第2章 意識的本質

在任何一個領域內發現最神奇的東西，然后去研究它。

——惠勒（John Archibald Wheeler）

要研究意識問題，首先就要知道哪些東西需要我們去解釋。當然，我們大體上都知道什么是意識。但遺憾的是，僅僅如此是不夠的。心理學家常向我們表明，有關心理活動的常識可能把我們引入歧途。顯然，第一步就是要弄清楚多年來心理學家所認定的意識的本質特征。當然，他們的觀點未必完全正確，但至少他們對此問題的某些想法將為我們提供一個出發點。

既然意識問題是如此重要和神秘，人們自然會期望，心理學家和神經科學家應該把主要精力花在研究意識上。但事實遠非如此。大多數現代心理學家都回避這一問題，盡管他們的許多研究都涉及意識。大多數現代神經科學家則完全忽略了這一問題。

情況也并非總是這樣。大約在19世紀后期，當心理學開始成為一門實驗科學的時候，就有許多人對意識問題懷有極大的興趣。盡管這個詞的確切含義當時還不太清楚。那時研究意識的主要方法就是進行詳細的、系統的內省，尤其是在德國。人們希望，在內省成為一項可靠的技術之前，通過對它的精心改進而使心理學變得更加科學。

美國心理學家威廉·詹姆斯（William James）（與小說家亨利·詹姆斯是兄弟）較詳盡地討論了意識問題。在他1890年首次出版的巨著《心理學原理》中，他描述了被他稱為“思想”（thought）的五種特性。他寫道，每一個思想都是個人意識的一部分。思想總是在變化之中，在感覺上是連續的，并且似乎可以處理與自身無關的問題。另外，思想可以集中到某些物體而舍棄其他物體。換句話說，它涉及注意。關于注意，他寫下了這樣一段經常被人引用的話：“每個人都知道注意是什么，它以清晰和鮮明的方式，利用意向從若干個同時可能出現的物體或一系列思想中選取其中的一個……這意味著舍掉某些東西以便更有效地處理另外一些。”

在19世紀，我們還可以發現意識與記憶緊密聯系的想法。詹姆斯曾引用法國人查爾斯·理遲特（Charles Richet）1884年發表的一段話：“片刻的苦痛微不足道。對我而言，我寧愿忍受疼痛，哪怕它是劇烈的，只要它持續的時間很短，而且，在疼痛過去之后，永遠不再出現并永遠從記憶中消失。”

并非腦的全部操作都是有意識的。許多心理學家相信，存在某些下意識或潛意識的過程。例如，19世紀德國物理學家和生理學家赫爾曼·馮·亥姆霍茲（Hermann von Helmholtz）在談到知覺時就經常使用“無意識推論”這種術語。他想借此說明，在邏輯結構上，知覺與通常推論所表達的含義類似，但基本上又是無意識的。

20世紀初期，潛意識和無意識的概念變得非常流行，特別是在文學界。這主要是因為弗洛伊德（Freud）、榮格（Jung）及其合作者給文學賦予了某種性的情趣。按現代的標準看，弗洛伊德不能算作科學家，而應該被視為既有許多新思想、又有許多優秀著作的醫生。正因為如此，他成為精神分析學派的奠基人。

早在100年前，3個基本的觀點就已經盛行：

1．并非大腦的全部操作都與意識有關；

2．意識涉及某種形式的記憶，可能是極短時的記憶；

3．意識與注意有密切的關系。

但不幸的是，心理學研究中興起了一場運動，它否定意識的應用價值，把它看成一個純心理學概念。產生這場運動的部分原因是由于涉及內省的實驗不再是研究的主流，另一方面，人們希望通過研究行為，特別是動物的行為，使心理學研究更具科學性。因為，對實驗者而言，行為實驗具有確定的觀察結果。這就是行為主義運動，它回避談論精神事件。一切行為都必須用刺激和反應去解釋。

約翰·沃森（John B. Watson）等人在第一次世界大戰前發起的這場行為主義運動，在美國盛行一時。并且，由于以斯金納（B. F. Skinner）為代表的許多著名鼓吹者的影響，該運動在20世紀三四十年代達到頂峰。盡管在歐洲還存在以格式塔（Gestalt）為代表的心理學派，但至少在美國，在20世紀50年代后期和20世紀60年代認知心理學成為受科學界尊重的學科之前，心理學家從不談論精神事件。在此之后，才有可能去研究視覺意象[1]，并且在原來用于描述數字計算機行為的概念基礎之上，提出各種精神過程的心理學模型。即便如此，意識還是很少被人提及，也很少有人去嘗試區分腦內的有意識和無意識活動。

