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大脑传 [:1700672996]
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大脑传 第15章 意识：1950年至今
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2005年，《科学》杂志的编辑们提出了125个尚未解决的科学问题，他们认为在未来的几十年里我们有很大的可能解答出这些问题。排在第1位的是“宇宙是由什么构成的？”，“意识的生物学基础是什么？”紧随其后。[1] 16年前的1989年，英国心理学家斯图尔特·萨瑟兰（Stuart Sutherland）却没有这么乐观：“意识是一种令人着迷但又难以捉摸的现象，我们不可能具体说清楚它究竟是什么、它有什么用或者它为什么会进化出来。关于这个主题，目前没有什么值得一读的文章。”[2][3]
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1989年至2005年这段时间很短，科学界看待意识的态度却发生了如此深刻的转变，这反映出的是对意识重新燃起的兴趣。致力于回答这个问题的著作现在已经有成百上千部，关于这个话题的TED演讲也获得了数百万的浏览量。自萨瑟兰发表他的观点以来，科学家已经发表了超过1.6万篇标题中包含“意识”一词的论文。然而，对于脑是如何产生意识的，在某些领域甚至对于脑能否产生意识，科学界都还没有达成一致意见。[4]
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人们经常指责弗朗西斯·克里克是这种兴趣大爆发的罪魁祸首。在萨瑟兰撰写他的文章的时候，克里克主张研究者应该寻找他所谓的意识的神经关联因素——那些与意识相关现象关联的神经元活动模式。尽管克里克的学术雄心帮助塑造了对意识的现代科学研究，但对这个主题的讨论事实上从来就没有停止过。[5] 对这个问题最早的集体探索发生在1953年8月，当时包括埃德加·阿德里安、唐纳德·赫布、卡尔·拉什利和怀尔德·彭菲尔德在内的20名科学家在加拿大魁北克省的一个小木屋里举行了一个为期5天的研讨会，主题是脑的机制与意识。[6] 4年前，人称“蒂德”的霍拉斯·马古恩（Horace ‘Tid’ Magoun）取得了一项突破性成果，这项研究成了这次会议的焦点。在这项研究中，马古恩发现用电刺激一只被麻醉的猫的脑干可以诱发猫清醒时所表现出的脑电图变化。[7] 既然脑电图可以被操纵了，那么科学家似乎就拥有研究意识本质和定位的方法了。
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然而，在一场颇具预言性的开场演讲中，马古恩警告他的同行：“当回顾我们在20世纪中期的努力探索时，未来的研究人员可能会摇着头表达他们的同情，因为有各种迹象表明，意识的神经基础是一个不会很快就能解决的问题。”[8] 将近70年后的今天，我们依旧不理解意识的神经基础，也没有迹象表明答案即将出现，尽管《科学》杂志持乐观态度。如果蒂德能知道这些，或许会感到好笑。在魁北克研讨会讨论的问题中，有两个关键问题：脑活动是局域化分布的，还是分散式分布的；意识的物理关联因素有何种重要性。自那以后，尽管出现了大量的技术创新，但在我们试图理解脑的漫长努力中，这两个问题仍然是科学界关注的焦点。
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在魁北克的会议上，彭菲尔德给出了一些关于脑功能定位的令人信服的证据。他告诉与会者，对大脑皮层的电刺激可以激发类似梦境的状态或者引发身体的运动。但正如彭菲尔德所描述的那样，尽管患者的身体会在运动皮层受到刺激时做出动作，但患者总是说这“不受自己意志的支配，或者违背了自己的意志”。不仅如此，彭菲尔德激发出的这种体验也不像“在日常体验中看到或感觉到的东西”，而是更像梦境。如果脑中确实有与意识直接相关的区域，那么刺激这些区域产生的效应就不该是这样的。[9]
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在某种程度上，这个结论并不令人惊讶。那次会议上的大多数发言者都认为，意识是全脑神经活动的某种整合产生的功能。正如斯坦利·科布（我与他没有亲戚关系）在前一年所陈述的那样：
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整合本身是一部分功能与另一部分功能之间的关系，这便是心智，它产生了意识现象。不可能有意识的中枢。意识没有一个具体的位置。它是一系列复杂环路中使心智得以运行的神经冲动流。[10]
