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由意識(shí)的消失來研究意識(shí)

薩伽德著朱菁陳夢(mèng)雅譯

選自《心智》

老蟬錄入編輯

轉(zhuǎn)載請(qǐng)標(biāo)示公號(hào)【拾柒年蟬】

你現(xiàn)在意識(shí)到了什么?你一定正在看這本書，同時(shí)你或許還在聽音樂。或許你有一陣子沒吃東西了，所以你感到饑餓。我希望你對(duì)閱讀此書是有興趣的，而非厭煩的，我還希望你的情緒狀態(tài)是愉悅的。意識(shí)包括這些類別的感官和情緒體驗(yàn)，也包括對(duì)你正在讀書的基本覺知。

認(rèn)知科學(xué)中沒有任何問題比弄清楚意識(shí)的本質(zhì)更具挑戰(zhàn)性，或者說更引人人勝。直至最近，意識(shí)研究往往被視為一個(gè)哲學(xué)問題而非科學(xué)研究的任務(wù)，但在過去十年間，關(guān)于意識(shí)如何起作用的理論和實(shí)驗(yàn)大幅度增加。目前雖然沒有一致性的看法，但構(gòu)成意識(shí)理論的一些神經(jīng)科學(xué)和計(jì)算方面的元素已呼之欲出。

意識(shí)與心身問題

理解意識(shí)，對(duì)于心身問題而言至關(guān)重要。對(duì)此問題的毎一個(gè)哲學(xué)回答，總是對(duì)應(yīng)著某種關(guān)于意識(shí)的看法。將心智視為與肉體相分離的二元論者認(rèn)為，意識(shí)是精神性心靈的一種屬性，并且無法進(jìn)行科學(xué)性解釋。唯心論者認(rèn)為萬物都是有靈的，故能將意識(shí)視作宇宙間萬物都具有的一種屬性。唯物論者認(rèn)為意識(shí)是一種物理過程，但對(duì)具體是哪一種過程則有不同的看法。功能主義者聲稱意識(shí)是足夠復(fù)雜的計(jì)算系統(tǒng)的功能的一個(gè)屬性，因此意識(shí)終歸可以成為高級(jí)機(jī)器人的一種屬性，就如同意識(shí)是人類心智的屬性一樣。我認(rèn)為更為可信的唯物論的另一個(gè)版本，是將意識(shí)視為從人腦的生物復(fù)雜性涌現(xiàn)出來的，而并不僅僅源于其計(jì)算功能。唯物論的第三個(gè)版本認(rèn)為意識(shí)是太過復(fù)雜的一種物理過程，那是有限的人類心靈所無法了解的。這種“神秘主義”的立場(chǎng)或許最終是正確的，但未經(jīng)長(zhǎng)期、嚴(yán)肅地嘗試用科學(xué)去理解意識(shí)便接納該立場(chǎng)，未免太過失敗主義了。

接受二元論的立場(chǎng)根據(jù)會(huì)是什么呢?大多數(shù)人是將二元論作為他們宗教教育的一部分而接受的，人們相信身死之后依舊有靈魂存在。這是一種十分具有吸引力的觀念，然而不幸的是，并沒有可靠的證據(jù)表明任何人能脫離軀體而存在。哲學(xué)家們，例如內(nèi)格爾(Nagel1979)和查爾默斯(Chalmers1996)，利用思想實(shí)驗(yàn)對(duì)通過科學(xué)來解釋意識(shí)的前景提出了質(zhì)疑。你知道作為你自己是什么樣子的，這需要擁有你所擁有的那些感知和情緒的體驗(yàn)。想象一下成為一只蝙蝠會(huì)是什么樣子的?這需要擁有一套完全不同的感知體驗(yàn)。計(jì)算的或神經(jīng)科學(xué)的解釋，怎么可能說明你作為一個(gè)人所具有的那么質(zhì)感上的體驗(yàn)?zāi)?我們同樣也能想象一群在生物機(jī)能上與我們完全一樣，然而卻沒有意識(shí)經(jīng)驗(yàn)的僵尸。一些二元論者認(rèn)為這樣的可能性足以表明了意識(shí)與任何物理過程并不是同一的。

