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这个领域一直存在的一个问题是，如何设计出可靠并且不受实验无关方面（比如说话或者按下按钮）影响的意识活动测量方法。理想的方法是使用所谓的“无报告测量”（no-report measure），但这并不容易，而且有关实验结果重要性的讨论往往会变得无比冗长，陷入对方法细节各种可能的解读中。考虑到有那么多关于脑在意识活动中被激活的热传文章，也许令人惊讶的是，竟然没有一种结果稳定的测量方法（无论是脑电图还是fMRI）能够可靠地区分出有意识的人和无意识的人。科学界对完美的无报告范式的探寻仍在进行中。
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这样的研究不仅仅是出于学术上的兴趣。患有闭锁综合征（locked-in syndrome）或者处于昏迷状态的患者无法进行口头交流，但fMRI和脑电图研究发现，当向他们提问时（比如要求他们想象打网球）他们的脑会做出明确的反应。[63] 虽然研究人员最近使用脑电图功能的复杂数学模型取得了一些进展，并声称fMRI测量可以区分出无反应患者的脑和健康人或者有轻微意识状态的人的脑，但科学界目前还没有发现能被普遍接受的意识关联因素。[64] 但因为意识是一种物理现象，所以通过这些技术，研究人员最终一定能找到合适的测量方法。然而由于fMRI和脑电图都不能直接告诉我们神经元在做什么，所以最终找到的充其量也只是意识的神经关联因素的关联因素。这能让临床医生满意，但神经科学家却不会满意。
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克里克的目标是找到一组能体现与意识存在关联性的神经元，这个目标还没有实现，因为科学家目前只研究过一小部分神经元和可能种类的视觉刺激。克里克和科赫在1998年指出：“仅仅证明某些神经元在特定的、有限的视觉情境下体现出了与意识的关联性是不够的。相反，我们需要找到所有类型的视觉输入——或者至少一个足够大并且有代表性的视觉输入样本——的神经关联因素。”[65] 我们离这个目标还有很长的路要走。
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克里克开始关注视觉系统后，研究人员对意识的神经关联因素的研究表现出了很好的前景。2008年，伊扎克·弗里德的研究小组描述了清醒患者在看到飞快闪过的图像时其内侧颞叶细胞的反应，这些图像的展示时间非常短暂，有一些时候患者甚至无法有意识地识别出来。[66] 研究发现，这些细胞的反应与患者识别图像的能力密切相关。例如，给患者看一幅“猫王”的照片，如果照片展示的时间长到可以被患者识别，那么患者体内的有一个细胞就会对照片产生强烈的反应。但如果图片展示的时间短到患者无法识别出图像，这个细胞就不会产生任何锋电位。在更近的一项研究中，弗里德和科赫观察了一组神经元，这些神经元在用呈现给每只眼睛的图像产生双眼视觉的过程中发挥作用。[67] 通过把常见的双眼视觉图像（比如女演员安妮特·贝宁的图像或者蛇的图像）与无法分解为双眼视觉图像的图像（同时呈现安妮特·贝宁和蛇的图像）交替呈现给患者，研究者发现了这个过程的神经关联因素。在你阅读本书的这段文字时，这个过程就发生在你的脑袋里。在患者报告他们所看见图像的两秒前，就有细胞做出了反应。
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这项研究表明，克里克的工作的一个重要含义是，当我们感知时，我们脑所做的事情的某些方面可能对整个过程至关重要，却不是意识的一部分。这一见解使无意识重新成了一个受神经科学界重视的概念，不是因为它带有某种弗洛伊德学说的神秘感，而是因为有意识的经验无法触及与之相关的过程。这类研究主要集中在灵长类动物的视觉皮层上，特别是试图确定在视觉处理早期阶段的活动中，哪些元素是意识的一部分，哪些不是。
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1995年，克里克和科赫声称，我们事实上感知[68] 不到视觉皮层V1区（这个区域负责处理最早期的视觉信号）的活动。他们的理由是科学界普遍认为，这个脑区的活动对应的是对物理刺激的辨识，而不是全面的感知，后者需要脑中更高级结构的参与。因此，这倾向于表明，总体而言，V1区不是意识的神经关联因素。他们认为从这方面看，非常重要的一点是，休伯尔和维泽尔当年开创性的发现——猫视觉皮层中的朝向探测器——是在麻醉的猫上开展的实验做出的，因为这绕过了猫是否有意识（或者意识有多强）这个棘手的问题。在用光刺激被麻醉后无意识的猫时，猫看见东西的“看见”显然不同于平常所说的“看见”，但它们的脑在试图理解呈现在眼睛上的刺激。
