大腦的終極秘密——從獅子也有意識談起

作者：中國科學院大學教授  謝平

理性思維是意識的高級成分，但它並非人類的專利。在自然界的生存鬥爭中，人類不僅僅需要通過感覺器官去獲取外部世界的印象，還需要對外部世界的事物進行歸類、判斷與推理，決定自己對刺激的行為響應。像概念、判斷和推理這樣的高級心理活動是人類特有的呢，還是廣泛存在於自然界中的很多動物類群？下面分析一下非洲大草原的獅群在捕獵斑馬時是如何進行理性思維的吧。

1）獅子肯定認得誰是獵物（斑馬），誰是朋友（同伴），以及周圍的樹木和灌草（圖1），它們在腦子中能區別不同的事物，我們稱之為概念，雖然有些關係不甚密切的事物獅子在瞬間可能不必區分得那麼清楚，如差別細微的二種灌草（其實，沒有受過訓練的人也很難區分開來）。斑馬、樹木、灌草等就是獅子腦中的I級記憶模塊；

圖1 獅子在琢磨如何成功地圍獵斑馬

2）獅子通過長期對斑馬的行為觀察，能區分不同狀態的斑馬——掉隊的、年幼的或受傷的以及它們的奔跑速度，這也是獅子保存的關於斑馬的更複雜一點的記憶模塊（II級形態或行為模塊），獅子通過對這些經驗模塊的時空分析，推斷出這些獵物對象容易得手（我們稱之為判斷）。獅子也知道追趕到後，應該攻擊哪個部位（如頸部，圖2），這也是觀察同伴或自身經歷所形成的II級記憶模塊。

圖2獅子咬住斑馬脖子

3）獅子會根據獅群所處的位置、地形地貌、斑馬的可能逃跑路線及逃跑速度、以及自身的奔跑速度（這些都是經驗模塊以及它們組合成的情景），獅子之間通過某種信息指令進行分工合作，各自埋伏在不同的位置，在合適的時機發起攻擊，有的獅子進行追趕，有的埋伏在恰當的位置，有的撕咬……獅子的群體攻擊行為在情景的變化過程中不斷地得到動態調整……這裡面應該蘊藏了複雜的推理。當然，獅子的捕獵行為也不可能每次都能成功，有時斑馬能成功逃脫，有時反而攻擊獅子甚至能將獅子置於死地（圖3），但也不可能都是失敗。無論成功還是失敗，經歷者（獅子和斑馬）都可能形成新的經驗模塊，或豐富或修正原有的記憶模塊。對獅群來說，反覆的群體捕獵行為，會不斷豐富它們的戰略戰術，形成更有效的協同捕食模式（III級記憶模塊）。當然，針對不同的獵物，會形成相應的記憶模塊，建立不同的捕獵模式。

圖3用後腿猛踢獅子的斑馬（來源：百度百科）

古希臘的名醫西波克拉底（Hippocrates）認為，大腦既充當了意識的翻譯來指揮肢體的行動，又是身體到意識的信使。法國哲學家笛卡爾曾有一句名言：「我思故我在」，即我無法否認自己的存在，因為當我否認、懷疑時，我就已經存在！法國醫師兼哲學家拉?梅特里（La Mettrie）認為，「大腦像肝臟分泌膽汁那樣分泌思想」。

我們每個人都在真切地體驗周圍的客觀世界，產生感覺、圖像、慾望、夢境、思想、精神、信念……這就是意識。我們可以通過內省來確認這種過程的真實存在，但因為我們的體驗形成的是我們各自（意識主體）的內在感受，而我們無法準確知曉他人的感受如何，也難以猜測此刻別人正在想什麼，因此每個人的意識具有一定的主觀性、私密性、封閉性和不可預測性。

意識的一個神秘特性就是所謂主觀體驗（qualia）問題，我們每個人都知道自己對各種顏色的感覺、對冷暖的感覺、對疼痛的感覺以及我們的心情——喜怒哀愁等。人類應該具有相似的主觀體驗，但我們也許永遠無法知曉蝙蝠的主觀體驗，因為我們與蝙蝠的身體結構相差太大。

但意識又不僅僅是主觀的，因為它有客觀的存在基礎——大腦中的神經活動，因此，可以說意識是客觀事物在大腦中的主觀映射，即意識既是主觀的，也是客觀的。意識亦是創造性思維的載體。