當(dāng)思想實(shí)驗(yàn)被用于提示和闡明新的假說時(shí)，它們?cè)诳茖W(xué)和哲學(xué)中可以發(fā)揮作用。例如，當(dāng)愛因斯坦建立相對(duì)論時(shí)，他想象自己乘著光束旅行。但是思想實(shí)驗(yàn)絕非采納假說的可靠指引，因?yàn)槲覀兊南胂髸?huì)被我們已經(jīng)相信的東西限制住。《星際旅行》的電影和電視劇描述了一種“轉(zhuǎn)換機(jī)”，能將身處一架飛船上的人分解，然后在一個(gè)星球上重新組裝起來。然而，這一過程與我們關(guān)于物理學(xué)和計(jì)算復(fù)雜性的知識(shí)并不兼容：人體內(nèi)上萬億個(gè)細(xì)胞拆解，在空間中傳遞它們，然后將它們重裝為原來的那個(gè)身體，需要借助無法實(shí)現(xiàn)的物理過程和計(jì)算能力。根據(jù)物理學(xué)家勞倫斯 · 克勞斯(Lawrence Krauss1996，第83頁)的計(jì)算，“建造一臺(tái)轉(zhuǎn)換機(jī)要求我們將物質(zhì)加熱到太陽中心溫度的一百萬倍，在一臺(tái)機(jī)器中消耗掉比目前全人類所使用的還要多的能量，造出比地球的尺寸還要大的望遠(yuǎn)鏡，以百萬億的量級(jí)單位來提高目前的計(jì)算機(jī)，還要避免量子力學(xué)定律的限制”。我們能想象轉(zhuǎn)換機(jī)，然而想象是具有誤導(dǎo)性的，因?yàn)樗]有涉及真實(shí)的物理可能性。另一方面，想象往往為缺少知識(shí)所限制：一百年前，沒有人會(huì)琢磨互聯(lián)網(wǎng)或手機(jī)，或者人類基因組項(xiàng)目。也許一百年以后，有學(xué)識(shí)的人們會(huì)為20世紀(jì)的有些哲學(xué)家竟然否認(rèn)意識(shí)能被科學(xué)解釋而感到可笑。但是，真的存在關(guān)于意識(shí)的問題嗎?哲學(xué)家丹尼爾 · 丹尼特(Danniel Dennett 1991)認(rèn)為，目前關(guān)于意識(shí)的困惑基本上是來源于關(guān)于心智的一種過時(shí)的二元論所造成的混淆。人工智能研究者德魯 · 麥克德莫特(Drew McDermott 2001)認(rèn)為機(jī)器人最終會(huì)以和人類相同的方式擁有意識(shí)，也就是說，它們會(huì)擁有它們是有意識(shí)的這一幻覺。然而，對(duì)于人類關(guān)于畫面、聲音、觸感、疼痛和情緒的體驗(yàn)都是幻覺的說法，我存有疑慮。認(rèn)知科學(xué)需要解釋這些體驗(yàn)，而不是否定它們；如同我們?cè)谄渌目茖W(xué)中所看到的那樣，解釋在于識(shí)別出那些產(chǎn)生了我們想要解釋的觀察現(xiàn)象的機(jī)制。本章將會(huì)勾畫出對(duì)于一種關(guān)于意識(shí)的神經(jīng)計(jì)算理論的一些關(guān)鍵部件與過程。

和一般的科學(xué)解釋一樣，認(rèn)知科學(xué)中的解釋也在于識(shí)別那些產(chǎn)生出可觀察現(xiàn)象的機(jī)制。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，考慮一輛自行車是如何工作的。你觀察到輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，但對(duì)于為什么它們會(huì)轉(zhuǎn)的解釋要求注意到自行車的機(jī)制。自行車由踏板、鏈子、輪子等互相作用的部件組成：當(dāng)你踩下踏板時(shí)，與之相連的齒輪帶動(dòng)鏈條，從而又帶動(dòng)附著于后輪上的齒輪，促使自行車向前運(yùn)動(dòng)。機(jī)制由一組各具特性并且相互關(guān)聯(lián)的部件組成，這些部件的活動(dòng)和相互作用導(dǎo)致在那些性質(zhì)與關(guān)系上的有規(guī)律的變化，以及該機(jī)制所處的整個(gè)系統(tǒng)的性質(zhì)與關(guān)系的變化。因此你騎著自行車能夠向前運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)槠錂C(jī)制是由具有性質(zhì)(諸如腳踏板的堅(jiān)硬性)和關(guān)聯(lián)(例如鏈條和齒輪的咬合)的部件所構(gòu)成，能夠產(chǎn)生出部件的有規(guī)律的變化(例如輪子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng))。

自行車的機(jī)制相對(duì)易于理解，這是因?yàn)槲覀兡苡^察到所有的部件并且看到其運(yùn)作。科學(xué)解釋往往需要超越表面觀察，對(duì)隱藏的部件與過程進(jìn)行理論化處理。你無法看到、觸摸或者聞到電子，但通過電子在電線及芯片上的流通，臺(tái)燈和電腦才得以工作。所有物理對(duì)象都由原子組成，它們是一些涉及亞原子粒子及其相互作用的微小機(jī)制。同理，認(rèn)知科學(xué)通過不可觀察的機(jī)制來解釋思維。第1章至第7章描述了一些認(rèn)知機(jī)制，其組成部分是諸如規(guī)則與概念之類的表征，這些機(jī)制有規(guī)律的變化涉及對(duì)表征系統(tǒng)的計(jì)算上的改變。在第9章和第10章，重點(diǎn)討論的是神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制，其構(gòu)成成分按照大腦的不同區(qū)域而組織起來的神經(jīng)元，而它們的有規(guī)律的變化是由其電學(xué)和化學(xué)性質(zhì)及其相互作用所導(dǎo)致的。我們所需要的對(duì)大腦中相關(guān)部件和過程的描述，它們相互作用產(chǎn)生出意識(shí)經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)一種機(jī)制發(fā)生故障時(shí)，我們能從中學(xué)到不少東西，因此首先考察人們有時(shí)喪失意識(shí)的情況會(huì)對(duì)我們有所助益。