神經科學家在研究實驗動物的大腦時也是如此。神經解剖學幾乎都是研究死亡后的動物（包括人類），而神經生理學家大都只研究麻醉后喪失意識的動物。此時受試對象已不可能具有任何痛苦的感覺了。特別是20世紀50年代后期，戴維·休伯（David Hubel）和托斯滕·威塞爾（Torsten Wiesel）有了劃時代的發現以后，情況更是如此。他們發現，麻醉后的貓大腦視皮質上的神經細胞，對入射到其眼內的光照模式呈現一系列有趣的反應特性。盡管腦電波顯示，此時貓處于睡眠而非清醒的狀態。由于這一發現及其后續的工作，他們獲得了1981年諾貝爾獎。

要研究清醒狀態下動物腦神經反應的特性，是一件更加困難的事情（此時不僅需要約束頭部運動，還要禁止眼動或詳細記錄眼動）。因此，很少有人做比較同一個大腦細胞在清醒和睡眠兩種狀態下，對同一視覺信號的反應特性的實驗。傳統的神經科學家回避意識問題，這不僅僅是因為有實驗上的困難，還因為他們認為這一問題太具哲學意味，很難通過實驗加以觀測。一個神經科學家要想專門去研究意識問題，很難獲得資助。

生理學家們至今還不大關心意識問題，但在近幾年，某些心理學家開始涉及這一問題。我將簡述一下他們中的3個人的觀點。他們的共同點，就是忽視神經細胞或者說對它們缺少興趣。相反，他們主要想用標準的心理學方法對理解意識作出貢獻。他們把大腦視為一個不透明的“黑箱”，我們只知道它的各種輸入（如感覺輸入）所產生的輸出（它產生的行為）。他們根據對精神的常識性了解和某些一般性概念建立模型。該模型使用工程和計算術語表達精神。上述3個作者也許會標榜自己是認知科學家。

現任普林斯頓大學心理系教授的菲力普·約翰遜—萊爾德（Philip Johnson—Laind）是一位杰出的英國認知心理學家。他主要的興趣是研究語言，特別是字、語句和段落的意義。這是人類才有的問題。萊爾德不大注意大腦，這是不足為奇的。因為我們有關靈長類大腦的主要信息是從猴子身上獲得的，而它們并沒有真正的語言。他的兩部著作《心理模型》（Mental Models）和《計算機與思維》（The Computer and the Mind）著眼點放在怎樣描述精神的問題（大腦的活動）以及現代計算機與這一描述的關系[2][3]。他強調指出，大腦具有高度并行的機制（即數以萬計的過程可以同時進行），但它做的多數工作我們是意識不到的。

約翰遜—萊爾德確信，任何一臺計算機，特別是高度并行的計算機，必須有一個操作系統用以控制（即使不是徹底地控制）其余部分的工作。他認為，操作系統的工作與位于腦的高級部位的意識存在著緊密的聯系。

布蘭迪斯大學（Brandeis University）語言學和認知學教授雷·杰肯道夫（Ray Jackendoff）是一位著名的美國認知科學家。他對語言和音樂具有特殊的興趣。與大多數認知科學家類似，他認為最好把腦視為一個信息加工系統。但與大多數科學家不同的是，他把“意識是怎樣產生的”看作心理學的一個最基本的問題。

他的意識的中間層次理論（intermediate-level theory of consciousness）認為，意識既不是來自未經加工的知覺單元，也不是來自高層的思想，而是來自介于最低的周邊（類似于感覺）和最高的中樞（類似于思想）之間的一種表達層次。他恰當地突出了這個十分新穎的觀點[4]。

與約翰遜—萊爾德類似，杰肯道夫在很大程度上也受到腦和現代計算機之間類比的影響。他指出，這種類比可以帶來某些直接的好處。比如，計算機中存儲了大量信息，但在某一時刻，只有一小部分信息處于活動狀態。大腦中亦是如此。

然而，并非大腦的全部活動都是有意識的。因此，他不僅在腦和思維之間，而且在腦（計算思維）與所謂的“現象學思維”（大體指我們所能意識到的）之間作了嚴格的區分。他同意萊爾德的觀點——我們意識到的只是計算的結果，而非計算本身。

他還認為，意識與短時記憶存在緊密的聯系。他所說的“意識需要短時記憶的內容來支持”就表達了這樣一種觀點。但還應補充的是，短時記憶涉及快速過程，而慢變化過程沒有直接的現象學效應。

