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但在“意识”（consciousness）和“心智”（mind）两个词交替使用的情况下，人们可能最容易对此产生混淆乃至误解。这里所说的“心智”当以一种良好的功能秩序运作时，是某种高度个人化的东西，因此可以有这样的表述：“我意已决”（my mind’s made up），或“在我看来”（to my mind），或“改变我的心意”（change my mind）。但当你失去意识时，比如睡着了或者被麻醉了，没人会说你是失去了心智。正如人们在睡觉这一“失去”意识的过程中是可能保留有“心智”的；反之亦然：在极度的愉悦中，你可以“失去”心智但保留有意识——你陶醉于美酒、美女以及优美的歌剧时，虽然“失去”了心智，却依然保持意识清醒，这通常被称为“心醉神迷”（ecstatically），这个词在希腊语里表示“立于自身之外”。然而，即使当你经历着极端的情感状态，你所体验的依然是一种极其主观的、有意识的状态。因此无论心智是什么，它都必须是一种你随时可以进入的状态，但你却并不一定每时每刻都处在这种状态中。当你“放飞自我”时，心智可以被视为某种独立于意识之外的东西，但它同时必须可以用来描述你头脑中所包含的专属于你自己的个人特征，这些使你独一无二的特征，反过来也构成了你许多（但非全部）意识状态的瞬间。
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虽然理清了这些术语中的一部分令人迷惑的相关性，我们依然面临着原始意识难以捉摸这一现实。可能在下定义方面，我们最好的做法是采用一种至少在脑科学家看来最实际的方式（当然这可能会让哲学家皱眉）说：“瞧，我们都知道我们所说的意识是什么意思。”它是人们睡觉时消失的东西，它是人们被麻醉时隐藏的东西，它正是你现在所体验着的、一种其他任何人都无法分享的内在主观状态。因此我们面临一个选择：是现在就放弃（因为我们无法明确给出一个正式定义），还是继续使用这种不正式的，诉诸常识的表达？如果，就像我们正要做的这样，采取了这种更加实际的立场，我们便可以看到神经科学家在尝试理解这一切是如何发生的——这种神秘的主观性在大脑和身体中是如何运作的——这条路上可以走多远。
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解决这一问题有两种可能的方法。第一种方法，我们可以从实际的物理的大脑入手，尝试从任何我们观察到的生理过程中推导出一些有关意识的理论或模型。当然我们也可以选择第二种方法，以另一种方式开始。首先，我们构建一种有关意识的理论或模型，然后我们检验这些模型是否能解释真实的大脑。下面让我们依次尝试一下这两种策略：由实验到理论，以及由理论到实验。
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三、由实验到理论
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当我们从大脑本身出发看待意识时，摆在我们面前的巨大挑战是解释意识如何从分子、细胞和电信号这些纠缠在一起的看似无助于我们理解的生物学信息中产生。换句话说，我们要弄清楚科学家所说的意识的神经关联（NCC, neural correlate of consciousness），亦即大脑中一个非常重要的关键特征，我们可以确信它与个人的直接主观经验相匹配。正如我们将要看到的，可能的NCC可以产生于多种不同的维度，大到主流脑区和磁共振显示的神经回路，小到单个细胞以及细胞中的微小元素。但它们都有一个共同的核心基本原则：所有的意识神经连接最初都集中在某个特定的大脑特征上，不管出于什么原因，这些特征被认为是尤为特别的。之后则是在标准的实验和临床研究方案的监督下，尝试将这些特别的大脑特征与意识建立联系。例如，通过确定某些东西是否可见，或被试是有意识还是无意识。