如何喪失意識(shí)

意識(shí)是由何物導(dǎo)致的?當(dāng)代意識(shí)研究的科學(xué)進(jìn)路通過尋找意識(shí)的神經(jīng)相關(guān)物來處理該問題，即尋找當(dāng)人們具有意識(shí)時(shí)所發(fā)生的大腦過程(Metzinger2ooo)。在這里我采取一條不同的路徑，考察意識(shí)喪失時(shí)的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物。許多種類的事件都會(huì)導(dǎo)致意識(shí)喪失，包括死亡、昏迷、痙攣、腦震蕩、睡眠、麻醉、催眠以及昏厥。所有這些都涉及一個(gè)原本有意識(shí)的人不再擁有意識(shí)。我以對(duì)意識(shí)最為否定性的狀況作為開始：死亡。活人通常具有意識(shí)，我們能從他們的言語和其他行為中推斷出來。但是人死后這類行為證據(jù)不復(fù)存在，因此我們可以合理地推斷尸體沒有意識(shí)。在生命消殞之時(shí)，意識(shí)隨之停止，因此說生命至少是意識(shí)原因的一部分是合理的。

或許有人會(huì)說我們能夠想象鬼魂和其他靈魂在死后依然有意識(shí)，因此生命并不見得是意識(shí)的一個(gè)原因。但是科學(xué)并不關(guān)注所有可能世界里的因果關(guān)系，而僅僅關(guān)注在這個(gè)世界里的因果關(guān)系。我們能夠想象B離開A而存在，可這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)與確定A是否實(shí)際上導(dǎo)致B無關(guān)。我能想象一個(gè)世界，在這個(gè)世界里打雷是由天上的諸神玩棒球而不是由閃電引起的，但這與在我們這個(gè)世界中推斷閃電引起打雷是無關(guān)的。我們沒有證據(jù)表明存在擁有意識(shí)的鬼魂或其他死后靈魂，因此在死亡之后意識(shí)隨即消失，有力表明了生命是意識(shí)的原因之。

但是，什么是生命呢?人之所以活著，是由于人是由活著的器官、組織和個(gè)體細(xì)胞構(gòu)成的。生命并非是細(xì)胞的某種神秘屬性，而是由執(zhí)行各種功能的細(xì)胞構(gòu)成的，這些功能包括能量攝取(新陳代謝)、分裂(有絲分裂)、運(yùn)動(dòng)、粘連、信號(hào)傳送以及自毀滅(細(xì)胞凋亡)。我們已經(jīng)充分理解了這些功能中的分子基礎(chǔ)(Lodish et al.2000)。當(dāng)人們死去，他們的細(xì)胞停止工作。例如，心臟病導(dǎo)致的死亡發(fā)生的典型狀況是，一個(gè)凝塊堵塞了某心肌部位，如果缺氧超過三十分鐘，該心肌部位就會(huì)死亡。如果心肌的大部分都受到破壞，么它便喪失了為身體其余部分泵血的能力，進(jìn)而整個(gè)身體的細(xì)胞由于缺乏能量而死亡。腦細(xì)胞格外依賴于由心臟泵血提供的葡萄糖，在數(shù)分鐘之內(nèi)，喪失了能量的神經(jīng)元便開始死去。即便心臟沒有受損，腦死亡同樣能夠發(fā)生，例如受到槍傷。

由于當(dāng)能量新陳代謝的細(xì)胞過程停止時(shí)，意識(shí)也隨之終止，所以斷定意識(shí)的成因是生物性的是可信的。這與我們的某些知識(shí)相符，即至少有種活著的事物是有意識(shí)的，即人類，而像石塊樣的非生物實(shí)體無法展現(xiàn)那些在人類身上表現(xiàn)出意識(shí)的行為。關(guān)于諸如狗、海豚等非人類動(dòng)物是否具有意識(shí)這一問題，我暫且不予討論。對(duì)于當(dāng)前的論證而言，即便當(dāng)這些動(dòng)物活著時(shí)是有意識(shí)的，它們一旦死去也就喪失了那些行為證據(jù)，現(xiàn)在只要認(rèn)識(shí)到這一條已經(jīng)足夠。對(duì)死亡的考察使我們將意識(shí)的成因縮小到那些生物性的因素，而如果能夠?qū)⑵溥M(jìn)一步縮小會(huì)更加理想。植物也有生有死，但并不展現(xiàn)任何表明意識(shí)存在及喪失的行為。將目光聚焦在人類而不是植物的狀況，例如昏迷和腦震蕩，我們可以獲得關(guān)于意識(shí)成因的更確切的理解。