Dennett（1969）指出，「心靈的核心特徵就是意識，這是一種看上去比任何其它的東西更為『精神性』和非物質性的『現象』」。Armstrong（1981）認為，「沒有內省意識，我們就不可能察覺到我們自身的存在，我們的自我也就不會對他自己成其為自我，我們因而可以理解為什麼內省意識會成為任何精神存在的一個條件，或甚至於任何存在的條件」。

但是，切莫認為只有意識才是我們生存的基石，因為事實上我們的很多大腦功能都是在無意識的狀態下進行的，譬如我們體內的很多生理功能——呼吸、消化乃至睡夢——都是在我們無意識的情況下自動進行的。Crick（1994）指出，「並非腦的全部操縱都是有意識的。許多心理學家相信，存在某些下意識或潛意識的過程」。

一、何謂意識？

對我們來說，意識神秘，但不陌生，因為我們經常提起它，並在不同的意義上使用它（圖4）。英文的Conscious一詞的使用可追溯至16世紀，但它起源於拉丁詞語「conscius」——「con-」表示在一起，「scio」表示知道。

1. 意識的定義

早在17世紀，英國哲學家洛克就將意識定義為「一個人對進入自己心靈的東西的知覺」（the perception of what passes in a man"s own mind）（Locke 1689）。

意識（consciousness）一直是一個模糊而有爭議的概念（Farthing 1992）。百度百科是這樣定義的：心理學意義上的意識指賦予現實的心理現象的總體，是個人直接經驗的主觀現象，表現為知、情、意三者的統一；而生物學意義上的意識指人的大腦、小腦、丘腦、下丘腦、基底核等，將視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等各種感覺信息，經腦神經元逐級傳遞分析為樣本，由丘腦合成為丘覺，並發放至大腦聯絡區，令大腦產生覺知，即意識。

維基百科這樣定義：意識是一種察覺的狀態或質量，或者是對外部目標或自身內部過程的察覺，它也被定義為直覺、察覺、主觀性、或經歷、感覺與覺醒的能力，並具有自我感和大腦控制系統（Consciousness is the state or quality of awareness, or, of being aware of an external object or something within oneself. It has been defined as: sentience, awareness, subjectivity, the ability to experience or to feel, wakefulness, having a sense of selfhood, and the executive control system of the mind）。 

圖4 十七世紀對意識的描述（來源：Wikipedia）

《哲學百科全書》（Routledge Encyclopedia of Philosophy）這樣定義道：「哲學家在四種意義上使用意識一詞——一般知識、意向性、反思（以及它專門產生的知識）和現象經驗……在一個人頭腦中的『內省意識』正是人反思（或準備這樣做）的事情。自我反省常常被認為是為了傳遞一個人的精神生活的主要知識。而經驗或其它心理只是好像一個人像是擁有它時的某個事情的『現象意識』。最清楚的例子如：像味覺和視覺這樣的感性經驗，像痛、癢這樣的體覺經驗，像一個人自己行為或感知的想像經驗，像思考『文字』或『圖像』經驗的思想流。雖然存在爭議，內省和現象似乎是相互獨立的，或可分離的」（Craig  1998）。

《第三版韋氏大詞典》（Webster"s Third New International Dictionary）對意識這樣定義道：「1）a. 對內在心理或精神事實的察覺或知覺：在一個人的內在自我中的事物的直觀感知的知識，b. 一個外部對象、狀態或事實的內在意識，c. 相關的察覺：興趣、關注——經常作為一個定語名詞來用。2）：以感覺、情緒、意願或思想為特徵的狀態或行為，在最寬泛意義上的精神，自然界中與物理的東西明顯區分開來的事物。3）：一個人或一群人在某個或某段時間中的感覺、感知、觀念、態度和情緒等心理過程的總合」。 

James（1904）說，「意識是以認識為功能的過程」。Griffin（1976）給出了這樣的定義：「每個普通人都能在腦海里想像在時空上都很遙遠的物體和事件，有關的感覺會立即湧上心頭，這就是我所指的內心體驗。……動物腦中出現的內心圖像（mental images），並被用來調控其行為，事實上給出了意識的實用運作定義」。Quine（1987）說，「我們知道意識是怎麼回事，但不知道如何科學地描述它。能夠肯定的是，意識是身體的一種狀態，是神經的一種狀態」。Edelman（2006）指出，「意識通常漂浮在我們對自然的實在論描述之上。它們是『習得之性』」。Searle（2006）通俗地將意識解釋為「從無夢的睡眠醒來之後，除非再次入睡或進入無意識狀態，否則在白天持續進行的，知覺、感覺或覺察的狀態」。

