上眼睛才會意識到真正聽到的音節(jié)是“ba-ba-ba”。再仔細(xì)分辨口型，從視覺上看，這個人是在說“ga”，但是因為你的耳朵接收到了音節(jié)“ba”，你的大腦便因此面對一個聽覺與視覺不一致的沖突。由于大腦的串行處理機制，無意識地將兩條信息進(jìn)行整合。當(dāng)聽覺與視覺同步輸入時，大腦就將這些信息結(jié)合成一個處于中間狀態(tài)的知覺：音節(jié)da，這樣一個聽覺上的ba和視覺上的ga的一個折中音節(jié)[15]781-787。日常表現(xiàn)為聽錯了、聽岔了等誤會他人話語的行為。例如由于“王”姓居多，新認(rèn)識一個姓“范”的朋友，在別人初次介紹時，很容易誤聽為對方姓“王”。另外一個聽覺無意識行為是“雞尾酒會效應(yīng)”。該效應(yīng)研究在一個喧鬧聚會環(huán)境、周圍混雜著數(shù)十個對話時候，我們能設(shè)法只關(guān)注其中的一個對話的現(xiàn)象。難道是注意力起到過濾器的作用？設(shè)想在聚會上，其中一個站在你身后的客人突然不經(jīng)意間提到了你的名字，即使聲音很輕，你的注意也會很快地從當(dāng)前關(guān)注的對象快速轉(zhuǎn)移向叫你名字的說話者。真相是你的大腦確實加工了那些沒有被關(guān)注的說話聲，從而最終將它們的含義表征成一個恰當(dāng)?shù)男彰憩F(xiàn)出的反應(yīng)是“剛才仿佛有人提到我的名字”。每個人對自己的姓名總是無意識關(guān)注的，嚴(yán)格的實驗證明了這個效應(yīng)，甚至表明，沒有受到關(guān)注的單詞會影響聽者對他們正關(guān)注的對話的判斷，可能由此造成不理解或誤解。

無意識與直覺之間的深刻關(guān)系最為令人吃驚。“看不見的大猩猩”說明沒有注意就可能完全意識不到外界刺激，注意是通往意識的必經(jīng)之路，意識需要注意的參與。但必須重視的是，它的逆命題，即注意需要意識參與，卻是錯誤的，我們的注意也可以在無意識中進(jìn)行。不需要任何實驗，可做以下推理，如果說注意必須經(jīng)過意識監(jiān)管的話，這事實上不合常理。注意所扮演的角色就是從幾個潛在的思考對象中挑選一個。如果我們的思維不斷被幾十個甚至上百個潛在思維分心，不得不有意識地檢驗每一個想法，以此決定哪個是值得進(jìn)一步關(guān)注的，那么最終結(jié)果將會是我們的思維變得異常低效。要決定哪些事物是有相關(guān)性的，應(yīng)該被進(jìn)一步關(guān)注，最好大規(guī)模地并行加工且悄悄地自動處理。注意這個大腦中的行為是由相關(guān)神經(jīng)元系統(tǒng)無意識地操縱的，它們按至今未明的機制運行，不為意識察覺，在大腦中默默運行，直到因某種原因激活，立即調(diào)動大量神經(jīng)元關(guān)注。

這一推理結(jié)論也已被實驗證實，假設(shè)在你的視野邊緣快速閃過一個刺激信號，盡管這個刺激沒有被意識到，但它仍然會吸引你的注意，雖然你完全不知道有一個被掩蔽的線索已經(jīng)吸引了你的注意，但是你的注意力會變得更集中，因此會對在同樣位置出現(xiàn)的其他刺激有更快更準(zhǔn)確的反應(yīng)。相反，一個與當(dāng)下任務(wù)無關(guān)的掩蔽圖片會降低你的反應(yīng)速度。令人費解卻又是事實的是，相比干擾刺激可以被意識到時，干擾物處于無意識層面時產(chǎn)生的影響更為顯著，一個有意識的干擾能被意識自主消除，而無意識卻能保留所有煩人的內(nèi)容，因為我們無法學(xué)會控制它。一些記憶術(shù)正是在這一特點上展開工作，針對特定的領(lǐng)域取得了進(jìn)展。

