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令我们吃惊的是，在极高的气压（32个大气压）下，当麻醉状态被逆转时，脑切片中的集合变大了很多（见图3），表明更大量的神经元集体活跃起来。37 这些结果也证明了，高压条件确实 会对特殊的脑现象（集合）有实质影响。相应地，它也是某种意识的神经元关联的合适候选：极大地修改意识状态的实验条件，也会极大地修改特定脑区的集合。38，39 下一阶段的任务，是在更自然的设置中测试麻醉剂的效果。
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图3：在正常气压（上图）和高压（下图）下，运用光学成像，得到大鼠脑切片海马区产生的集合的荧光图。信号振幅代表活跃程度。在高压条件下，集合范围更大。在不同气压条件下，一个小范围组织随时间变化的反应如右侧图所示。40 （彩色扫描图请见彩插3）
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于是，我们研究了麻醉剂对活体大鼠的影响。虽然是间接的，但我们记录的是对大脑整体的影响——实际上是对整只动物的影响。由于光学成像的侵入性特质，显然，在全部实验过程中，要对动物进行外科麻醉。但是，多亏了麻醉效果的分级特性，我们能够比较浅层和深度外科麻醉的效果。结果表明，在浅层麻醉条件下，鼠脑产生的集合比深度麻醉条件下的面积更大。41 随着麻醉程度的加深，皮层上集合的尺寸变小了。
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图4：在浅层（A）和深度（B）麻醉条件下，刺激大鼠胡须引发的集合。45 注意，浅层麻醉时，强烈激活后出现了反弹性的抑制。但深度麻醉时，降低激活后并不会产生这种效应。右上角显示了刺激开始后的时间，注意第二行和第三行中时间间隔的变化。比例尺：500微米（彩色扫描图请见彩插4）
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此外，浅层麻醉下产生的集合很快被抑制了活性的反弹窗口所限制（图4），也许为了确保集合在清晰的背景下仍然能作为更清晰的信号出现。一旦麻醉程度加深，这种效应就不见了，很可能是因为它需要大脑整体的相互连接才能起作用。
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最终，或许可以预见的是，在浅层麻醉条件下，产生集合的速度更快。在这里我们再次看到一种持续的效应，正如我们在切片实验中看到的一样。在深度麻醉时，偏转大鼠胡须产生的集合现在能保持更长时间了，再次和切片实验中的结果一致。但是这次是在完好的皮层上，我们看到麻醉似乎延长了集合的时间，令它的持续时间明显变长，这可能会阻碍进一步形成其他的集合。
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因此我们得出的结论是，神经元集合以某种方式，与意识及意识丧失相联系。理由如下：首先，麻醉剂比止痛药对它们的影响大；42 其次，它们都对高压这一条件敏感，而高压能够逆转麻醉；43 最后，它们反映了不同深度的麻醉状态。44 试图把这三个不同的实验结果拼凑起来解释麻醉剂的作用，似乎有点太早了。让我们等到这一天结束，收集更多观察结果，再看是否能得出一些全面的理论吧。但是就目前而言，我们至少能看到在不同条件下，集合的工作情况。这是一种真实存在、自然发生的现象。同时，鉴于它们快速而短暂的时间范围、广阔的空间范围、持续多变的性质，以及对改变意识的处理的敏感性，都可以在我们的“购物清单”上打勾了。话说回来，当然还没有证据表明，这个大脑信息处理的水平确实可以作为衡量意识程度的一个好的指标。
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集合的动力学特性与麻醉剂的影响可能相关，但是要说二者的联系决定了我们是否有意识，还远远不够。尽管如此，麻醉师布莱恩·波拉德（Brain Pollard）及其在曼彻斯特大学的团队46 已经自主研发了一种技术，能够进一步验证集合与意识之间的联系，这种技术叫作“诱发反应的功能性电阻抗断层成像”（Functional Electrical Impedance Tomography by Evoke Response，简称fEITER）。用电刺激大脑，然后监测穿过头骨的结果（电阻），时间分辨率是VSDI的两倍，也就是约500微秒！47 我们无法将电压敏感染料的光学成像直接用在意识清醒的人身上——甚至用在失去意识的人身上也不行，而波拉德的方法打开了人类神经元集合可视化的新可能。
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还有一点要弄清楚：我认为在大脑中，大规模神经元集合的瞬时结构，与每时每刻不同程度的意识有关。如果这个理论被证明是正确的，对集合的监控和操作将会提供一种宝贵的途径，帮助我们对此前难以研究的心理现实进行探索。我们最终能通过研究集合中神经元之间在时间和空间维度上的相关性，首次做到还原真实的脑内情况。
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意识的程度有点像把石头扔进水潭时产生的层层涟漪。试想一下，尽管阵阵微风吹过，水面已经波浪起伏，你还是把石头扔进去了，石头激起了各种清晰的波纹图案。石头本身是恒常或准恒常的物质，在任何情况下，它都是一个确定不变的物体。它不大，但激起的涟漪大小却远远超出它本身。石头是准恒常的物体，但涟漪却是稍纵即逝的。
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对我们来说非常有帮助的是，涟漪的扩散范围，也就是说某一时刻集合的范围以及意识的程度，都是由一系列不同的独立因素决定的。例如，产生集合（涟漪）的大小从这一刻到下一刻会有所不同，一方面因为触发刺激的强度不同（比如说闹钟），另一方面也因为神经元同步的难易程度不同，而这一点又取决于促进“调节性”的化学物质的利用率，这些物质主要与唤醒水平及睡眠——觉醒周期有关。然而，我们也并非仅凭原始感觉所驱动的意识过一辈子，某个瞬间产生的一个集合的最终范围，也会由其他因素决定。