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会议上介绍的这些新的脑电图技术和外科干预手段似乎使研究者有可能找出这种整合发生的关键位置。但一个根本性的问题仍然存在。正如法国生理学家阿尔弗雷德·费萨尔（Alfred Fessard）指出的那样，关键问题在于这种整合有多大程度的定位化，我们应该把它看作“集中的还是分散的，是特异地集中在某个小范围限定的脑区中，还是广泛地位于各种神经结构中”。[11] 随着魁北克会议的继续，与会者对脑电图作为一种意识状态及其定位的测量方法的信心甚至也开始消退。一贯持怀疑态度的拉什利指出，对于脑电图是如何与神经活动模式或者意识状态相关的这个问题，科学界还没有搞清楚。这迫使热衷于推广脑电图技术的理查德·荣格（Richard Jung）承认，“在脑电图的形式与意识或感知的状态之间，没有绝对的相关性”。[12] 彭菲尔德在会议结束致辞时承认，他完全不知道神经活动是如何转化为思维的：“这是一个根本性的难题。生理学和心理学在这里正面相遇。我们离彻底理解这个问题还很遥远，一个人的生命太短暂了！”[13]
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然而，这个难题仍然有望被解决。赫布在魁北克会议上概述了一种科学方法，这种方法后来被证明产生了极大的影响力。40年后，克里克也独立地提出了这种方法。赫布在会上指出：
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对于我们能想到的人类所知、所感和所做的一切，我们不应该试图设计出一种足以解释这一切的理论。对于难题的各个方面，我们应该致力于解释那些可能有机会解释清楚的方面，而不是去担心理论是否在某些方面不足以涵盖这个系统的所有已知特征。[14]
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并不是每个人都认为意识是由神经元的活动产生的。1953年早些时候，约翰·埃克尔斯出版了著作《心智的神经生理学基础》（Neurophysiological Basis of Mind ）。在这本书中，他追随自己的博士导师谢灵顿，提出心智是一种非物质实体，只是以某种方式与脑相互作用，这事实上是在重复3个世纪前笛卡儿二元论的观点。[15] 埃克尔斯的观点在成书前已经于1951年发表在《自然》杂志上，他当时提出假说，认为大脑皮层神经元的密度在某种程度上使它成为一个探测器，能探测到非物理性的现实：“由于活跃的大脑皮层具有这种独特的探测功能，时空上的‘影响力场’得以发挥作用，而心智通过运用这种‘影响力场’与脑建立联络。”[16] 埃克尔斯认为，念力（psychokinesis）和其他可能存在的超感觉能力“相当重要”，为他的观点提供了支持。
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对于埃克尔斯提出的方法，其他科学家显得并不热情。他在《自然》杂志上发表的那篇论文——不是《自然》杂志愿意宣扬的论文——只被引用了10次，引用者大部分都是历史学家。在1953年魁北克会议进入尾声时，霍拉斯·贾斯帕（Horace Jasper）接受了将心智与脑活动联系起来是存在困难的这一点，然后尖刻地总结道：“埃克尔斯博士试图通过离开物理世界和进入精神世界来获得这个问题的答案。”[17] 埃克尔斯是一名虔诚的天主教徒，曾与哲学家卡尔·波普尔共事过一段时间。他终生都是二元论者，不过曾多次改变自己观点的细节，以同样斗志满满的笃定态度提出了一个又一个后续版本。[18]
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在与埃克尔斯同时代的最伟大的人物中，有一位最终也持有类似的观点。怀尔德·彭菲尔德的整个职业生涯都建立在一个假设之上，那就是“最高级中枢的活动与精神状态是同一个东西，或者说是同一个东西的不同方面”。[19] 然而在他于1975年去世前不久，彭菲尔德说：“为了单纯以脑活动为基础来解释心智，我努力了很多年，最后我得出的结论是，如果我们采纳我们的存在由两类基本元素组成的假设，事情就会简单得多（也更加符合逻辑）。”彭菲尔德的理由是，“尽管有了新的方法，如使用电极刺激、对清醒患者的研究以及对癫痫发作的分析，目前仍然没有充分的证据表明单凭脑就能实现心智的功能”。[20] 但仅仅因为暂时还没有针对意识的解释，并不能得出盛行的唯物主义框架是错误的这样的结论。