一個詞匯或者數(shù)字能夠在保持不被看到的情況下穿行于大腦中，左右我們的決定，這些決定再通過一定的語言表達(dá)出來，以語言網(wǎng)絡(luò)傳遞至他人的意識。無意識的巨大能力被我們低估，如此可見，直覺可能是不可信的，我們無法得知到底是什么樣的感知在什么時候加工了我們的意識，直覺的結(jié)果，可能早在不知不覺中就被無意識影響甚至加工過了。心理學(xué)家安東尼·馬塞爾（Anthony Marcel）更進(jìn)一步地探索了這個現(xiàn)象[16]1-23。在意識知覺的閾限下閃現(xiàn)單詞，在實驗中每一位被試都否認(rèn)看到了單詞。即使告訴他們有隱藏的單詞呈現(xiàn)了，他們也察覺不到。讓他們大膽猜測這個詞，他們也不能說出這個詞是英語單詞還是隨機的字母串。若閃現(xiàn)了一個描述顏色的單詞，比如blue（藍(lán)色）或者red（紅色）。被試否認(rèn)看到了這個單詞，但是隨后要求他們選擇一塊對應(yīng)顏色的布時，相比于前面呈現(xiàn)的是和顏色不相關(guān)的單詞的時候，他們的反應(yīng)要快0.05秒。因此，一個沒有看到的單詞可以啟動他們選擇相應(yīng)的顏色。這表明，大腦無意識地登記了隱藏單詞。所謂的直覺其實是在人的大腦中由無意識的刺激培養(yǎng)出的，在條件合適時被調(diào)用，只是調(diào)用到底需要什么條件還不太清楚。

無意識甚至能進(jìn)行概念組合，這更會影響概念的語言表現(xiàn)，并最終影響我們的判斷，表現(xiàn)于直覺之中。

西蒙·范加爾（Simon van Gaal）等在實驗中發(fā)現(xiàn)N400①可以反映詞語的無意識組合。

挑選四個詞，如“不開心”“非常開心”“不悲傷”“非常悲傷”，構(gòu)成具有積極或消極意義兩組組合，讓其被掩蔽在意識閾限下，并每次兩個單詞連續(xù)出現(xiàn)，隨即令被試立即看到一個積極的或者消極的可的閾上詞語，例如“戰(zhàn)爭”或者“愛情”，發(fā)現(xiàn)由這個看得見的詞語引起的N400波形會受到整個無意識語境的調(diào)控?！皯?zhàn)爭”不協(xié)調(diào)地出現(xiàn)在“開心”之后時會引起強烈的N400波，而且這種效應(yīng)的增大或減小會大大受到程度詞“非?！焙头穸ㄔ~“不”的調(diào)控。大腦在無意識中注意到了“非常開心的戰(zhàn)爭”這種不符合常理的說法，并認(rèn)為“不開心的戰(zhàn)爭”和“非常悲傷的戰(zhàn)爭”才是更合理的[17]1-11。這個實驗近乎證明了大腦可以無意識地加工符合語法的詞匯短語的句法和含義。

無意識下的解決問題的例子，在數(shù)學(xué)家的生活中多見。雅克·阿達(dá)馬（Jacques Hadamard）是一名數(shù)學(xué)家，著有一本描述數(shù)學(xué)家思維的書[18]13，其中報道了兩件關(guān)于此的記錄：“我離開了我生活的地方卡昂，在礦業(yè)學(xué)院的資助下進(jìn)行了一次地質(zhì)考察。這次旅行讓我忘記了自己的數(shù)學(xué)研究。到達(dá)庫坦塞斯之后，我們坐公交車去一些地方。當(dāng)一只腳踩在臺階上的時候，我突然產(chǎn)生了一個想法——我曾經(jīng)用來定義福克斯函數(shù)的變形與非歐幾何所使用的完全一樣，而在此之前并沒有任何想法為此做鋪墊。我沒有驗證這個想法，我也沒有時間，因為從我坐上公交車后，就繼續(xù)與人對話了，但是我卻對那個結(jié)論無比確定。在我回卡昂的路上，為了良心上過得去，我就在閑暇的時間里證明了這個結(jié)論?！痹倏纯聪旅娴倪@個片段：“我把注意力轉(zhuǎn)向了一些算數(shù)問題的研究，我沒有什么進(jìn)展，也沒懷疑過這些問題與前面的研究有任何關(guān)聯(lián)。我對自己的失敗心灰意冷，便去海邊待了幾天想些其他事情。一天早晨，我在斷崖邊散步的時候，一個想法冒了出來——不定三元二次型的算數(shù)轉(zhuǎn)化與非歐幾何是一樣的，這與之前的想法一樣，簡潔、突如其來且令我確定不疑。”