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许多杰出的科学家都曾试图通过这种方法解决意识之谜，其中最知名的可能要数已故科学家弗朗西斯·克里克（Francis Crick）了。他最著名的贡献是于1953年破解了DNA的双螺旋结构，在那之后的几十年中，他将研究兴趣转向了意识的生物学。克里克的目标是弄清当人们看到某件事物时，与没有注意到这一事物相比，大脑中发生了哪些变化。他的理由是我们应该可以根据人们关于他们主观上是否意识到某件事的报告，推断出大脑中的变化。当个体确认某件事物确实可见时，根据直接的逻辑推理，此时我们所观察到的大脑中发生的任何新的过程，都应是意识在生理上的相关物。由此我们可以想见，克里克尤其专注于研究视觉体验，一个原因是它们更容易进行实验操作——毕竟视觉实验只要让被试睁着眼就可以了。
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将人类意识的复杂性简化至仅剩核心成分，其背后的理由是显而易见的：通过仅仅关注五种感觉之一的视觉，克里克和他的同事克里斯托弗·科赫（Christof Koch）能将问题尽可能地简化。他们的想法是将意识的核心脑机制解释为“对意识对象某一特定层面所产生的最小神经事件集合”。换句话说，他们的目标是找出一个最低限度的大脑过程，此过程能容纳意识体验且可被测量到。3
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之后，这些最小神经事件进一步在视觉系统中被确定为“与物体和事件相关的”一组特殊神经元，这些神经元本身的功能是不变的且是预先确定的——这是中枢神经系统中一种固定的特征。这种设定立刻呈现出了一个问题：大脑细胞预先组织好的机制如何反映那些转瞬即逝的意识瞬间？克里克和科赫的答案是：“为了进入意识，这一特征的某些神经活动必须超过阈值。”但真正的问题在于，关键的神经活动从未被具体确认。除此之外，如果想让这些严格固定的细胞网络完成任何超出其自身能力的事情，唯一的方法是让它们变得更加活跃且释放更多电信号（动作电位）。但如果是这样的话，对意识来说非常重要的特殊大脑属性的可能性将受到严重的限制，仅仅是一种普通的细胞活动的增加。是什么使得这种转变如此重要，好似神经元的卢比孔河[1] ？我们不清楚这一“阈值”究竟是什么，也不清楚为什么。我们同样也不知道，为什么神经元集体活动的量的改变能以如此显著的方式引发心理状态的质的改变。
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但我们真的可以通过将意识简化为某种单一的感官感觉，来对某种意识状态作出很好的理解吗？我们能将它与其他意识状态区分开吗？在精确控制情境变量的实验室里，几乎可以想象，被试注视一段很短的、固定时间的单纯视觉刺激，但即便如此，他们依然能听到主试的声音，依然能感觉到他们所坐的椅子面是坚硬还是柔软，依然可能闻到些许皮革或光滑木材的味道。换句话说，被试是用单一的意识进行多感官的整体感知，而不是将意识划分为五种类型，分别对应五种不同的感官。
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此外，克里克和科赫煞费苦心地强调，为了试图将意识（或者说其生理相关物）保持在最低水平，他们将“诸如感情和自我意识等一些更加困难的内容搁置”。然而，我们的感受和情感可能恰恰是意识以其最基本的形式表现出来的全部精髓，发出咕噜声的小猫和咯咯笑的婴儿就是有力的证明。如果要将意识完全简化到最低限度，那么也应该是将其分解为反应大脑整体状况的原始情感——尖叫、哭泣或傻笑，而不是单一、孤立的视觉，随意、单独地漂浮于其他所有事物之上。
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然而，抛开这一点异议不谈，仅仅通过比较当你看到某些事物时的情境和你没有看到那些事物时的情境，也能让我们有所收获。现在，我们将探索脑损伤患者的特殊意识状态，即他们在不同情况下对呈现出的刺激所做的反应。通过比较某种特定脑损伤患者所做出的反应与正常人反应之间的差异，科学家可以推断哪些脑区对意识的影响最大。例如，连接大脑两半球的纤维束损伤的患者会表现为著名的“裂脑”（split-brain），正如这一名称的字面意思，大脑两半球彼此割裂且无法直接传递信息。例如，给患者右侧大脑半球展示一个苹果（通过将物体放在左侧），患者则无法说出这一物体的名字。这是因为对大多数人来说，参与语言功能的脑区大都在左侧大脑半球，因此患者即使能看到苹果，也无法准确地说出它是什么。而当把苹果放在患者右侧时，苹果的图像被投射到左侧大脑半球，患者这次便能说出其正确的名称。4