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克里克和科赫认为V1区的活动与意识无关的观点遭到了其他神经科学家的批评，他们担心克里克和科赫的观点可能是无法检验的。而美国哲学家内德·布洛克（Ned Block）则认为，克里克和科赫使用“意识”这个术语有点太随意了。[69] 在这个问题上，布洛克的重大贡献在于他把意识划分为现象意识（因为它处理现象，而不是因为它令人惊叹，虽然它确实如此）[70] 和取用意识（使用意识以指导行动）。虽然这种区别（是什么？）并没有被哲学家普遍接受，但一些科学家已经接受了布洛克的观点，他们希望找到一个不同之处，然后可以通过实验来探索，将这作为进一步理解意识本质的一种方式。[71] 在意识的这两个假定的方面被广泛接受之前，还需要严格的心理学和神经生物学的实验证据来支持。对于哲学家介入对意识的讨论（这是一个被哲学家垄断了几千年的领域），克里克的观点很有代表性并且无比坦率：“听他们的问题，但不要听他们的答案。”[72][73]
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对我们日常的意识体验，一个尖锐的挑战来自资深神经科学家本杰明·利贝特（Benjamin Libet）的一系列研究，这些研究也引发了始于20世纪八九十年代的哲学热潮。[74] 利贝特的研究常常被认为挑战了自由意志的观念（那种我们可以选择如何行事的感觉）。在一个非常复杂的实验中，利贝特发现脑电图记录的结果表明，对应于受试者移动手指的意图的描迹比对应于他们有意识地做出决定的描迹出现得略早。这个实验已经被以各种形式重复了很多次。对许多科学家和一部分哲学家来说，这个发现意味着意识和自由意志（像头脑中的小人做决定那样的自由意志）是一种幻觉。他们声称，有关你移动手指的决定的意识感，只是对神经系统已经做出的决定的一种合理化。
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一种强势的解读是，我们没有自由意志，而是受神经元活动的控制，这些神经元活动并不能立即被意识感知到，但在这些神经元活动发生后，我们会立即用自由意志这个概念来“解释”我们做出的决定。虽然利贝特的实验结果没有问题，但这种解读及其含义仍然存在争议。[75] 最近的一项研究表明，利贝特的基本发现只有在受试者做出随性的选择时才成立，而在他们做出重要的、深思熟虑的决定时则不成立。[76] 这个问题远未得到解决。[77]
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许多人认为他们拥有自由意志并且可以在任何情形下决定做什么，这种信念太顺理成章了，以至于他们无法接受任何其他可能。另一些人则强烈敌视那些对利贝特工作的严格解读，因为这意味着我们无法做出道德选择，而且会动摇许多法律惩罚性框架的根基——惩罚那些做了他们无法控制的事情的人，这似乎是不公平并且毫无意义的。即使“自由意志是一种错觉”的解读是正确的，这也并不能解释我们是如何感知这种错觉的以及为什么会感知这种错觉（脑中究竟发生了什么，导致产生了这样的印象），也没有告诉我们这种错觉最早出现于进化史的哪个时期。
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利贝特在他生命的最后阶段探索了这些更深层次的问题。他提出存在一个所谓的“脑精神场”（cerebral mental field），这是一种对神经活动的非物理表达，并且与脑不可分离——“这是一种非物理现象，就像它所代表的主观体验一样”。[78] 至于这个场是如何产生的，利贝特拒绝回答这个问题，只是说它是宇宙中已存在的东西之一，就像重力或磁力一样。利贝特没有说明需要多少数量、哪些类型的神经元来产生这个脑精神场。意识的神经关联因素不是他思考的重点。
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在一个层面上，研究者已经发现了一些意识的神经关联因素。当一名患者看到詹妮弗·安妮斯顿的照片时，他（她）脑中那些会被激活的细胞就是一种。但这种关联的活动并不能解释为什么当这名患者看到这个演员的照片时会产生这种特定的反应。几乎可以肯定的是，当另一个人看到同一张照片时，他（她）脑中相同的细胞会做出不同的反应。最重要的是，它没有告诉我们任何关于意识或感知的基本信息。这是当一个人看到某个人的照片时，他脑中的活动的部分神经关联因素，仅此而已。为了避免这类问题，研究人员对他们的目标做了微调。科学界现在的一致意见是，研究者是在寻找那个“合起来足以解释任何一个特定意识感知的最小神经元机制”。[79] “詹妮弗·安妮斯顿细胞”不满足这样的条件，因为识别她的照片需要数十万个神经元，而这些细胞只是其中的一部分而已。
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要对这些相关性背后可能的因果关系开展最终极的测试，我们首先需要确定相关的神经网络，然后用适当的刺激模式去激活它们，刺激的手段可能包括：经颅磁刺激脉冲、植入电极或者在实验动物中使用光遗传学。如果发现的神经元活动与意识之间确实存在因果关系，那么受试者就会产生相应的感知（或者如果当参与的神经元被阻断，患者就无法产生这些感知）。
