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1700250434 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？
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1700250436 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。
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1700250438 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。
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1700250440 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。
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1700250442 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、膀胱压力等信息，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。
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1700250444 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。
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1700250446 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。
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1700250448 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。
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1700250450 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。
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1700250452 埃德尔曼对意识的神经学基础所做的第二个贡献是，他提出神经回路振荡的概念，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荡，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，形成另一个联合振荡。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。)
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1700250454 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荡数十甚至数百毫秒才行，这就回到之前辛格提到的40赫兹振荡频率。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荡。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。
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1700250456 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。或者说这些振荡，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。
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1700250458 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荡频率在70赫兹的神经信号。换句话说，振荡频率越慢，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，振荡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。而振荡速度缓慢的神经，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。
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1700250460 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。
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1700250462 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。
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1700250464 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。
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1700250466 疼痛让我们不舒服是有原因的。有些不幸的人一出生就先天性地对疼痛无感。2005年美国导演兼制片人梅洛迪·吉尔伯特曾经拍摄过一部纪录片，讲述一名叫作嘉比·金格拉斯的4岁小女孩的故事。因为没有痛觉，小嘉比的每一个成长里程碑都变成一次严峻的考验。当她第一次长出乳牙时，小嘉比就把自己的手指啃出了骨头。因为手指伤残过于严重，以至于嘉比的父母不得不把她的牙齿全部拔掉。在学步的时期，小嘉比一次又一次地伤到自己，有一次因为没有觉察到自己下巴骨折，最终细菌感染引起了发烧。更糟糕的是她会戳自己的眼睛，造成严重的伤害，以至于需要医生缝合伤口，但是嘉比很快地就会把伤口扯开。她的父母试着制止她，也上网寻求帮助，但是都徒劳无功。在4岁的时候，医生不得不动手术摘除了嘉比的左眼，而她的右眼也因为损伤严重，让嘉比和盲人无异(视力0.1)。在我写此书之时，嘉比已经7岁了，依然十分危险。其他和她一样的小孩多半会死于儿童期，少数有幸成年，但也必须和全身严重的外伤搏斗。嘉比的父母成立了一个基金会，叫作“疼痛的礼物基金会”，用来支持所有有类似遭遇的人(目前有39个会员)。这个基金会的名称很恰当，疼痛绝对是一种恩赐。