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另一类被神经科学家广泛关注的神经疾病是“盲视”。这种疾病的症状是患者在其视野中有一片盲区，因而对放置于盲区内的物体“视而不见”。5 有时盲区扩大至整个视野，会导致患者完全失明。但奇怪的是，心理学测验却显示患者的大脑已然对这些位于盲区中物体的视觉信息进行了记录和加工处理。例如，那些患有“盲视”的患者即使主观上并不能觉察自己看到了飞来的球或扔球的人，但经常能接住扔向他们的球，就像装了自动驾驶仪一样。
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然而这里有一个大大的“但是”。研究脑损伤患者的问题在于，尽管对这些病症的研究可以帮助我们深入了解某个特定患者所经验的某种奇异的意识状态，包括其性质或内容，但我们仍然无从得知这些意识最初是如何产生的。毕竟，被试在整个实验过程中都保持着意识清醒。
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那么我们再一次回来研究健康被试，而这次我们仅仅是要观察意识的转变。一些神经科学家居然把意识视为注意的同义词6 ，但二者并不相同。例如，你可以在没有意识到的情况下就注意到了某些事物。7 当一张照片快速而出人意料地闪过时，即使人们没有时间记住其中的细节，但他们依然可以大概说出照片的内容。8 事实上，在不去注意画面所包含的具体细节的情况下，要抓住一幅画面的“主旨”似乎只需要千分之三十秒（三十毫秒）。同样地，你也可能在没有注意的情况下对某些事物有了意识。即使某人正在关注一些其他目标，他们仍然能够分辨出周围场景的特征，如场景中是否包含了一只动物或一辆汽车9 ，又如一张面孔是男人还是女人10 。
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这些发现本身是有趣的，也可能有其内在的合理性，但它们仍不能阐明这一基本的问题：如何理解从无意识状态（麻醉或睡眠）真正转变到具有那令人着迷的主观内在体验的意识状态。可以确定的是，裂脑和盲视患者（或是正常志愿者在实验条件下被有效地诱导出这些症状时）确实是保持着连续的意识。但我们希望探索的是潜藏在表象之下的问题核心，而这问题的关键却依然在嘲笑着我们的无知。要记住，不及物动词短语“具有意识”和及物动词短语“意识到某物”，二者不可互相替换。
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然而，对比被试看到物体的瞬间与没看到时分别所对应的脑内事件，这一策略依然是科学家们用来研究意识的普遍方法，健康个体和脑损伤患者都是他们的实验对象，毕竟扫描脑成像技术已经成为主流。比如说，只有在对特定物体进行“有意识的”视觉体验时，大脑视觉通路后段才会在脑成像中凸显出来。11 但归根结底，当知道了某个特定脑区与某种特殊的意识体验相对应并在脑成像中凸显出来时，我们又能真正从中推导出多少内容呢？毕竟，一个相关的东西可能是原因，也可能是结果，也可能二者都不是。大脑活动的脑区和主观体验之间真实的关系仍远没有明确，并且依旧无法解释。
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任何人不经意间望进肉店的窗户，都能看到不同哺乳动物的大脑在大小、形状以及外观上存在差异，但用肉眼就能很容易看出，它们由不同的区域组成并且有着相同的基本解剖结构。那么这些分明的脑区中，是否有哪个脑区就是意识本身在大脑中的“中枢”呢？毕竟，我们很乐于认为大脑由负责不同功能的、独立的“中枢”组成，因为如果是这样，那理解大脑的工作原理就容易多了。正是由于这个原因，在19世纪初期，颅相学（phrenology，这个词在希腊语里的意思是“心灵的研究”）这门“科学”才会盛极一时。白色瓷制头盖骨上布满黑线画出的矩形区域，内有精确标签，写着诸如“爱祖国”和“爱儿童”——这提供了一种模板，通过对个体大脑的凸起进行评估，以此了解个体某种人格特质的强弱。