從醫(yī)學(xué)上講，昏迷是指一種無回應(yīng)的狀態(tài)，昏迷期間即便是很強(qiáng)的刺激也無力引起心理反應(yīng)(Wyngaarden，Smith，and Berinett1992，第2049 頁)?；杳院途窕秀辈煌?，后者指人們雖無意識(shí)但仍可被強(qiáng)烈的刺激喚起，也與昏厥不同?；柝蕰r(shí)，人們只在相當(dāng)短暫的一段時(shí)間內(nèi)沒有意識(shí)。昏迷的常見原因有：大腦或小腦出血、腦腫瘤、腦膜炎和腦炎等引起的感染、組織缺氧、低血糖癥以及酒精和鴉片等藥物的作用。所有這些情況都將影響腦，并且都能在心臟正常跳動(dòng)時(shí)發(fā)生。所以意識(shí)要求恰當(dāng)?shù)哪X功能，這表明意識(shí)的生物性成因更確切地說是神經(jīng)學(xué)上的。

昏迷能夠持續(xù)多年，但是與腦震蕩和昏厥相關(guān)的意識(shí)短暫?jiǎn)适瑯右仓该髁艘庾R(shí)的神經(jīng)學(xué)成因。腦震蕩是指外力導(dǎo)致的心智狀態(tài)的改變。腦震蕩的典型原因有對(duì)頭臉部的直接撞擊，或者是頸部的損傷。輕度腦震蕩的癥狀包括意識(shí)模糊、暈眩以及記憶喪失，而更為嚴(yán)重的腦震蕩則會(huì)導(dǎo)致全部意識(shí)喪失。腦震蕩導(dǎo)致意識(shí)的喪失來源于大腦在顱骨內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)，剪應(yīng)力促使大腦以回旋方式移動(dòng)，并在遭受撞擊的瞬間，以及反彈至顱骨對(duì)側(cè)時(shí)，與顱骨內(nèi)側(cè)發(fā)生沖撞。由于比起對(duì)頭部的沖撞，撞擊身體不大可能造成意識(shí)喪失，嚴(yán)重腦震蕩現(xiàn)象支持了基于昏迷得出的結(jié)論，即意識(shí)成因是神經(jīng)學(xué)的。

暈厥在醫(yī)學(xué)上被定義為，由于腦血流暫時(shí)性、臨界性短缺造成的短期無意識(shí)現(xiàn)象。此現(xiàn)象相對(duì)來說比較常見，俗稱昏倒。不同于昏迷和腦震蕩，暈厥直接涉及心臟活動(dòng)，因?yàn)闀炟手谐霈F(xiàn)的大腦血流短缺的百分之六十都來源于心臟輸出的大幅銳減。這類銳減能由異常神經(jīng)反射、異常心血管功能、右心充盈受損、急性失血以及嚴(yán)重的低血壓引起。因此昏厥中的意識(shí)喪失，并不會(huì)排除心臟作為意識(shí)主要的成因之一。然而，它與大腦血流的特定關(guān)聯(lián)，的確支持意識(shí)的成因至少部分是神經(jīng)學(xué)上的一般性結(jié)論。總體而言，昏迷、腦震蕩和昏厥都掲示出大腦過程與意識(shí)因果相關(guān)。當(dāng)然，對(duì)究竟是什么神經(jīng)學(xué)過程產(chǎn)生了意識(shí)還需要更為透徹明確的說明，為此我們需要對(duì)喪失意識(shí)的其余途徑進(jìn)行考察。

癲癇是一種涉及意識(shí)改變或喪失的綜合征。如今癲癇被確認(rèn)為是涉及自發(fā)且短暫發(fā)作的異常大腦活動(dòng)的結(jié)果。當(dāng)大腦皮層異常引發(fā)短暫高振幅的電釋放時(shí)，伴隨著意識(shí)的部分或完全喪失的癲癇發(fā)作就會(huì)發(fā)生，腦電圖可通過頭皮對(duì)此進(jìn)行記錄。這類牽涉許多神經(jīng)元同步行動(dòng)的釋放有著多種原因，包括腦損傷、頭部外傷、感染、腦腫瘤、心理壓力、睡眠剝奪、發(fā)熱以及藥物作用等。然而，癲癇發(fā)作中意識(shí)的部分或完全喪失，顯然伴隨著腦內(nèi)異常電活動(dòng)。由此我們可以斷定，意識(shí)的神經(jīng)學(xué)成因至少部分與電活動(dòng)有關(guān)。

