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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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1995年，哲学家大卫·查尔默斯（David Chalmers）对他所谓的“简单问题”和“困难问题”做了区分，将各界的注意力集中到了与意识相关的各种问题上。查尔默斯的“简单问题”涉及对现象的解释，比如注意、控制、分类等等（神经科学家可能不会同意解释其中任何一项是“简单”的事），而“困难问题”则是为什么我们能够体验我们体验到的一切。他说：“人们普遍认为经验于物理基础中产生，但我们对经验为什么会产生以及是如何产生的还没有很好的解释。为什么是物理过程产生出丰富的精神生活？这在客观层面上似乎不合理，但事实确实如此。”[85]
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查尔默斯没有强调任何300多年来没有得到认可的东西。一方面，这种重新命名的巧妙做法得以将问题分解成不同的元素。另一方面，正如克里克所警告的那样，哲学家与科学家奉行的是不同的准则。查尔默斯是支持意识的非唯物主义解释的几位现代哲学家之一，他声称意识不遵循宇宙的物理定律，还说如果我们想要理解它，就必然需要新的物理定律。这种可能性虽然在逻辑上不能被排除，但除了我们因为当下的困惑产生的挫败感和对新事物的渴望外，目前我们没有其他理由支持这一观点。唯物主义方法为我们提供了实验工具来研究诸如意识等神秘现象，并且已经让我们对意识有了一定的认知，要想让科学家放弃它，我们需要更充分的理由，比如出现了一些无法解释，并且与意识的唯物主义论的现有假说相矛盾的实验结果。这样的数据还没有出现的迹象。
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1974年，托马斯·内格尔（Thomas Nagel）发表了论文《成为一只蝙蝠会是什么样？》（What Is It Like To Be a Bat?）。[86] 这个问题并不是内格尔首先提出来的，但这篇论文成了哲学界对意识研究的科学方法这一领域的另一个贡献。内格尔强调，各种生动的主观体验（这些感觉的哲学术语是“感受性”[87] ，比如看到一个红色浆果的体验）是你作为你（或者作为蝙蝠）所固有的。他认为想要知道另一个个体（无论是蝙蝠还是人）的内在感受是不可能的。虽然这个问题令人震惊，但除了让对这一切复杂性感到恐慌的人想要放弃外，内格尔论点的科学含义并不清晰。[88] 内格尔最近还预言，要想取得进展，我们将需要“一场至少和相对论一样激进的重大概念革命”，一场非唯物主义的革命。[89] 对于我们应该在何处寻找这样的新理论，如果没有方向指引，尤其是没有明确的实验证据证明它的必要性，这一切就没有多大帮助。
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这些观点事实上是在坦承绝望，因为比起我们对脑活动如何产生意识的了解，我们对猜想出的非物质实体或者推测的物质的反常状态，以及它们如何与物质世界相互作用的了解，甚至更少。没有任何实验证据直接支持对心智的非唯物主义解释。最重要的是，在唯物主义的科学方法中，包含着一个从原则上可以通过实验来解决问题的研究理念，而任何其他方案都没有。但查尔默斯一直告诉科赫，“任何经验的事实、生物学上的发现或者数学概念上的进步，都不能说服他相信这两个世界之间的鸿沟是可以逾越的”[90] 。[91] 如果这确实是查尔默斯的立场，那么我不确定两派学者间是否真有什么实质性的内容可以交流。
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在过去的30年间，科学家们加强了对意识问题的研究。但“困难问题”仍然很困难，除了像利贝特的观点那样认为意识是一个假定前提，因此不存在问题外（这也是一些哲学家的立场），这些问题在很大程度上仍然没有被解决。[92] 对于那些试图从严格的唯物主义观点来探究这个问题的人来说，物理和心智现象之间的鸿沟仍然存在，而且与18世纪的莱布尼茨以及100年后的埃米尔·杜布瓦-雷蒙和约翰·丁达尔面临的同样巨大。但存在鸿沟并不意味着鸿沟之上无法架起桥梁。
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赫布和克里克先后提出了如何科学地研究意识的见解：专注于精确的、可解决的问题。然而在过去10年左右的时间里，这似乎或多或少被遗忘了。这一领域的许多理论工作都转向了思辨——力求描述关于意识的许多或大多数方面，而不是去解释一个易于驾驭的方面。虽然有许多不同的方法能将意识理论化，但目前的科学方法主要有两种，不过两种都没有被广泛接受。