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20世纪50年代，随着吉尔伯特·赖尔的著作《心智的哲学》（The Philosophy of Mind ）的出版，具有哲学头脑的心理学家（和有心理学头脑的哲学家）开始关注意识的本质。1956年，牛津大学心理学家乌尔林·普雷斯（Ullin Place）提出，意识是脑中的一个过程的观点是一种“合理的科学假设”，并坚持认为单单从哲学的角度去否定这一假说是不合理的。[21] 3年后，澳大利亚阿德莱德大学的哲学家杰克·斯马特（Jack Smart）发展了普雷斯的观点，为一个生命力长久的猜想奠定了哲学基础，这个猜想认为，意识和脑过程是同一件事情的不同方面。[22]
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鉴于正面解决这个问题十分困难，学界对意识的科学兴趣开始减弱，以至于美国心理学家乔治·米勒（George Miller）[23] 在1962年提出，“我们应该把‘意识’这个词禁用一二十年”。[24] 不管米勒提出建议时有多严肃（他在他的书中使用这个词超过了80次，包括专门用一整章来探讨这个问题），在第二年发表的一篇关于脑功能的重要综述中，综述作者回顾了超过1000篇科学论文，但设法避免了使用“意识”这个术语。[25] 虽然没有提到这个词，但根本的问题仍然存在。综述强调了一系列令人震惊的研究结果，它们从根本上挑战了我们有关人脑工作机制的观点，并且至今仍然令人深感困扰。
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20世纪中期，精神外科的流行主导了美国精神病学领域，这造成了不少灾难性的后果，比如可怜的亨利·莫莱森的案例。但影响还不止于此。在一些患者中，只需切开连接左右脑的结构——胼胝体，就可以让严重的癫痫得到缓解。患者的情况通常会有显著的改善，没有任何明显的不良反应，这导致人们认为胼胝体只是某种结构性元素。[26] 然而，罗杰·斯佩里（Roger Sperry）在20世纪50年代开展的动物实验表明，如果脑的这部分被切断，就会发生极其怪异的事情。
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1956年，斯佩里的学生罗纳德·迈尔（Ronald Myer）研究了猫的视觉学习，探索了一个众所周知的事实——左侧视野的视网膜信号会投射到右脑半球，而右侧的信号则投射到左脑半球，这使仅向脑的一侧呈现一个视觉刺激成为可能。迈尔的研究显示，如果一只猫的胼胝体被切断，它的表现乍看起来仍然显得相当正常，但当他用一种非常特殊的程序来测试猫时，异常就显现出来了。迈尔发现，如果首先训练猫基于左侧视野的刺激执行一项任务，然后再在右侧视野进行测试，猫会表现得就好像它从来没有接受过训练一样。与正常的猫不同的是，胼胝体被切断的猫的左脑半球不知道右脑半球学到了什么。胼胝体的存在使各种习得的信息能从一个脑半球传递到另一个脑半球。在胼胝体被切断的动物（斯佩里形象地将它们称为“裂脑”动物）中，这种传递就不可能发生。1961年，斯佩里总结了他的发现：“因此，裂脑猫或裂脑猴在很多方面都是一种拥有两个独立脑的动物，它们可以同时使用或交替使用这两个脑。”[27]
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这真是相当令人惊叹。与感知和学习相关的脑活动既不特异定位于某个特定的位置，也不依赖于整个脑的活动。感知和学习的能力可以平等而且独立地存在于脑的每一半中——脑可以作为一个或两个不同的神经中枢。
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斯佩里1961年的论文中隐藏着更广泛并且令人不安的暗示。他没有提到人的胼胝体被切断后会发生什么。
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1961年的澳大利亚报纸漫画，解释了动物裂脑实验。图中对眼罩使用的描绘并不准确
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不到一年后，在斯佩里的另一名学生迈克尔·加扎尼加（Michael Gazzaniga）的努力，以及一位名叫WJ的48岁男子（患有严重的癫痫）的热心帮助下，这个问题得到了令人惊骇的答案。[28] 一定程度上由于这项工作，斯佩里在1981年与休伯尔和维泽尔一起获得了诺贝尔生理学或医学奖。[29]