人的一生中死亡只有一次，而且大多數(shù)人也沒有因?yàn)榛杳?、腦震蕩或癲癇發(fā)作而喪失意識(shí)。但每天入睡后，我們?nèi)际チ艘庾R(shí)，這可以反映在腦內(nèi)的電學(xué)變化?；钴S的覺醒狀態(tài)伴隨著呈現(xiàn)在腦電圖中的低幅高頻的β波(Sharpley 2002)。相比之下，慢波睡眠(腦活動(dòng)逐漸下降之后的階段三和階段四)表現(xiàn)為高幅低頻的δ波。因此，睡眠與癲癇發(fā)作的相似之處在于，意識(shí)的喪失可以反映為腦內(nèi)電活動(dòng)的改變。

但是近來的證據(jù)表明，睡眠的原因既與腦電有關(guān)，亦與腦內(nèi)的化學(xué)活動(dòng)有關(guān)。根據(jù)貝寧頓和赫勒的理論(Benington and Heller 1995)，睡眠的主要功能在于補(bǔ)充糖原儲(chǔ)存，這是神經(jīng)元的主要能量來源。隨著大腦皮層的糖原儲(chǔ)存量下跌，神經(jīng)調(diào)節(jié)物腺苷的水平就會(huì)上升，最終將會(huì)抑制足以誘發(fā)慢波活動(dòng)的神經(jīng)元活動(dòng)，而慢波活動(dòng)對(duì)于糖原補(bǔ)充而言至關(guān)重要。注射腺苷能夠提升睡眠，減輕覺醒，然而作為腺苷受體的一種拮抗劑的咖啡因則能夠促進(jìn)覺醒(Sharley 2002)。在睡眠剝奪時(shí)，腺苷水平顯著上升，但在睡眠期間則會(huì)下降。其他一些其水平會(huì)在睡眠期間發(fā)生變化的神經(jīng)遞質(zhì)包括多巴胺、組胺、去甲腎上腺素、乙酰膽堿、血清素和γ氨基丁酸(Gottesman 1999)。因此，若要全面解釋睡眠中發(fā)生的意識(shí)喪失，我們需要將諸如腺苷的累積等化學(xué)原因考慮在內(nèi)。

近來關(guān)于麻醉機(jī)理的發(fā)現(xiàn)也得出了相似結(jié)論。自從19世紀(jì)40年代以來，乙醚和一氧化二氮等一般麻醉劑已被用于手術(shù)中，但解釋麻醉的分子機(jī)制則是最近才開始的研究(Moody and Skolnick 2001)。最近研究指出常見麻醉劑的神經(jīng)目標(biāo)在于控制神經(jīng)元間突觸傳導(dǎo)的配位體離子通道。例如，γ氨基丁酸是腦內(nèi)主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，許多常見麻醉劑與突觸前神經(jīng)元中γ氨基丁酸受體相結(jié)合，導(dǎo)致這些神經(jīng)元發(fā)放并將γ氨基丁酸傳遞給突觸后神經(jīng)元。因?yàn)棣冒被∷醿A向于抑制突觸后神經(jīng)元的發(fā)放，與γ氨基丁酸受體鍵合有利于降低總體神經(jīng)元活動(dòng)水平，導(dǎo)致各種麻醉效應(yīng)，例如意識(shí)、敏感和可動(dòng)性的喪失。然而，抑制性突觸傳導(dǎo)的增強(qiáng)只不過是各種麻醉劑所采用的不同機(jī)制之一罷了，這些機(jī)制還將包括刺激基于甘氨酸的神經(jīng)元抑制，以及壓制基于N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)的神經(jīng)元興奮。當(dāng)患者接受注射或氣態(tài)麻醉劑，在血液中的麻醉劑濃度到達(dá)一個(gè)臨界時(shí)，他們失去意識(shí)，而當(dāng)濃度下降，意識(shí)又隨之恢復(fù)

哈默羅夫(Hameroff 1998)認(rèn)為，麻醉表明量子力學(xué)機(jī)制對(duì)意識(shí)成因有作用。他提出麻醉之所以會(huì)侵蝕意識(shí)的原因在于，通過范德瓦爾斯力的量子效應(yīng)，氣體分子作用于選擇大腦蛋白質(zhì)上的疏水性袋狀物。最終導(dǎo)致的結(jié)果是，化學(xué)解釋依賴于量子效應(yīng)，因?yàn)槭乖雍铣蔀榉肿拥幕瘜W(xué)鍵目前是根據(jù)量子力學(xué)來理解的。然而，通過作用于諸如γ氨基丁酸等神經(jīng)遞質(zhì)的受體的反應(yīng)來解釋麻醉劑的化學(xué)效應(yīng)，并不需要涉及量子現(xiàn)象。因此，迅速增加的關(guān)于意識(shí)喪失的成因的化學(xué)特性，并不支持意識(shí)成因是量子力學(xué)的這一假說。或許如同哈默羅夫及其合作者羅杰 · 彭羅斯所提出的那樣，最終結(jié)果將表明解釋意識(shí)需要下降到量子層次，但是當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)研究表明，僅僅下降到化學(xué)層次已足夠了。