談到注意時他認為，注意的計算效果就是使被注意的材料經歷更加深入和細致的加工。他認為這樣就可以解釋為何注意容量如此有限。

杰肯道夫與約翰遜—萊爾德都是功能主義者。正如在編寫計算機程序時并不需要了解計算機的實際布線情況一樣，功能主義者在研究大腦的信息加工和大腦對這些信息執行的計算過程時，并沒有考慮到這些過程的神經生物學實現機制。他們認為，這種考慮是無關緊要的，至少目前考慮它們為時過早。

然而，在試圖揭示像大腦這樣一個極端復雜的裝置的工作方式時，這種態度并沒有什么好處。為什么不打開黑箱去觀察其中各單元的行為呢？處理一個復雜問題時，把一只手捆在背后是不明智的。一旦我們了解了大腦工作的某些細節，功能主義者關心的高層次描述就會成為考慮大腦整體行為的有用方法。這種想法的正確性可以用由低水平的細胞和分子所獲得的詳細資料精確地加以檢驗。高水平的嘗試性描述應當被看作幫助我們闡明大腦的復雜操作的初步向導。

加利福尼亞州伯克利的賴特研究所的伯納德·巴爾斯（Bemard J. Baars）教授寫了《意識的認知理論》[5]一書。雖然巴爾斯也是一位認知科學家，但與杰肯道夫或約翰遜—萊爾德相比，他更關心人的大腦。

他把自己的基本思想稱為全局工作空間（global workspace）。他認為，在任一時刻存在于這一工作空間內的信息都是意識的內容。作為中央信息交換的工作空間，它與許多無意識的接收處理器相聯系。這些專門的處理器只在自己的領域之內具有高效率。此外，它們還可以通過協作和競爭獲得工作空間。巴爾斯以若干種方式改進了這一模型。例如，接收處理器可以通過相互作用減小不確定性，直到它們符合一個唯一有效的解釋。

廣義上講，他認為意識是極為活躍的，而且注意到控制機制可進入意識。我們意識到的是短時記憶的某些項目而非全部。

這三位認知理論家對意識的屬性大致達成了三點共識。他們都同意并非大腦的全部活動都直接與意識有關，而且意識是一個主動的過程；他們都認為意識過程有注意和某種形式的短時記憶參與；他們大概也同意，意識中的信息既能夠進入長時情景記憶（long-term episodic memory）中，也能進入運動神經系統（motor system）的高層計劃水平，以便控制隨意運動。除此之外，他們的想法存在著這樣或那樣的分歧。

讓我們把這三點想法銘記在心，并將它們與我們日益增長的腦內神經細胞的結構和活動的知識結合起來，看看這樣的研究方法能夠得到什么結果。

我自己的大多數想法是在與我的年輕同事——加州理工學院計算與神經系統副教授克里斯托弗·科赫（Christof Koch）的合作研究中形成的。科赫與我相識于20世紀80年代初，當時他還是托馬索·波吉奧（Tomaso Poggio）在蒂賓根（Tübingen，德國城市）的研究生。我們的探索在本質上是科學的注2。我們認為，泛泛的哲學爭論無助于解決意識問題。真正需要的是提出有希望解決這些問題的新的實驗方法。為了做到這一點，我們還需要一個嘗試性的思想體系，它隨著我們工作的進展不斷加以改進和揚棄。一個科學方法的特點應是不試圖建立包羅萬象的理論，從而一下子解釋意識問題的所有方面。也不能把研究的重點放在語言上，因為只有人類才有語言。應選擇在當時看來對研究意識最有利的系統，并從盡可能多的方面加以研究。正如在戰爭中，通常并不采取全面進攻，而是往往找出最薄弱的一點，集中力量加以突破。

注2下文我將廣泛引述科赫和我在1990年在《神經科學研討》（Seminars in the Neurosciences, SIN）雜志[6]上發表的一篇關于該問題的文章中的思想。

我們作出了兩條基本假設。第一條就是我們需要對某件事情作出科學解釋。盡管對哪些過程能夠意識到還可能有爭議，但大家基本認同的是，人們不能意識到頭腦中發生的全部過程。當你意識到許多知覺和記憶過程的結果時，你對產生該意識的過程可能了解很有限。（比如，“我如何想起了我祖父的名字呢？”）實際上，某些心理學家已經暗示，即使對較高級的認知過程的起源，你也只有很有限的內省能力。在任一時刻，可能都有某些活躍的神經過程與意識有關，而另一些過程與意識無關。它們之間的差別是什么呢？