意識也被區分為取用（access）意識和現象（phenomenal）意識兩類，前者泛指與記憶或信息處理有關的意識，而後者則指與現象經驗有關的意識（Block 2008）。

有人將認識分為感性、知性和理性三類，但也有人只分為感性和知性（或理性）兩類。我傾向於將意識定義為感覺和知覺等各種心理過程的總和，而知覺是客觀事物直接作用於感官而在頭腦中產生的對事物的整體認識，是個體將來自感覺器官的信息通過組織與解釋轉化為有意義對象的心理過程，知覺包含記憶、分析、綜合、推理等理性思維過程。簡單地說，意識=感覺+知覺，或意識=感性認識+理性認識。

也有心理學家這樣來描述意識的：「我們人類意識到並可以告訴他人的事實——關於我們的思想、知覺、記憶和感受」（Carlson 2007）。Schneider and Velmans（2008）認為，「我們在任一時刻察覺的事情構成了我們意識的一部分，同時這樣的意識經驗也轉變成我們生活中最熟悉和最神秘的特性」。

關於意識，Edelman（2006）這樣說，「當你進入無夢的深度睡眠，或深度麻醉和昏迷時，你就會失去它。當你從這些狀態中恢復過來時又會重新得到它。在清醒意識狀態下，你體驗到一個整體的場景，包含各種感官反應——視覺、聽覺、味覺，等等——以及想像、記憶、語調、情感、意願、自主感、方位感，等等。處於意識狀態是一種整體體驗，你在任何時候都不會只意識到一件事情而完全排除其他事物。但是你能將注意力稍微集中到仍然為整體的場景的不同方面。在很短的時間裡，場景就會在某方面產生變化，雖然仍然是完整的，卻變得不同了，產生出一個新的場景。不同的場景體驗的數量顯然是無窮無盡的。轉換似乎是連續的，而且它們的具體細節是獨有的，是第一人稱的主觀體驗」。

但是，意識的物質性是毋庸置疑的，因為我們的意識會因大腦的結構或化學變化（如腦損傷、藥物）而改變，因此，意識必定是在一個像腦這樣的物理結構中的生物化學過程，或者說，意識是以大腦皮層樹突網路為物理基礎的神經衝動過程。

而意識又不是完全的客觀性，它具有不容忽視的主觀性，但它不至主觀到一個獨立的存在，即它決不可能逃離客觀實在而運行。其一，它依賴於經驗及留存的相關記憶，其二，它需要對客觀世界的感知能力，其三，它需要相應的生理與行為機制，譬如本能與習性。意識是一種由諸多正負反饋組成的反應體系，既包含對刺激的簡單反射，也包含系列的因果關係與複雜的邏輯推理，它是一種存在於腦中的層次化的結構模式，並具有以自我生存為目的的適應性功能。意識在低級的物質層次上可能就是一堆原子的組合模式，但在高級層次上則映射了大腦及其神經系統對外部或內部信息的一種整體性響應策略。

意識具有時間組織結構（Ingvar 1985）：我們生活在一個由過去—現在—將來組成的時間範式里。當人們有意識地察覺到現在這個時刻的時候，這種經驗不僅包含了對過去事件的記憶，也包含著對未來事件的期待，這種期待是一個包含了先前對未來期待的記憶的眾多精神過程的複合體；我們在腦海里不斷地複習預演各種規劃好的行為，在想像中審查這些行為可能導致的種種後果。臨床證據顯示，雙側前額葉皮層的損傷會導致「失去未來」綜合症，表現為漠不關心、缺乏志向和失去先見之明。

與達爾文共同發現自然選擇理論的華萊士認為，人擁有精神屬性，包括善和惡，這些精神屬性不是進化的結果，而是有其超自然的根源，即人類的精神只能以宇宙上蒼的直接介入來解釋。宗教信仰者則秉持另外的意識觀，如一些人認為「道」是一種意識，「神」是一種意識，等等。