到目前為止，對(duì)喪失意識(shí)的最重要途徑的考察——死亡、昏迷,腦震蕩、昏厥、睡眠和麻醉——表明意識(shí)的成因是生物學(xué)的、神經(jīng)的、與腦電有關(guān)并且也是生化的。為了更為深入地了解意識(shí)的成因，我們需要對(duì)潛藏于意識(shí)經(jīng)驗(yàn)之下的神經(jīng)學(xué)過程進(jìn)行更為細(xì)致的探究。

邁向意識(shí)的神經(jīng)學(xué)理論

克里克(Crick 1994)曾對(duì)視覺意識(shí)的神經(jīng)基礎(chǔ)提出了一些猜測(cè)(也可參見Crick and Koch 1998)。在第6章中我們看到近來對(duì)大腦視覺系統(tǒng)的研究對(duì)理解視覺表像提供了很大的幫助，克里克試圖利用同樣類型的神經(jīng)學(xué)發(fā)現(xiàn)以求解釋視覺意識(shí)。從實(shí)驗(yàn)心理學(xué)出發(fā)，他認(rèn)為意識(shí)可能涉及某種形式的注意機(jī)制，他推測(cè)進(jìn)行視覺活動(dòng)的大腦注意某一目標(biāo)而不是另一目標(biāo)的機(jī)制，涉及相關(guān)聯(lián)的神經(jīng)元的發(fā)放。與某特定對(duì)象的性質(zhì)相關(guān)聯(lián)的神經(jīng)元，傾向于在同一時(shí)間、以相同的模式發(fā)放。不同于第7 章中介紹的人工神經(jīng)元，但與第9章所介紹的脈沖神經(jīng)元類似，真實(shí)的神經(jīng)元在相互間傳播激勵(lì)是一陣一陣的，這樣在同時(shí)發(fā)生發(fā)放的神經(jīng)元之間可能存在一種協(xié)同性?？死锟送茰y(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可能具有我們?cè)诘?章中所看到的種競(jìng)爭(zhēng)性的方面：當(dāng)某些神經(jīng)元發(fā)放時(shí)，它們會(huì)傾向于對(duì)其他神經(jīng)元的發(fā)放進(jìn)行壓制。從一個(gè)目標(biāo)到另一個(gè)目標(biāo)之間的視覺注意的轉(zhuǎn)換，可能是相互協(xié)同發(fā)放的一組神經(jīng)元聯(lián)合起來壓制另一組相互協(xié)同發(fā)放的神經(jīng)元。

克里克從實(shí)驗(yàn)心理學(xué)得到的第二個(gè)啟示是意識(shí)涉及短時(shí)記憶。用CRUM的術(shù)語來說，長(zhǎng)時(shí)記憶是由那些長(zhǎng)期存儲(chǔ)在記憶中的表征——規(guī)則、概念、類比體、表像等構(gòu)成的。心理學(xué)實(shí)驗(yàn)表明短時(shí)記憶的容量是非常有限的：如果人們不采用更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行信息編組，就只能一次記住7個(gè)條目(Miller 1956)。通過重復(fù)你可以記住你的電話號(hào)碼，但要記住更長(zhǎng)的數(shù)字串則需要借助更復(fù)雜的編碼方式。短時(shí)記憶與意識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，在于我們傾向于意識(shí)到短時(shí)記憶的內(nèi)容?？死锟送茰y(cè)，短時(shí)記憶的機(jī)制可能是相關(guān)的神經(jīng)元具有在一定的時(shí)間內(nèi)發(fā)放然后再消退的趨向，或者是通過“震蕩回路”使回路中的神經(jīng)元相互之間保持發(fā)放。他介紹了一些實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中當(dāng)面對(duì)一個(gè)視覺目標(biāo)時(shí)，猴子的視神經(jīng)元發(fā)生發(fā)放，而當(dāng)目標(biāo)移走后這些神經(jīng)元的發(fā)放還能持續(xù)上一段時(shí)間。如果這些神經(jīng)元不再發(fā)放，猴子在處理這個(gè)目標(biāo)時(shí)就易于出現(xiàn)錯(cuò)誤，這表明這些神經(jīng)元對(duì)于完成指定任務(wù)的短時(shí)記憶來說是十分重要的。