我們的第二條假設是嘗試性的：意識的所有不同方面，如痛覺和視覺意識（visual awareness），都使用一個基本的共同機制或者也許幾個這樣的機制。如果我們能夠了解其中某一方面的機制，我們就有希望借此了解其他所有方面的機制。自相矛盾的是，意識似乎如此古怪，初看起來又是如此費解，只有某種相當特殊的解釋才有可能行得通。意識的一般本質也許比一些較常見的操作更容易被發現。像腦如何處理三維信息，在原則上可以用很多不同的方法去解釋。這一點是否正確還有待于進一步觀察。

克里斯托弗和我認為，某些問題可以暫且放在一邊或者只是無保留地陳述一遍，根本無需進一步討論。因為，經驗告訴我們，如果不是這樣的話，很多寶貴的時間就會耗費在無休止的爭論上。

1．關于什么是意識，每個人都有一個粗略的想法。因此，最好先不要給它下精確的定義，因為過早下定義是危險的。在對這一問題有較深入的了解之前，任何正式的定義都有可能引起誤解或過分的限制。

2．詳細爭論什么是意識還為時過早，盡管這種探討可能有助于理解意識的屬性。當我們對某種事物的定義還含糊不清時，過多地考慮該事物的功能畢竟是令人奇怪的。眾所周知，沒有意識你就只能處理一些熟悉的日常情況，或者只能對新環境下非常有限的信息作出反應。

3．某些種類的動物，特別是高等哺乳動物可能具有意識的某些（而不需要全部）重要特征。因此，用這些動物進行的適當的實驗有助于揭示意識的內在機制。因此，語言系統（人類具有的那種類型）對意識來說不是本質的東西，也就是說，沒有語言仍然可以具有意識的關鍵特征。當然，這并不是說語言對豐富意識沒有重要作用。

4．在現階段，爭論某些低等動物如章魚、果蠅或線蟲等是否具有意識是無益的。因為意識可能與神經系統的復雜程度有關。當我們在原理上和細節上都清楚地了解了人類的意識時，這才是我們考慮非常低等動物的意識問題的時候。

出于同樣原因，我們也不會提出，我們自身的神經系統的某些部分是否具有它們特殊的、孤立的意識這樣的問題。如果你偏要說：“我的脊髓當然有意識，只不過是它沒有告訴我而已。”那么，在現階段，我不會花時間與你爭論這一問題。

5．意識具有多種形式，比如與看、思考、情緒、疼痛等相聯系的意識形式。自我意識，即與自身有關的意識，可能是意識的一種特殊情況。按照我們的觀點，姑且先將它放在一邊為好。某些相當異常的狀態，如催眠、白日夢、夢游等，由于它們沒有能給實驗帶來好處的特殊特征，我們在此也不予考慮。

我們怎樣才能科學地研究意識呢？意識具有多種形式。正如我們已經解釋過的，初始的科學探索通常把精力集中到看來最容易研究的形式。科赫和我之所以選擇視覺意識而不是痛覺意識或自我感受等其他形式，就是因為人類很大程度上依賴于視覺。而且，視覺意識具有特別生動和豐富的信息。此外，它的輸入高度結構化，也易于控制。正是由于這些原因，許多實驗工作已圍繞它展開。

視覺系統還有另外的優點。由于倫理學上的原因，很多實驗不能在人身上進行，但是可以在動物身上進行（這將在第9章進行充分討論）。幸運的是，高等靈長類動物的視覺系統似乎與人類有某些相似之處。許多視覺實驗已經在諸如恒河猴等靈長類動物身上完成了。倘若我們選擇語言系統去研究，我們就不會有合適的實驗動物。

由于我們對靈長類大腦的視覺系統具有的詳盡認知（這將在第10章、第11章進行充分討論），因而我們知道大腦的各個視覺部分是如何分解視野的圖像的。但我們還不清楚，大腦是怎樣把它們整合在一起，以形成像我們看到的那樣的高度組織化的外部世界的景觀。看來，大腦就如同把某種整體的統一性疊加到了各視覺部分的神經活動之中。這樣，某一物體的各個屬性（形狀、顏色、運動、位置等）就可以組裝在一起，不至于與視野中的其他物體發生混淆。

這一全局過程所需要的機制，可以用“注意”很好地去描述，并且還涉及某種形式的短時記憶。有人已提出建議，這種全局的統一性，可以用有關神經元的相關發放進行表達。粗略地講，這意味著對某個物體特性進行響應的神經元趨于同步發放，對其他物體響應的神經元的發放則與這一相關發放集并不同步（這將在第14章、第17章進行充分討論）。為了探索這一問題，我們需要先對視覺心理學有一些了解。