①N400是與語言加工相關(guān)的一種事件相關(guān)大腦的電位波形。N代表負(fù)波，400代表潛伏期為400毫秒。N400波常在以下研究情境中出現(xiàn)：1.句尾歧義詞；2.相關(guān)詞與無關(guān)詞；3.詞與非詞；4.新詞與舊詞；5.圖片命名。

首先，生物生存和進(jìn)化需要決斷機制。如果一個生物想要在這個世界上發(fā)展，那么它就必須給自己強加一個分工機制，即將神經(jīng)元分成一大群無意識的統(tǒng)計者和一個有意識的決策者。沒有人可以僅僅按照概率行動——在某些時刻，需要一個專斷的處理來瓦解所有的不確定性并做出決定。凱撒穿過盧比孔河，從龐培手中奪取羅馬，需要的是決斷而不是猶豫，才留下他的名言：“木已成舟”為后人記住④。任何自發(fā)的行為都需要一個不可逆的趨勢才能執(zhí)行。而意識可能是在大腦中起決策作用的裝置——它將所有無意識的可能性轉(zhuǎn)變成一個確定的意識，以利于我們進(jìn)一步?jīng)Q策。傳統(tǒng)寓言故事“布里丹之驢”暗示了對復(fù)雜情況當(dāng)機立斷的重要性。在這個虛構(gòu)的故事中，又渴又餓的驢子處在一桶水和一堆干草之間。因為無法在兩者間做出決定，它最終因又渴又餓而死。這個問題似乎很荒謬卻常常必須面對，世界帶給我們的只有沒標(biāo)好標(biāo)簽的機遇，其結(jié)果是不確定的、隨機的，但意識只讓我們注意到關(guān)于這個世界成千上萬種解釋中的一個，以一個確定的選擇來解決問題，且不能回頭。

其次，決策有沒有可能僅依據(jù)概率？亞歷山大·普熱（Alexandre Pouget）和其合作者們的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)速度和間隔時間等參數(shù)變化時，我們的意識視覺會從接收到的感覺信息中搜集證據(jù)，在對信息的多種解釋上的一種解釋上停留，停留的時間與這種解釋出現(xiàn)的概率是直接相關(guān)的[19]12491-12496。在任何時候，我們所看到的都是最有可能的解釋，但是其他可能情況偶爾也會突然出現(xiàn)，并在意識視覺中停留一段時間，這段時間長度與該解釋的統(tǒng)計概率成正比。無意識知覺計算出這種可能性，然后意識從中隨機取樣。在前面的雙目競爭中，同時給雙眼呈現(xiàn)兩張不同圖片會導(dǎo)致不穩(wěn)定的知覺感受，兩張圖片會不斷交替地出現(xiàn)在我們的意識中。即使感官輸入的信息是固定且沒有歧義的，但由于我們一次只能意識到一張圖片，因而當(dāng)同時看到兩張圖片時，會把它們理解為是在不斷變化。

當(dāng)我們將注意轉(zhuǎn)向別處時，這種競爭就會停止。離散采樣似乎只在有意識注意時才發(fā)生。因此，無意識的加工過程比有意識更為客觀。大量無意識神經(jīng)元估算著世界現(xiàn)狀的真實概率分布，而意識卻直接將其簡化成全或無的樣本，每次只能二選一。