克里克所討論的注意與短時(shí)記憶之間可能的神經(jīng)元關(guān)聯(lián)，還不能對(duì)視覺經(jīng)驗(yàn)給出完整的神經(jīng)學(xué)解釋。對(duì)于注意與記憶的神經(jīng)學(xué)過程以及它們與意識(shí)經(jīng)驗(yàn)之間的關(guān)系，還有很多東西有待我們進(jìn)一步了解。但這類研究已為我們展示了這樣的可能性，即神經(jīng)科學(xué)有助于將我們的探索集中到與意識(shí)有關(guān)的各種大腦的活動(dòng)上，克里克討論了大腦的一些部位，比如丘腦，這些部位涉及視覺意識(shí)下的注意機(jī)制。二元論者可以抱怨說無論對(duì)意識(shí)的神經(jīng)關(guān)聯(lián)有多深的了解，仍無助于人們想象物質(zhì)性的大腦如何產(chǎn)生出意識(shí)。這種論斷有時(shí)被稱作“基于想象缺乏的論證”。這就相當(dāng)于說，無論對(duì)分子運(yùn)動(dòng)的了解有多深也難以想象熱只是運(yùn)動(dòng)的能量而不是某種卡路里式的物質(zhì)。熱是由分子運(yùn)動(dòng)引起的，對(duì)此物理學(xué)有足夠的依據(jù)，與之相比，神經(jīng)科學(xué)對(duì)于意識(shí)是由神經(jīng)元發(fā)放所引起的證據(jù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，但認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的迅速發(fā)展會(huì)使人們時(shí)刻留意對(duì)意識(shí)的進(jìn)一步的生物學(xué)解釋。

克里克和科赫的說明僅適用于視覺經(jīng)驗(yàn)的意識(shí)，我們還需要了解其他各種機(jī)制以運(yùn)用于其他各種意識(shí)。莫里斯(Morris：2002)提出了一種關(guān)于情緒性感受之根源的有趣假說，該假說的基礎(chǔ)是有關(guān)恐懼的神經(jīng)基礎(chǔ)的神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。大腦掃描實(shí)驗(yàn)指出人們意識(shí)到恐懼依賴于腦皮層的一部分，稱為腦島，該部位能將來自多處的軀體感官的信息加以整合。莫里斯推測(cè)諸如恐懼這類情緒感受來源于如圖所示的那種復(fù)雜的相互作用。假設(shè)你忽然看見一張恐怖的臉，這是經(jīng)由腦部視覺皮層加工的一個(gè)情緒性刺激，其結(jié)果將傳遞到丘腦，進(jìn)而傳至杏仁核。你將出現(xiàn)各種物理反應(yīng)(比如心跳加快)，但是也導(dǎo)致腦島與前額葉皮層之間的復(fù)雜相互作用。作為所有這些腦區(qū)的總體相互作用的結(jié)果，情緒感受涌現(xiàn)了。與之類似，埃德爾曼和托諾尼(Edelmah aud Tonni 2000)提出意識(shí)來源于遍布多種腦區(qū)(猶如丘腦和皮層）的整合式活動(dòng)。參見澤曼=(Zeman 2002, 第 8 章)對(duì)當(dāng)前關(guān)于意識(shí)的各種科學(xué)理論的比較性考察。

表征與計(jì)算

本章到目前為止集中討論的是關(guān)于意識(shí)的神經(jīng)生物學(xué)方面的新觀念，或許看似脫離了前面數(shù)章所評(píng)價(jià)的關(guān)于心智的計(jì)算一表征理解，但對(duì)意識(shí)給予全面的說明需要表征與計(jì)算。

達(dá)馬西奧(Damsio 1999)提出了一種關(guān)于兩類意識(shí)的精細(xì)的神經(jīng)學(xué)說明，即核心意識(shí)與延展意識(shí)，兩者都擁有表征成分。核心意識(shí)較為簡(jiǎn)單，涉及基本的覺醒狀態(tài)和注意。它依賴于進(jìn)化上較為古老的，能夠調(diào)節(jié)身體狀態(tài)并定位身體信號(hào)的大腦部分，例如腦干核，而非較晚才出現(xiàn)的部分，例如前額葉皮層。根據(jù)達(dá)馬西奧的說法(第169頁)：“生物體自身狀態(tài)如何被生物體對(duì)物體的加工所影響，當(dāng)大腦的表征設(shè)備對(duì)此產(chǎn)生了表像式的而非語言的說明時(shí)，核心意識(shí)便產(chǎn)生了?！币虼?，即便是核心意識(shí)也是一種表征式過程。

延展意識(shí)具有更為明顯的表征性質(zhì)，因?yàn)樗婕盎谧詡黧w記憶的自我感。盡管核心意識(shí)僅僅要求對(duì)當(dāng)前軀體信號(hào)的表征，延展意識(shí)需要關(guān)于早前經(jīng)驗(yàn)的、已儲(chǔ)存的表征，同時(shí)還需要能夠表征這些表征的高層次結(jié)構(gòu)。達(dá)馬西奧認(rèn)為，在扣帶回皮層和其他那些僅僅在進(jìn)化史上出現(xiàn)較晚的動(dòng)物的大腦中，例如人類和其他哺乳動(dòng)物，其神經(jīng)活動(dòng)才能產(chǎn)生這些二階結(jié)構(gòu)。他討論了延展意識(shí)的紊亂，例如阿爾茨海默癥(老年癡呆癥) 患者的失憶，何以迥異于核心意識(shí)的紊亂，例如由于腦干受損而導(dǎo)致的昏迷。