2. 意識的特許存取

一種傳統的流行觀點認為我們每個人都擁有對自我思想的特許存取（Privileged access），笛卡爾是倡導這種觀點的典範（以「我思故我在」的名言為代表），雖然Privileged access是其理論的一個落伍的標籤。關於我們自己內心狀態的特許存取有四個特點：①不可錯性（infallibility），②全知性（omniscience），③不可懷疑性（indubitability），和④不可修改性（incorrigibility），前兩個特點針對自己，後兩個針對他人。

但行為主義者，如英國哲學家賴爾（Gilbert Ryle, 1900-1976），就堅決反對這種觀點，認為不存在所謂的特許存取，我們每個人思想的方式都是一樣的，只有通過語言和肢體行為我們才可以知道他人的思想，而對我們自己的思想亦是如此。

3. 意識的其它用法

意識有很多使用方式。當睡眠時，你就處於無意識的狀態，你想像出的情景便稱之為夢，當你醒來時，你的意識就重新恢復了。因此，每天人的生活都要經歷有意識和無意識的自然切換。當一個人要動手術時，會被麻醉而在一段時間（如幾個小時）失去所有意識。當一個人由於腦損傷變成植物人時，就會長時間甚至永遠失去了意識。

當然，失去意識並不表明動物感覺功能的完全喪失，譬如，Hubel和Wiesel曾在20世紀50年代後期發現，麻醉後的貓大腦視皮層上的神經細胞，對入射到眼內的光照模式呈現一系列有趣的反應特性，儘管腦電波顯示，此時貓處於睡眠而非清醒狀態（Crick 1994）。

意識也有更宏觀的用法。譬如，意識形態（Ideology）就是指人類群體的思想行為，是一種社會觀念的集合，包括政治、法律、道德、藝術、宗教、哲學等思想形式。

二、關於意識的爭論與迷茫

意識是神經科學、心理學與哲學的共同領域（其實三者已經是交叉的——Neuropsychology、Neurophilosophy、Psychophilosophy），因為它是一種神經反應，一種心理活動，又是物質世界中獨一無二的精神現象，因此，從各種不同的側面被解讀著，但卻難以達成共識。由於早期的心理學屬於哲學的一個分支，因此，意識也是早期哲學家討論的話題。隨著心理學從哲學獨立開來，意識也成為心理學關注的問題。20世紀中葉之後，意識問題也成為神經科學的重要研究對象。

1. 神經科學的無助

我們的意識就是通過大腦中數百億的神經細胞相互作用的結果，理論上來說，我們可以從神經科學來解析意識，主要是大腦如何感覺、記憶和思考，這需要我們去探索大腦的結構和運行方式，需要解析信息是如何在神經細胞中傳遞與整合的，亦需要解釋為什麼像腦這樣的物理與生理結構會產生意識。但事實上，迄今為止人們對大腦如何進行感覺加工都知之甚少，而對在此基礎上複雜得多的理性思維（高級意識）就更不用說了。

神經科學家認為應該存在一個能夠產生某種特定意識知覺的最小腦區或神經元集合，即所謂的意識相關神經區（neural correlates of consciousness, NCC）（圖5）。

圖5意識相關神經區（neural correlates of consciousness, NCC）是神經事件的最小單元（引自Koch 2004）

2. 哲學家的迷茫

美國哲學家John Rogers Searle說，「我有意識，是由於我覺得我是有意識的。我們可以發現有關我們自己的和我們行為的各種各樣的令人驚奇的事情；但我們卻無法發現我們不具有心靈，無法發覺心靈不具備有意識的、主觀的、意向性的精神狀態；我們也無法發覺我們沒有試圖採取自願的、自由的、有意圖的行動」（Searle 1984）。

哲學對意識的解釋亦存在巨大的爭議，可歸結為三種代表性的觀點——唯心主義（idealism）、二元論（dualism）和唯物主義（materialism）。唯心主義認為世界由意識組成，物質只是意識的一種表徵；二元論認為物質和意識獨立存在；而唯物主義認為，世界由物質組成，而意識是物理實體——大腦活動的產物，可還原為物理現象。唯心主義的觀點認為，意識是物質的唯一內在性質，物質因意識才成為獨立的實在，而物質的一些基本屬性（如質量、電荷等）被視為只是一種外在的關係型性質（Eddington 1928）。同一論（identity theory）是一種代表性的唯物主義觀點，認為意識和大腦活動是同一事物，即意識就是大腦的活動，有人認為，某一類型的意識對應於某一種類型的大腦活動，稱之為類型同一論（type identity theory），而另一些人認為，同一類型的意識可能對應於多種類型的大腦活動，但具體的某種意識與某種大腦活動是一一對應的，稱之為個例同一論（token identity theory）。