也正是因為這種狀況的存在，使意識的量子解釋在一定程度上被許多人接受。量子物理學(xué)表明物理現(xiàn)實存在于波函數(shù)的疊加中，這種疊加決定了在某一狀態(tài)下能夠發(fā)現(xiàn)粒子的可能性。然而，當(dāng)我們想要測量時，這些可能性就會坍塌至一個確定的全或無狀態(tài)。我們從來觀測不到波?；旌蠣顟B(tài)，例如著名的“薛定諤的貓”指的是一種處于半死半活的疊加態(tài)。根據(jù)量子理論，正是物理測量的行為迫使所有的可能情況坍塌成單一離散的結(jié)果。在我們的腦中，也發(fā)生了類似的事件，對某個物體有意識的注意瓦解了其他多種解釋的概率分布，從而使大腦只知覺到一種可能性。決策會依據(jù)概率，但意識必須瓦解概率，只選定其中一個確定值，才能實施決策。在幕后，無意識在不斷地計算概率分布，有意識卻只會看到一個樣本。以視覺為例，視覺不是一個復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，讓我們的大腦清楚知道其從前提建立到推出結(jié)論的每一步過程，它是突然呈現(xiàn)在我們腦中的。我們睜開眼，然后意識腦直接就讓眼前看到一幅景象。由此造成一種矛盾的情況，意識視覺所用的取樣方式使我們永遠(yuǎn)無法探究曾經(jīng)經(jīng)歷過的大腦內(nèi)的復(fù)雜取樣過程，如果技術(shù)能使我們記錄和還原視覺、決策全過程，那將是大腦的秘密真正公諸于眾之時。但至少據(jù)目前已知的知識，也絕對不會導(dǎo)致意識是不可知的結(jié)論。

第三，沒有意識，大腦就沒有記憶。研究顯示短時記憶的細(xì)胞機制存在于從人類到猴子、貓、大鼠以及小鼠等在內(nèi)的所有哺乳動物中。在對人腦研究中，一般稱短時記憶為“工作記憶”，它是背外側(cè)前額葉皮質(zhì)和其相連區(qū)域的主要功能之一，這些區(qū)域存儲功能使我們得以因記憶而拓展意識的作用。拉里·斯夸爾（Larry Squire）設(shè)計了一項極其簡單的時間分析測試，用于測試眼瞼反射的延時條件作用[20]524-531。在一個確定的時間點，一個充氣機對著眼睛噴出空氣。此時，眼瞼在一瞬間發(fā)生反應(yīng)，無論是實驗對象是兔子還是人，都會立刻合上眼瞼加以保護(hù)。現(xiàn)在構(gòu)造兩個有明顯區(qū)別的實驗場合，延遲條件作用（Delayed Conditioning）場合里加入警告音且一直持續(xù)到噴氣吹到眼睛。痕跡條件作用（Trace Conditioning）場合中，警告音比較短，且與接下來的噴氣有一段時間間隔。實驗中的生物體必須對過去的提示音保持主動記憶，以便發(fā)現(xiàn)它與接下來的噴氣之間存在的系統(tǒng)性聯(lián)系。第一個場合中刺激持續(xù)時間足夠長，長到可以使其與第二個刺激重合，這樣就排除了對記憶的要求；第二個中被試必須記住聲音的記憶痕跡，以便能跨過時間差在聲音和噴氣之間建立聯(lián)系。第一個場合實驗表明根本不需要任何大腦皮質(zhì)的參與，一只兔子被切除了大腦，它的大腦皮質(zhì)、基底神經(jīng)節(jié)、邊緣系統(tǒng)、丘腦和下丘腦都沒有了，但仍能在聲音刺激和噴氣同時出現(xiàn)的情況下及時產(chǎn)生眼瞼條件反射。然而，只有當(dāng)海馬體及其相關(guān)結(jié)構(gòu)，包括前額葉皮質(zhì)保持完整時，記憶過程才會發(fā)生。在人類被試中，記憶學(xué)習(xí)似乎僅在被試報告他們已經(jīng)意識到了聲音和噴氣之間預(yù)測性的系統(tǒng)聯(lián)系時發(fā)生。老年人、健忘癥患者以及因為過度分心而沒有注意到這種時間關(guān)系的人，都完全沒有表現(xiàn)出條件反射。腦成像顯示，在記憶過程中有意識的實驗者，他們的額葉皮質(zhì)和海馬都被激活了。條件反射范式說明意識在進(jìn)化中扮演了一個特定的角色，它使人們隨著時間推移不斷記憶學(xué)習(xí)，而不只是簡單地活在當(dāng)下。意識為我們提供了一個“被記住的現(xiàn)在”，使我們能將過去經(jīng)驗的一部分投射到未來并且和當(dāng)前的感官數(shù)據(jù)聯(lián)系起來。