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在这方面，研究人员已经取得了一些进展。2014年，研究人员描述了刺激人脑皮层负责识别面孔的区域所产生的后果，实验中同样使用了为了治疗癫痫植入的电极。当右侧脑的面孔识别区受到刺激时，患者产生了奇怪的感知效果，特别是对面孔的感知。一名患者说：“你变成了另一个人，你的脸变形了。你的鼻子松垮了，还向左偏了。”另一名患者说：“两眼之间的地方扭曲了……下巴看起来下垂了。”还有一名患者告诉研究人员：“你看起来差不多就像一只猫。”[80]
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2018年，法国的研究人员报道了一名患者的情况。在给这名患者看各种照片时，如果刺激上述负责识别面孔的区域，这名患者就会产生非常精确的幻觉。[81] 她在一系列不同的测试中报告说，“萨科齐的照片被换到另一张脸上了”“那不是你的眼睛，而是我已经见过的另一个人的眼睛”。只有面孔某些部分的识别会受到影响。与2014年的那项研究不同的是，这项研究中每个面部元素都没有被扭曲，而且幻觉只出现在恰当的位置。虽然对面孔检测区施加精确刺激引发的这些怪异结果成功地重建了感知元素，但研究者目前仍然不清楚这种激活会对脑其他部分的活动造成怎样的影响，只能说他们探索了一小部分与面孔检测相关的神经关联因素。
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2013年，斯坦福大学的研究人员在约瑟夫·帕维兹（Josef Parvizi）的领导下，再次对准备接受治疗的患者开展了刺激研究。他们刺激了前扣带皮层（anterior cingulate cortex）中部一个非常特殊的区域。这个叫mACC的区域位于脑前部的深处。两名患者报告了特异到惊人的相同反应：他们开始感觉到身体和精神上的一些症状，这些症状都与准备好迎接巨大的身体挑战有关。正如其中一位患者报告的那样（每一句陈述都对应于刺激的不同时期）：
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我的胸腔和呼吸系统开始颤抖……我开始产生驾车驶入风暴的感觉……那种你努力想办法渡过难关的感觉……这更大程度上是一种积极的力量，促使你努力、努力、再努力，渡过这一关。[82]
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只有在这个特定的脑区受到刺激时，患者才会产生这些感受（因此刺激很小一段距离之外的脑区或者没有施加电流时，患者都不会有反应）。此外，这种感觉的强度和精度会随着电流的增强而增强，而在电流关停后这些感觉也会消失。作者论文的标题很好地总结了他们的研究结果：《电刺激人扣带回引发的坚持意愿》（The Will to Persevere Induced by Electrical Stimulation of the Human Cingulate Cyrus）。
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这种效应的精确性主要体现在两个方面，一个是被刺激的区域相对较小，另一个则是刺激所引发的感觉十分清晰。这种精确性可能会让我们想象我们的脑中有一小块负责这些感觉的区域。哲学家帕特丽夏·丘奇兰德（Patricia Churchland）略带戏谑地指出，这一结果可能意味着研究人员找到了一个“感知不祥的威胁并鼓起勇气的模块”。[83] 事实上，这些神经元还会参与到各种各样其他的意识状态中，但它们的活动模式和相互联系会随着特定的状态而变化。这些惊人的结果提供了越来越多的证据，证明我们的意识体验和脑活动是一回事，并表明脑是如何工作的这个巨大的谜团终将被解开。正如丘奇兰德指出的那样：
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甚至在本世纪，部分哲学家仍然持有一些堂而皇之的观点，例如，认为意识不可能是人脑的一种属性。非常幸运的是，对于所有这种哲学家式的摆手否认，回应的方法很简单：向人脑的mACC区施加几毫安的电流就可以使人产生复杂的级联感觉，而停止施加电流感觉就会消失……就我们目前所知，非物质的灵魂不会对毫安级的电流做出反应。[84]
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就目前而言，没有任何人工刺激能持续创造出一种实际上完全是幻觉的东西，从而改变一个个体感知的各个方面。迷幻药能导致意识状态的改变，包括让人看到不存在的东西，但它们的影响是全脑层面的，而且用药结果是非常不可预测的。在现实世界中（而不是思想实验的世界中），我们仍然无法通过人工手段持续地诱导出意识体验。不过，这一时刻即将到来。
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