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最重要的是，石头本身是存在的，投掷石头的外力和石头的大小都是具有可变性的。投掷石头的外力就是心理物理刺激的强度，而石头的大小可以被视为一种内部的、预先存在的固有网络的范围，这种固有网络会被最先激活。我们已经看到这样一个由功能上相互连接的细胞所组成的局部枢纽是神经科学的标准模式：事实上，这最初是由唐纳德·赫布在上世纪中叶提出的，后来又被“长时程增强”[6] 现象所证实，即同时活跃的细胞形成局部的、持久的固有连接，我们现在可以把这种连接想象成一种神经元石头。不过，就其本身而言，这种连接脑细胞的枢纽太过局部化，太过固定，形成时间也太慢了，无法满足我们组成意识的“购物清单”的要求。
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然而，“石头”需要有不同的大小，正是这种局部且持久的连接满足了这个要求，正如传入刺激（比如闹钟响的声音）对连接的激活需要符合激活连接的要求。那么接下来，什么才能在现象学上等价于或大或小的石头，即广泛或适中的固有枢纽呢？当我们追踪研究你的一天时，便开始探索这个问题的答案了。窗外，天边已经泛起了鱼肚白，该起床咯。
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大脑的一天 第三章 遛狗
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当你睁开眼睛，环视着你的卧室，你脑中立刻出现的想法就是你起床之后应该做什么。至少到现在你已经完全清醒了，知道自己是谁，自己在哪儿，自己昨天做了什么，知道今天是星期几。不止接下来的十二小时，甚至整个一周，你独特的生活结构将从此刻开始令人安心地展开，进入一个轮廓清晰、井然有序的图景当中。从期望在羽绒被下依偎更长时间的简单而被动的意识，发展到如此专注地指向内心，在这个过程中，你的大脑中发生了哪些变化？
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你当下所处的卧室正在被一个充满事务和会议的嘈杂的假想世界所替代，而你作为一个个体也在其中扮演着自己的角色。毫无疑问，你的意识在此前的几分钟以某种方式“深化”或“成熟”了。因此现在肯定有一些额外的因素参与进来，为这个更有意义、更加个体化的世界的形成提供了帮助，这些因素将你从单纯地沉浸此时此刻带进这个更加个人化的“认知”图景中。
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你艰难地从床上爬起来，胡乱穿上几件衣服，跌跌撞撞地下了楼。你发现在这大清早，你养的边境牧羊犬波波早已迫不及待而又欣喜若狂地等着你了，他嘴里叼着遛狗的绳子，不停地冲你摇着尾巴。现在已经没时间喝咖啡了，更别说吃早饭了，要是现在不立刻带着波波去遛弯儿，可就没法得到安宁了。但也许新鲜的空气和有节奏的步伐（机械地把一只脚放在另一只脚前面）将使你在这段时间里能进行更深刻的反思和思考。正如尼采曾宣称：“所有真正伟大的想法都产生于行走中。”
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这种观点似乎与我们通常的直觉是相反的：由于大脑的资源肯定是有限的，那么当两项任务同时进行时（比如说散步和思考），其中一项任务的表现就有可能会受到影响。事实上，这一点最近已经被证明：高强度的数字媒体多任务处理与某些大脑区域的连接减少有关。1 然而，另一种观点认为与彼此相似并竞争着相同神经资源的并行屏幕活动不同，人们有多个心智资源池，每个资源池都对应着不同的任务。当所进行的各项活动彼此完全相异时，活动之间甚至可能存在协同作用。事实证明，真实情况很可能就是如此。在自然环境中散步的一个鲜为人知的好处是可以改善注意力。因此，当人们做着把一只脚放在另一只脚前面这种完全不同于思考的行为时，认知表现确实得到了提高。同时研究表明，当被试按照自己选择的步速行走时，他们的工作记忆也显著改善。2
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此外，当谈到如何运用你的大脑时，你所生活的是自然环境还是城市环境有着很大的区别。密歇根州安娜堡市的研究者们选用了两种测量方式来评估大脑能力。3 首先，在评估注意力的任务中，被试首先听取一段长度为三到九个数字的数字串，然后以倒序的方式复述出来。此时，任务的表现取决于你的直接注意能力，因为你需要将这些数字移入和移出你的关注焦点。这是短时记忆的主要组成部分。其次，一项基于计算机的任务对三种类型的注意进行了测量：警觉注意、定向注意和执行注意，其中执行注意需要最大的控制。
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在确定运用这些心理能力的测试后，接下来便是分别测量被试在安娜堡市植物园（顾名思义，这是一个充满了树木、可以随意行走的地方）步行50分钟、行走将近3英里前后的各项指标。这些环境带来的影响被拿来与被试在安娜堡市中心的生活体验进行对比——显然，后者暴露在一个繁忙、吵闹且交通拥堵的环境中。更有意思的是，仅仅看了十分钟城市或自然环境照片的一组被试，在观看照片之前和之后也接受了相同的注意力测试。之所以将使用照片作为研究的一部分，是为了对看上去受益于自然环境变量的关键因素增加一个控制组，以此避免研究所得的效应产生于自然环境带来的不同寻常的安静与平和，而非自然环境本身。令人惊讶的是，研究结果表明无论是在自然环境中漫步的体验，还是仅仅在很短的时间里观看照片，二者都会对大脑产生显著的影响。4 那些在植物园中散步或是仅仅观看自然环境照片的被试，其执行注意的测试分数显著改善；但是那些在市中心步行或观看市中心场景照片的被试却并没有表现出相同的改善。似乎仅仅暴露在二维的乡村环境中，仅仅通过图片触发对美好环境的联想，也可以促进认知能力——大脑在任意时间点能保留下来的信息总量。