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法国神经科学家斯坦尼斯拉·德阿纳（Stanislas Dehaene）和让—皮埃尔·尚热（Jean-Pierre Changeux）以伯纳德·巴尔斯（Bernard Baars）的思想为起点，发展出了全局神经元工作空间理论（global neuronal workspace theory）。根据这种理论，当多个脑系统可以获取信息时，特别是通过轴突遍布各个脑区的神经元的活动获取信息时，意识就产生了。[93] 德阿纳无意间使用了一个古老的比喻来说明这一点：“意识不外乎是在皮层神经元的密集交换机上灵活循环的信息而已。”[94] “不外乎是”在这句话中一笔带过了很多信息，而且这个理论并没有解释为什么灵活而密集的信息循环会导致意识的出现。最后，意识似乎是一个假定的前提。这可能是对的，但作为一种解释，它似乎不够令人满意。
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另一种方法被称为整合信息理论（integrated information theory），是由朱利奥·托诺尼（Giulio Tononi）、杰拉德·埃德尔曼（Gerald Edelman）[95] 和包括克里斯托弗·科赫在内的许多合作者共同发展起来的。[96] 这是一种复杂的数学方法，涉及一系列与经验基本属性相关的并且用数学方式表达的公理以及一组假设，这些假设描述的是这些公理的物理基础的组织方式。[97] 根据这个理论，意识仅仅是这些网络中所涉及的信息整合的结果，可以用连接性的程度来衡量，而连接性程度可以被量化，从而用来指示意识的程度。[98] 这一次也一样，意识和理论所选择的焦点之间的联系（在这个例子中是信息的整合）是不清楚的，就是这么简单。
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在这个领域的科学家中，虽然现在已经很少有人赞同谢灵顿、埃克尔斯和彭菲尔德的观点并公开采纳二元论的立场，但一些科学家却乐于接受最早出现于17世纪的其他一些有关心智与脑的观点，特别是认为所有物质都可能在某种程度上具有意识的观点——泛心论。（托诺尼声称，他的理论为泛心论的一些“直觉”提供了支持。其他研究人员则倾向于认为只有从单细胞生物开始的生命体才有意识。）[99] 这样做的一个巨大好处是不需要对人或者动物心智的存在做任何具体的解释，但同时又什么都解释不了，而且常常会催生无法被检验的带有神秘主义倾向的信仰。科赫就是一个例子，他认为整合信息理论中蕴含有目的论的暗示，提出物质中存在某种意识冲动，还热情地援引了耶稣会神秘主义者德日进（Teilhard de Chardin）的观点。[100] 很难想象克里克会喜欢与这样的人为伴。
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有许多关于意识的心理学理论，都与脑对世界进行解读和采取行动的方式有关，这些理论往往更关注意识的功能，而不是基本的机制性问题。[101] 特别让公众感兴趣的是那些调用量子领域概念的理论，比如数学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）[102] 的观点认为，脑中神经微管的量子效应是意识体验的核心（为什么人类与线虫的微管可能显示不同的量子效应，彭罗斯没有解释）。[103] 最近，加扎尼加也采取了量子路线，不过他的理论更像是一个通用的框架。他的理论认为，更深层的问题是决定什么是有生命的，什么没有。他把意识看作这个问题最复杂的案例，互补性的量子概念在他的理论中发挥着关键（但很模糊）的作用。[104] 对于一些人（通常是物理学家和数学家）来说，用量子方法来解释无法解释的生物学现象是很有吸引力的。部分原因是他们持有一种观念，认为如果两个现象是神秘的，那么它们就可能会有联系。然而，没有证据表明量子力学可以解释意识。[105]
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令人沮丧的是，即使两个理论看起来非常相似，许多理论家也不会研究其他人的理论。[106] 不同的理论总是各走各的路，这种令人惊讶的情况不仅有可能，而且很普遍，因为大家的想法很多，但决定性的实验结果却很少。
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这才是问题的关键所在。要让科学家相信这些理论中的任何一个是正确的，或者理论需要被摒弃抑或被修正（这或许更重要），就需要明确的实验结果。只有当研究人员最终发现了意识的神经关联因素，而理论家专注于更精确和更局部的预测时，这一切或许才会成为可能。目前，所有这些理论所做的预测都很模糊，因此在实验设计方面，它们无法提供足够的信息。[107]
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还有另一种可能（但可能性极低）的前进道路：对于一台机器能够变得有意识的可能性，全局神经元工作空间理论和整合信息理论有着截然不同的含义。“全局神经元工作空间”的明确含义是，如果一台机器拥有与脑的全局信息分布对应的环路，那么它就可能会有意识，这正是该理论的核心（德阿纳曾认为这种可能性极低）。[108] 另一方面，整合信息理论的一种解读认为，只有组织结构复杂到脑这种程度的东西，才有可能拥有足以产生意识的信息整合程度。或许在真正有意识的机器（但我们怎么判断呢？）出现后，我们能判定两者谁对谁错，但这会带来许多更重要的问题。这一切目前都只是猜测。没有迹象表明集成电路即将拥有意识。