第四，人腦不是計算圖靈機，離開意識不可能進(jìn)行計算。我們可以心算12乘以13，如果在你的閾下閃現(xiàn)12乘以13這個問題，你還能無意識地計算出來嗎？不，絕不可能。

物理學(xué)家馬里亞諾·西格曼（Mariano Sigman）、阿里爾·齊爾貝伯格（Ariel Zylberberg）研究一種非常簡單的“產(chǎn)生式系統(tǒng)”①，系統(tǒng)很簡單卻有能力執(zhí)行任何有效的程序——任何你能想到的計算。這種能力等價于圖靈機。如果換一種說法就是：擁有著靈活轉(zhuǎn)接信息能力的意識腦是一臺生物圖靈機。它使我們可以緩慢地產(chǎn)生大量的系列性計算。由于每一步的中間結(jié)果必須在意識中保留一小段時間才能被傳遞到下一個階段，所以這種計算速度十分緩慢。人腦與計算機完全不同，只是部分過程與計算機類似。因為人腦具有大量平行的、可自我調(diào)節(jié)的組織結(jié)構(gòu)，能夠計算整體的概率分布，而不是一個個單獨的符號。神經(jīng)科學(xué)也一直拒絕將大腦比喻成計算機，但是當(dāng)大腦進(jìn)行長計算時，它的行為大體上和一系列產(chǎn)生式系統(tǒng)或圖靈機是類似的。例如，我們計算一個像145+527這種長加法運算所花費的時間，是每個基本運算所需時間的總和，包括5+7、進(jìn)位、4+2+1，最后1+5。這和按順序連續(xù)執(zhí)行每個步驟的時間一樣。

運算的連續(xù)過程并沒有在時間上整齊地分隔，而是上個階段與下個階段之間稍有重疊，并且不會相互干擾。在心算時，第二步運算可能在第一步徹底結(jié)束之前就開始了。選取一個數(shù)字n，加上2，然后判斷結(jié)果是大于5還是小于5。通過實驗觀察到干擾運算過程中的思維過程：被試開始無意識地比較原始數(shù)字n和5的大小，甚至在他們得到中間結(jié)果n+2之前就開始了。在計算機中永遠(yuǎn)不會發(fā)生這樣的事，計算機里有一個主時鐘控制著每一步。如果意識的功能之一是擔(dān)任腦中的一種通用語言，是靈活地在不同處理器之間派送信息的中介，那么我們就會自然得出一個簡單的預(yù)測：單獨的日常思考過程可以無意識地進(jìn)行，但是除非信息被意識到了，否則大腦不可能將幾個這樣的步驟連在一起。比如，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，我們的腦可以很好地在無意識條件下計算5+2，但是不可能算出（5+2）÷2，（5+2）÷17。進(jìn)行多級運算需要意識的作用。

第五，不同的大腦之間分享意識，讓人腦進(jìn)一步進(jìn)化。通過語言把思想表達(dá)出來的能力是判斷大腦具備意識知覺的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，大腦從當(dāng)前的感官細(xì)節(jié)中提取并創(chuàng)造出意識，這樣做有利于和他人分享信息。對于現(xiàn)代人類，意識信息不只在個體的腦中傳播。由于語言的存在，意識可以在不同的腦之間跳躍。在人類進(jìn)化的過程中，分享社會信息可能是意識最核心的功能之一。