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1700250468 痛并不是唯一的。饿、渴、怕、性欲……这些全都是澳大利亚生物学家德里克·登顿所称的“原初情绪”，他称它们为专断跋扈的感官，强行霸占全部的意识，迫使个体产生行动的欲望。这些感官全都是为了有机体的生存或繁殖量身定制的。感觉导致行动，行动反过来拯救生命，或繁衍生命。人类当然可以单纯为了繁衍而发生性行为，不过连教会也没能成功禁止交配。动物，以及大部分的人类，是为了获得高潮而交配，而不是为了繁衍。重点在于，所有的原始情绪都是一种感觉，而每一种都有其生物性目的，尽管有时候我们未必能体会这些目的。在这些感觉里，痛觉是不受欢迎的一种。但如果没有这种难耐的痛，我们很可能会把自己伤得惨不忍睹。感觉不到不舒服的痛让我们就不会学会回避。性欲也是一样。机械无感式的交配并没什么好处，我们以及所有的动物寻求的都是肉体上的满足，要有感觉才行。同样，在沙漠中如果仅仅是神经接收到渴的信号是不够的，促使我们生存的是随之而来、从内侵蚀心智的狂暴情绪，可以迫使我们渴求绿洲，榨干我们最后一点耐力。
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1700250470 没什么人会反对，这些原始情绪是经由自然筛选而进化出来的。首先指出这点的是现代心理学之父，维多利亚时期末的美国天才心理学家威廉·詹姆斯。詹姆斯主张感觉具有生物性的功用，意识也是。也就是说，意识并非仅是某种“附加现象”，并非仅是伴随在有机物四周的影子，自己无法产生任何实质物理效应。感觉确实能产生某种实质效应。既然如此，那感觉应该是具有物质性的。詹姆斯因此总结说：尽管感觉有着非物质的外观，但是它应该具有物质性，并且是由自然进化出来的。但是它到底是什么呢？没有人像詹姆斯一样努力地思考过这个问题，而他所得到的结论，却相当反直觉而且问题颇多。他认为，万物一定还有一些我们不知道的特性，有某种像“心尘”一样的东西散布在宇宙间。尽管詹姆斯被许多杰出的神经学家奉为英雄，但是他认同的这种泛灵论(意识无所不在，存在于万物之中)，直到现在也很少有人追随。
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1700250472 现在我解释一下“难题”难在哪里。想象一下生活中的几种小电器比如电视、传真机或电话。你不需要懂得它们是如何运作的也可以知道它们不会违反物理定律。电子信号输出的形式或许不同，但是输出永远是物理性的。电视输出各种光，电话或收音机输出声波，传真机则印出文件。这些都是一些电子密码，由已知的物理介质输出。但是感觉呢？神经传送电子信号的方式，基本上和电视无异，神经利用某种编码，也有明确的输出。到目前为止都没有问题。但是到底输出了什么东西？想想所有已知东西的特性，感觉似乎不是电磁波辐射或声波，也不符合任何已知的原子、夸克、电子，它们到底是什么？是振动的弦，是量子引力子，还是暗物质？[8]
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1700250474 这就是查莫斯所宣称的“难题”。并且查莫斯，如同詹姆斯一样，也认为只有在发现了更新更基本的物理特性之后，才有办法解答。原因很简单，感觉具有物理性质，然而所有已知、可以用来解释这个世界的物理定律里面，却没有它的容身之处。感觉的力量伟大又神奇，自然进化绝不会无缘无故把它创造出来，一定要有某个东西当作起点让它可以作用，或者你可以叫它感觉种子，进化才能据此创造伟大的心灵。这是苏格兰物理化学家格兰汉姆·凯恩斯-史密斯所宣称的，“现代物理学的地下室炸弹”。他说，如果感觉并不符合目前任何已知的物质特性，那么物质本身一定还有一些额外的特征，是某些“主观特征”，而这些特征被自然进化利用，最终被筛选出来，成为我们的内在感受。可以说是，物质本身也是有意识的，具有一些“内在”特性，如同我们所熟知可被物理学家测量的外在特性一样。现在，泛灵论回到科学里了。
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1700250476 这乍听之下十分荒谬。但是如果假设我们对大自然的物质已经无所不知，那又是何等自大？因为我们就是不知道，我们甚至不知道量子力学是怎么运作的。弦理论的伟大之处在于它可以通过一些振动而且细小到难以想象的弦，在一个同样难以想象的11维空间下，延伸出物质的特性。但是我们却没有办法通过实验，去决定理论是否真实。这正是为何我在本章开头就说，教宗的立场绝非毫无道理。我们对于自然物质的特性了解得还不够深入，所以不知道神经元如何把无生命的物质转换成主观感觉。如果电子可以既是波又是粒子，那为何灵魂和物质不会是同一件事情的一体两面呢？
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1700250478 凯恩-斯史密斯最为人熟知的就是关于生命起源的研究。不过在退休之后，他就用他那聪明的头脑开始研究意识。他所写的书既深入又有趣，同时吸引了罗杰·彭罗斯与斯图亚特·哈莫夫等同好，一起进入心智的量子花园。凯恩-斯史密斯认为，感觉就是一群相干振动的蛋白质。这种相干很像激光束的相干性，也就是说，这些振动(声子)一同进入量子态。现在这是一个“宏量子”状态，通过很多路径横跨整个大脑。凯恩-斯史密斯也引用了管弦乐团的比喻，也就是各个独立乐器的振动联合发出了不起的和声。感觉就是音乐，当音乐演奏的时候，我们就是音乐。这个概念十分漂亮，用量子效应来解释进化论，也没有什么不合理的。自然界至少有两个现成的例子，说明盲目的自然进化可以利用量子力学。第一个就在光合作用中，光能在叶绿素里穿越的时候；另一个则是细胞呼吸作用中电子传给氧气的反应。
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1700250480 然而我对用量子解释心智理论却半信半疑。量子心智或许存在，但这理论还存有许多问题，在我看来这些问题都难以克服。
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1700250482 第一个问题，也是最重要的一个问题，就是合理性。比如说，量子振动要如何跳过突触的鸿沟？彭罗斯也承认，若是仅仅在一个神经元里形成宏量子态，一点意义也没有。然而从量子等级来看，突触的距离就像一片汪洋。声子要想协同振动，需要有一系列不断重复的蛋白质阵列，彼此靠得够近，才来得及在声子衰退以前形成联合。这种问题当然可以通过实验来研究，不过到目前为止尚未有证据表明，心智真的存在这种相干性的宏量子态。而事与愿违的是，大脑里面既温暖又潮湿，同时也是一片混乱的系统，不管从哪个角度来看，都是最不利于形成宏量子态的场所。
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