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现如今，神经科学家很清楚这只不过是一种诱人的简单化概念，事实上任何心理功能都没有这样的“核心”区域，更不用说意识了。有两个充足的理由来驳斥这种观点。首先，如果说大脑是由互相独立的迷你大脑组成，这本身就没有什么意义。当我还是个孩子的时候，我经常读一本名为《麻脑壳》（Tee Numskulls ）的连环画，12 它讲的是一群名叫“麻脑壳”的小人儿生活在一个人脑袋中的故事。他们每个人都有各自的工作。比如说，有负责清理鼻子的部门，也有某种类似司令部的部门，负责管理的“麻脑壳”在里面打电话给他的下属发布命令。我现在依旧能回忆起，卡通大脑中不同“麻脑壳”的房间都由墙严格地分隔开，房间与房间之间的门也都关闭着。在某种意义上讲，当某些人谈论大脑中的“中枢”时，他们对意识进行的定义可能不经意间和这本简单的漫画如出一辙。试想一下：如果大脑确实以这种方式工作，那我们又必须知道在“麻脑壳”的脑袋里有着什么。“麻脑壳”的脑袋里可能住着“小麻脑壳”吗？而在“小麻脑壳”的脑袋里又住着“微麻脑壳”吗？以此类推。当然，用这样的方式我们仅仅是让问题变得越来越“小”，而不是解决它。
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无论怎样，通过半个多世纪的研究，我们现在已经知道大脑不是那样工作的。拿视觉来说，至少有30个不同的脑区参与视觉体验。13 这有点像管弦乐队中不同的乐器，或是一种包含有非常复杂的配料的高级食谱 。每个脑区确实有其自身特殊的功能，但每个脑区都参与整体的功能。整体的功能大于每个部分功能的简单相加，这个整体就是那一瞬间的意识体验。
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即便如此，人们仍有一种执念，认为意识肯定以某种方式与位于大脑表层的大脑皮层（以拉丁文中的“树皮”命名）有所关联。之所以有这种执念，是因为在进化中，这部分脑区是最后才演变出来的，并且在智力日益复杂的物种中，该脑区在大脑中也更加明显。此外，似乎单是大脑皮层的失活便足以导致意识丧失。14 因此如果这就是问题的全部，那我们可以简单地说，维持意识状态所需要的就是一个联系其他脑区进行运作的完好的大脑皮层。这种观点太模糊了，因此对我们并没有什么帮助，毕竟最重要的不是大脑皮层本身，而是大脑必须同时保持完整。
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不把解决意识问题的全部希望都寄托在大脑皮层上，另一原因来自一项约70年前进行的研究。加拿大神经外科先驱维尔德·彭菲尔德（Wilder Penfeld）认为大脑皮层对于意识体验可能并没有那么重要。这一另类的提议以对750名在清醒状态下接受大脑皮层部分切除术的患者所进行的观察为基础，结果发现750名患者意识的连续性并未受损。15 此外，最近又有一种观点得到了研究的支持，即对于意识来说大脑皮层并不是必不可少的。支持这一观点的研究是针对先天无脑畸形或积水性无脑患儿所进行的——这些患儿在出生时就有着包括大脑皮层在内的大部分脑区的阙如。对患有此类病症的儿童，在其生长和发育期间使用标准神经测验进行评估，结果发现他们依然可以表现出觉醒和意识的迹象。16 最后，即使大脑皮层完好，癫痫患者在“失神”发作时依然会表现出意识丧失。17 换句话说，大脑皮层不可能是意识的所在地。
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当我们观看监测麻醉效果的脑成像数据时，就会发现任何试图将意识定位在某个特定脑区的研究项目都存在另一个明显的瑕疵，即在任一时刻，个体的第一手体验都涉及许多脑区。假设确实有一个单一且独立的意识中枢，那么便可以预见，如果我们要麻醉某个人，使其丧失意识，那我们仅仅需要使“意识中枢”这一特定脑区显著失活便可。但事实并非如此，针对人类志愿者的脑成像研究显示，当某人经历麻醉过程时，没有哪个特定脑区单独停止活动，而是全脑普遍停止活动。18 在手术中，随着麻醉剂开始起效，全部脑区都会被麻醉。