反對這個觀點的人認(rèn)為語言只是一條維持社會關(guān)系的紐帶，伊朗心理學(xué)家巴哈德·巴赫拉米（Bahador Bahrami）用一個非常巧妙的實驗證實語言存在遠(yuǎn)超維系社會關(guān)系的作用[21]1081-1085。他讓幾對被試做一個簡單的知覺任務(wù)，首先呈現(xiàn)給被試兩個畫面，他們需要在每次實驗中決定是兩個畫面中的哪一個包含一個接近閾值的目標(biāo)圖像。實驗要求兩個被試先獨立作答，然后計算機顯示出他們的選擇，如果兩人的決定不一致，就會要求他們進(jìn)行一個簡短的討論以解決這一沖突。這個實驗的巧妙之處在于，每當(dāng)實驗進(jìn)行到最后，每對被試都表現(xiàn)得像同一個人一樣：他們總是提供同樣的答案。結(jié)果明顯地說明了，只要兩個被試的能力相當(dāng)，將他們組隊后就可以顯著提升答案的正確率。小組總體上的表現(xiàn)比其中任何個體的最佳表現(xiàn)要更好，這在于他們用語言溝通了意識。推廣這個實驗發(fā)現(xiàn)，多腦決策也會使得不同的單腦因語言交流趨于相同。尤其有趣的是實驗中人們要傳達(dá)給他人一個明確的答案時，多會表明自己在做出判斷時如何充滿自信。為了使意識想法對自己以及他人有用，我們必須給它們貼上標(biāo)記自信程度的標(biāo)簽。這也符合貝葉斯推理理論，不管思想來自他人還是自己，不論是內(nèi)部還是外部信息，在全部思想進(jìn)入到同一個決策空間前，我們需要通過估計每種思想的可信度，越精確越好，這樣才能進(jìn)行最佳決策。

① 數(shù)學(xué)家艾倫·圖靈首次描述了化學(xué)反應(yīng)如何導(dǎo)致像斑馬條紋和甜瓜條紋一樣有組織的特征。在某些海螺上，復(fù)雜精致的彩色圖案會在不透明層下自發(fā)組織形成，且現(xiàn)已明確證明這些圖案本質(zhì)上沒有用途——它們僅僅是化學(xué)反應(yīng)的衍生物。

② 生物體整體大小的增長可能導(dǎo)致其某些器官成比例地變化。這種整體增長可能對其自身有利，但造成的器官變化則未必有利。愛爾蘭麋鹿奇異的鹿角可能就是因這樣的一種異速生長變化造成的。 

③ 已故的哈佛大學(xué)古生物學(xué)家斯蒂芬·杰伊·古爾德（Stephen Jay Gould）創(chuàng)造了“拱肩”（spandrel）這一術(shù)語，用于表示某些生物結(jié)構(gòu)所必有的副產(chǎn)物帶來的特征，這些特征后來也可能被轉(zhuǎn)用于或擴展到其他用途了。如雄性的乳頭是一個與生物體身體結(jié)構(gòu)無關(guān)但卻必需的產(chǎn)物，它是為了建構(gòu)更發(fā)達(dá)的雌性乳房而形成的。 

④“渡過盧比孔河”（Crossing the Rubicon）是一句西方的成語，意為“破釜沉舟”。這個習(xí)語源自公元前49年，凱撒破除將領(lǐng)不得帶兵渡過盧比孔河的禁忌，帶兵進(jìn)軍羅馬與格奈烏斯·龐培展開內(nèi)戰(zhàn)，并最終獲勝的典故。

率先出現(xiàn)的是經(jīng)顱磁刺激⑤技術(shù)可以被用來干擾人腦的活動，引起意識體驗上的變化，產(chǎn)生幻像。利用短暫磁場產(chǎn)生的電流會干擾正在進(jìn)行的知覺體驗，甚至引起錯覺，比如看見一道不存在的閃光。這實驗證明腦活動和意識體驗之間存在因果關(guān)系。在視覺皮質(zhì)的腹側(cè)人臉區(qū)域放置電極加以刺激，會立刻產(chǎn)生人臉的主觀知覺。而將刺激移至前顳葉，則會喚起大腦過去復(fù)雜的體驗記憶。試驗者是腦部有過損傷的患者，每人的體驗不同，一名患者聞到了燒焦的吐司的味道，另一名患者看到并聽到了管弦樂隊的演奏，還有人經(jīng)歷了更加復(fù)雜和生動的夢境般的意識狀態(tài)：看了一場恐怖電影，或進(jìn)入對童年逝去的場景的回憶。加拿大神經(jīng)學(xué)家懷爾德·潘菲爾德（Wilder Penfield）是這些實驗的先驅(qū)，通過諸多實驗證實，人們腦內(nèi)的微神經(jīng)回路保存著生活中詳盡的大大小小的事件，隨時可以被腦電刺激喚醒[22]178-198。例如刺激腦島會引起一系列不愉快的感覺，包括疼痛、燒灼感、釘刺感、酥麻、灼熱、惡心或墜落感。將電極刺激移至底丘腦核，可能會引起抑郁，包括哭泣、單調(diào)的語音、壓抑的身體姿勢和陰郁的想法，刺激頂葉部分可以引起眩暈。雖然這些實驗不能直接說明意識產(chǎn)生機制中的因果關(guān)系，但的確為我們提供了操縱意識的思路。