在由萊肯(Lycan 1996)和卡拉瑟斯(Carruthers 2000)提出的關(guān)于意識(shí)的哲學(xué)理論中，表征同樣重要。根據(jù)這些理論，對(duì)你的心理狀態(tài)的意識(shí)，例如感覺到疼痛是由對(duì)該狀態(tài)的表征構(gòu)成的。萊肯主張這種表征過程與知覺類似，借助于一套內(nèi)部注意機(jī)制。而根據(jù)卡拉瑟斯的說法，這種表征僅要求具有關(guān)于該心理狀態(tài)的思想。正如在達(dá)馬西奧所提出的延展意識(shí)中，意識(shí)是一種高階思維的理論，涉及對(duì)表征之表征的假定。如果這些說法是正確的，那么意識(shí)顯然是心智的表征式理解的一部分。

然而，計(jì)算方面又怎么樣呢?有沒有一種可能，即意識(shí)是一種僅僅依賴于物理過程的表征過程，無法被恰切地描述為是計(jì)算的?不論達(dá)馬西奧還是卡拉瑟斯都沒有將表征之表征描述為計(jì)算式功能運(yùn)作。然而，當(dāng)關(guān)于意識(shí)經(jīng)驗(yàn)更為細(xì)致的模型被提出時(shí)，例如圖11.1中的模型，我們能夠很自然地將相關(guān)的物理過程描述為神經(jīng)計(jì)算的。當(dāng)來自某種刺激的輸人激活那部分腦區(qū)，例如丘腦、杏仁核、腦島和前額葉，由系統(tǒng)性發(fā)放的神經(jīng)元組群所構(gòu)成的表征將會(huì)發(fā)生復(fù)雜的轉(zhuǎn)換。這些轉(zhuǎn)換不僅能被計(jì)算機(jī)模擬，它們還能被合理地描述為就是計(jì)算，因?yàn)楦髂X區(qū)狀態(tài)間的相關(guān)更迭正是對(duì)表征的操作。當(dāng)然，某些用于大腦加工的輸人來自物理源，例如感官以及軀體對(duì)其自身內(nèi)部狀態(tài)的感知，但是這些輸入以計(jì)算的方式被整合進(jìn)發(fā)現(xiàn)于腦島和杏仁核的復(fù)合表征之中。因此，意識(shí)能被合理地理解為一種計(jì)算一表征式過程。

這是否意味著足夠復(fù)雜的電腦將會(huì)是有意識(shí)的?我不知道。對(duì)于大腦的互動(dòng)式過程如何產(chǎn)生意識(shí)，我們的理解還并不充分，無法斷定在因果性相應(yīng)的過程能否被植入電腦中。最起碼意識(shí)需要機(jī)器人能夠獲取來自外部世界及其自身物理狀態(tài)的感知信息。由于將來的機(jī)器人不會(huì)復(fù)制人類的完整的生物復(fù)雜性，所以意識(shí)或許永遠(yuǎn)不會(huì)從它們的感覺和表征活動(dòng)中涌現(xiàn)。即便機(jī)器人的確能夠獲取意識(shí)，我們也沒有理由期望它們的質(zhì)感經(jīng)驗(yàn)會(huì)與我們的類似，因?yàn)樗鼈兊能|體和感官迥異于人類。即便我們能夠利用一個(gè)機(jī)器人在極為充沛的細(xì)節(jié)真實(shí)性上模擬人類信息加工，仍然有大量對(duì)于人類意識(shí)來說至關(guān)重要的生物學(xué)方面為機(jī)器人所欠缺，例如激素和諸如腦島這樣的特定腦區(qū)。受限于當(dāng)前的知識(shí)，我們就是沒法知道成為一個(gè)機(jī)器人可能會(huì)是什么樣子。

小結(jié)

解釋意識(shí)是認(rèn)知科學(xué)中最為困難的問題之一，但是哲學(xué)的思想實(shí)驗(yàn)并未能表明科學(xué)的解釋是不可能的。不斷增長(zhǎng)的理由使我們相信，意識(shí)由生物機(jī)制、神經(jīng)學(xué)機(jī)制、電學(xué)機(jī)制以及化學(xué)機(jī)制引起。有關(guān)各類意識(shí)的神經(jīng)學(xué)理論，例如關(guān)于視覺和情緒體驗(yàn)，正在發(fā)展之中。核心意識(shí)依賴大腦表征基本物理經(jīng)驗(yàn)的能力，而延展意識(shí)需要更高層次的、關(guān)于自我及其歷史的表征。意識(shí)看來是一種表征的和計(jì)算的過程，但目前尚無法斷定電腦和機(jī)器人能否具有意識(shí)。

討論題

1.賦予一個(gè)機(jī)器人以意識(shí)需要做什么?

2.意識(shí)能被設(shè)想為表征式嗎?

3.意識(shí)是情緒的一個(gè)關(guān)鍵方面嗎?

4.意識(shí)對(duì)于智能思維的作用有多大?它的功能是什么呢?

5.意識(shí)能借助于神經(jīng)元和大腦結(jié)構(gòu)而被理解嗎?

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