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随着医学科学的进步，对真实大脑本身进行更加直接的侵入性检查得以可能，这必然会使颅骨突起和微妙的心理特性之间本就不太可能的颅相学联系变得更不可信。然而，这种过于简单的颅相学推论依然能在其后的临床解释中产生一些影响。随着医学的发展，临床医生越来越擅长使患者存活，即使是那些遭受了严重脑损伤的患者，如枪伤、脑外伤、脑中风。不幸的是，这导致特殊神经综合征在当下依旧很常见。但某些错误的颅相学观点依然会不时地溜进我们脑中，将缺失的“功能”与损伤的脑区联系在一起这种观点对科学家依然很有诱惑力。五十多年前一位心理学家强调过这一推论方式的缺陷：如果你从一部无线电接收机（当时这样称呼，亦称收音机）上拿掉一个电子管之后，这个设备便开始鸣叫，那么你也不会说这个电子管的功能是抑制呜叫。19 可以肯定的是，如果我们关注的脑区出现了问题——就像这个老旧的电子管出现问题会导致无线电接收机整个系统受损——我们不能单纯从结果中反推出这个电子管或特定脑区在整个系统中的作用。20
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尽管对该问题的理解取得了上述进展，但在神经科学研究中，人们对研究不同脑区潜在意义的热情却丝毫没有减退。我们现在认识到，三十多年前有关功能损伤的早期研究提供了一条线索，让人们把不同的脑区与特定的功能问题联系在一起。然而，由于20世纪80年代以来在非侵入性脑成像技术上的巨大飞跃，我们现在已经可以运用健康志愿者进行研究，以此明确人们在做出某些特定行为时，哪些脑区正在进行工作。如今，当我们观看一张脑扫描图时，我们或许可以清楚地看到在一片灰色大脑的背景下某些大脑区域有明亮的斑点，或可能是五颜六色的阵列，其中一个亮点是白色的，阴影则可能是黄色、橙色、红色或表示低激活程度的紫色。面对这些令人印象深刻的美丽图案时，重要的是要记住：这些图片虽然为我们敞开了一扇观看工作中大脑的窗口，但是 在时间上有一定的延迟，并且缺失了大量有关大脑活动的重要信息。真正的问题源自对图像的解释。脑扫描技术的时间分辨率通常是秒级，而动作电位（活跃脑细胞的通用电信号）则有一千倍以上的速度。因此，我们可以把脑扫描技术比作那些维多利亚时代的暗色照片，这些照片可以精确地记录下静态、无生命的建筑物，但不能同时记录下任何人类或动物，因为对于捕捉其画面所需的漫长曝光时间来讲，他们移动得太快了。诚然，这些建筑物是真实存在的，正如脑扫描中一个处于稳定状态的肿瘤，或是中风后遗留下的永久性病灶也是真实存在的，但实际上它们只构成了整个图像的一小部分。
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一些锲而不舍的科学家21 在其研究中声称，如果在整个大脑皮层范围内关注刺激应答的空间模式，那么“破译”脑成像所包含的信息是可能的。然而，“破译”这一词语恰恰是一种误导。从本质上说，一种密码是一种格式，它总是需要被翻译回原本的内容，并且为了使密码的存在有意义，密码与其原本内容必然具有非常大的差异。比如说，除非你知道摩尔斯电码的规则，否则那些点和划的组合便毫无意义——只有当你知道其中的规律，才能将其解译成原本的内容。相反，即使主观心理状态确实与摩尔斯电码那些点与划相似，它们也无法转换成空间分布式的脑活动，反之亦然。事实上，主观心理状态只是这些脑活动的关联物。在脑科学中，甚至连一个因果关系的框架都没有，更不用说能破译二者之间转换关系的密码规则手册了。22 仅仅知道事情可能在哪里 发生，并不意味着你就知道了事情是如何 发生的，尤其是当这个事情非常不明确，而捕获到它的时间窗比实际时间慢两到三个数量级。
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