到目前為止，阻斷意識最出色的實驗是“θ轟擊”（Thetaburst）①，實驗將前額葉完全抑制，被試仍然可以準(zhǔn)確地區(qū)分在意識知覺閾值附近呈現(xiàn)的菱形或正方形的形狀，但在幾分鐘內(nèi)，就對自己的主觀判斷失去了信心，感覺到自己的視覺變得不可靠了。如同哲學(xué)家說的僵尸狀態(tài)一樣，他們的知覺和行為表現(xiàn)都良好，但喪失了判斷自己究竟在識別測試中表現(xiàn)效果的能力。在給試驗者施加刺激之前，他們對刺激物可視度的打分與他們的客觀表現(xiàn)有很高的相關(guān)度，如同我們所有人一樣，當(dāng)他們感覺自己可以看清刺激物時，就能以近乎完美的正確地判斷其形狀，而當(dāng)他們感覺自己沒有看到刺激物時，其回答就接近隨機猜測了。而在短暫的前額葉抑制期間，這種相關(guān)性消失了。

① production system，這是一種在20世紀(jì)60年代被引入的程序，用于執(zhí)行人工智能任務(wù)。產(chǎn)生式系統(tǒng)包含一個數(shù)據(jù)庫，也叫“工作記憶”，以及大量的條件規(guī)則，例如，若工作記憶中存在一個A，則將其變?yōu)樾蛄蠦C。系統(tǒng)在每一步都會對一條規(guī)則進(jìn)行檢查，看它是否與工作記憶的當(dāng)前狀態(tài)相匹配。如果有多個規(guī)則符合條件，那么它們會在隨機優(yōu)先排列系統(tǒng)的支持下互相競爭。最后，能夠獲勝的規(guī)則被激活，并且可以在整個系統(tǒng)繼續(xù)運行前改變工作記憶的內(nèi)容。于是，這些有序的步驟變成了一系列包含無意識競爭、意識激活和傳播的反復(fù)循環(huán)。

認(rèn)識和了解意識是近期有可能從外部增強人類部分能力的基礎(chǔ)，它不能建立在思辨與想象上，不能純依據(jù)概念到概念的推演，必須以科學(xué)的、可重復(fù)的實驗為基礎(chǔ)。應(yīng)該從實驗出發(fā)推理概念，而不是思辨地想象出關(guān)于意識的新概念。在此基礎(chǔ)上，我們梳理人類關(guān)于意識的基于目前已知實驗而得出的新知，作為下一步探究腦機接口中理解意識并控制外置設(shè)備的理論基礎(chǔ)。

感知依賴于我們感官和大腦，它從外界獲得的信息遠(yuǎn)比我們的意識知覺到的要多；對主體、客體的感知共存于主體的大腦，并被該大腦的不同功能區(qū)監(jiān)控；客體可能會與主觀感覺到的存在差距，但這種差距會因為其他感官的更多信息輸入或者更多個體共性的報告得以糾正，以符合客觀的實際。極端夸大個體感覺的差異性并從狹隘的個體感知出發(fā)認(rèn)識世界的世界觀不但拋棄了亞里士多德，也在拋棄除他自己之外的整個世界。

意識發(fā)生之前還存在無意識狀態(tài)，廣泛地影響我們很多行為；將無意識轉(zhuǎn)為意識狀態(tài)，依賴于注意力機制。直覺其實是在人的大腦中由無意識的刺激培養(yǎng)出的，在條件合適時被調(diào)用，不長期致力于某一領(lǐng)域的研究，那些驚才絕艷的解決問題的直覺不可能憑空出現(xiàn)。

兩個個體之間的意識溝通可借助簡單的動作，但許多個體溝通必然催生語言的產(chǎn)生，準(zhǔn)確地說，語言是意識社會化的必然產(chǎn)物，而后才在規(guī)則化需求下出現(xiàn)各種規(guī)則和被科學(xué)研究認(rèn)可的規(guī)則—邏輯。規(guī)則與大腦、意識無關(guān)，規(guī)則是人類社會化的需求的產(chǎn)物。

意識產(chǎn)生過程能被技術(shù)捕捉，借助于外置手段，也一定程度會被技術(shù)手段干預(yù)甚至操縱。

關(guān)于意識如何產(chǎn)生而提出的涌現(xiàn)理論，認(rèn)為許多腦細(xì)胞在注意力作用下，突然大規(guī)模激活，于是有了意識。該理論盡管發(fā)展了很多更精致的概念，來化解不能如物理學(xué)一般能從分子結(jié)構(gòu)解釋同樣的粒子有著不同的宏觀呈現(xiàn)這一暫時的不足。但這種比喻式的理論明顯離科學(xué)有距離，因為許多個神經(jīng)元一旦形成一個統(tǒng)一的整體后，如同許多棵單獨的樹木形成的森林，整體表現(xiàn)出了能夠調(diào)節(jié)氣候這種單獨的樹木不具有的性質(zhì)，那么神經(jīng)元整體活動出現(xiàn)個體神經(jīng)元不具備的性質(zhì)-意識，就變得可理解和可接受。我們從來不試圖把整個森林調(diào)節(jié)氣候的功能歸于一棵單獨的樹木，為什么一定要假設(shè)每個神經(jīng)元里必然需要產(chǎn)生主觀的意識？并進(jìn)而假設(shè)意識這一屬性也必須依附于微小的生物單元。這一類比提醒我們，該科學(xué)地探究意識而不是陷于懷疑之中，意識不是神秘的，它是我們醒著的時候、或者在夢中，發(fā)生著的大腦神經(jīng)元的行為的一種整體性質(zhì)。

① 出自法國哲學(xué)家保羅·里科后期著作《作為他者的自身》，他主張個人的同一性既不是笛卡爾的“我思”，也不是尼采的“對自我的瓦解”，而是“自身與他者的交織”。 

② 功能性磁共振成像的最大本領(lǐng)在于可以遠(yuǎn)距離探測血紅蛋白分子的物理性質(zhì)，沒有攜帶氧氣的血紅蛋白相當(dāng)于一個小磁鐵，然而攜帶了氧氣的血紅蛋白則不一樣。磁共振機器是一個巨大的磁體，經(jīng)過調(diào)整能夠探測到磁場中的這些微小變化，因此，可以間接地反映每一塊腦組織即時的神經(jīng)活動。 

③ 技術(shù)上已經(jīng)實現(xiàn)只要將一些電極黏在皮膚上或者在頭上戴上磁傳感器，就能讓我們以毫秒級別的精確度追蹤腦活動。 

④ Granger causality analysis，1969年英國經(jīng)濟學(xué)家克萊夫·格蘭杰（Clive Granger）發(fā)明了這種方法，用來決定兩個有時間先后的數(shù)據(jù)——比如兩個經(jīng)濟指標(biāo)，它們的關(guān)系是否為其中一個“導(dǎo)致”了另一個。對于給定的兩個時間信號，如果需要探尋其中一個是否先于另外一個，并預(yù)測其未來值，使用這個數(shù)學(xué)工具將發(fā)現(xiàn)，如果用信號A過去的狀態(tài)解釋信號B現(xiàn)在的狀態(tài)，要比單獨用信號B過去的狀態(tài)解釋現(xiàn)在的狀態(tài)更好的話，那么信號A就被認(rèn)為是信號B的“原因”。但在這個定義中，沒有排除雙向的因果關(guān)系，當(dāng)B影響A時，A可能也在影響著B。 

⑤ 這項技術(shù)由 S. P.湯普森（S. P. Thompson，1910）、C. E.馬格努森（C. E. Magnusson，1911）和H. C.史蒂文斯（H. C. Stevens，1911）發(fā)明。