二元論又區分為實體二元論（substance dualism）和屬性二元論（property dualism）。實體二元論認為，世界的本源是意識和物質兩個實體，它們相互獨立，但實體二元論無法解釋物質與心靈是如何能夠互相影響的。屬性二元論認為，世界只由一種實體——物質所組成，但物質同時擁有兩種不同的屬性——物理屬性（如質量）和精神屬性（如感覺疼痛）。類似地，屬性二元論亦無法解釋物理屬性和非物理屬性是如何互相影響的。

笛卡爾主義者（Cartesian）的二元論主張存在思維性的（thinking）實體和具有擴延性的（extended）實體，萊布尼茲將世界區分成現實的和可能的，康德認為我們所能認識的只是現象，即經驗或可經驗的事物，而物自體或本體是不可知的。

按二元論的觀點，意識是非物理性實體，就不是以物理世界為研究對象的現代自然科學的研究範疇，因此，不可能被科學所解釋。我的問題是，如果意識不能被科學所解釋，那由依賴主觀意識的大腦所創造出來的科學又如何能夠是真實的呢？

Ryle（1949）認為，關於意識的傳統觀點是基於笛卡爾的二元論，而二元論並不能合理區分精神和物質，或精神與世界。他認為，我們說的不是精神、肉體和世界，而是說的個體或個人對世界的作用，因此，通過說「意識」，我們最終將誤導自己去認為有某種像意識一樣的東西，它遊離於行為的和語言的理解之外。

Sutherland（1989）認為，「意識就是擁有感知、思想和情感，即察覺。這個詞是難以定義的，除非用無法把握其真正意思的含糊之詞。很多人掉進了將意識等同於自我意識的陷阱，即意識只需要察覺外部世界。意識是一個迷人但難以捉摸的現象：弄清楚它是什麼、它在做什麼或它為何進化而來是不可能的。迄今關於它的描述是沒有什麼值得一讀的」。

副現象論（Epiphenomenalism）者認為，意識是物理現象伴生之物，但對物理世界不產生任何影響，即意識對人這個機器的運作不產生任何影響，純粹只是一種多餘的副產品。

還有一種極端的看法就是懷疑甚至否定意識存在的真實性，認為意識不過是一種錯覺（Dretske 2003）。取消主義（eliminativism）者認為，信念、慾望的存在只是因為人們需要用它們來解釋人的行為，但這種解釋體系必然會被證明是錯的，因為不可能找到相干的神經基礎，所以意識這個概念可以被取消（Lycan and Pappas 1972）。

3. 物理學家的狂想——量子意識

英國數學物理學家彭羅斯（Roger Penrose）在他1989年出版的《皇帝的新腦》一書中提出，已知的物理學定律不足以解釋意識現象，未來正確的量子引力新物理學應當在經典與量子力學之間架起一座橋，大腦可能利用了量子測量時波函數塌縮的特性，而目前單純由演算法驅動的電腦不足以實現強人工智慧。

2013年12月1日，化學家朱清時院士在上海恆南書院進行的題為「量子意識——現代科學與佛學的匯合處」中指出，「意識在不測量的時候是空空靈靈的、清清楚楚的、沒有產生任何妄想雜念、是對境無心的，看花不是花。但是一旦你產生念頭了，對它進行測量了，於是花就固定為一種形態而跳出來了，你就認出它是花了。這就是人的意識。這就是意識和量子力學測量的類似之處」，因此他認為，「意識是量子物理現象」。

2016年1月17日，結構生物學家施一公院士在「未來論壇」年會上發表的題為《生命科學認知的極限》的演講中指出，我們有三個層面的物質：「不管你怎麼做研究，都無法解釋人的意識，這超越了我們能說出和能感知的層面。我認為要解釋意識，一定得超出前兩個層次（指宏觀層面和微觀層面），到量子力學層面去考察。我自己認為是這樣的」。

我不懂量子，因此，不敢妄議物理學家或結構生物學家對意識的高見，但我認為，意識絕不會微觀到這個物質層面，即意識絕不可能主要是一種量子行為，雖然量子可能會影響到一些分子層面的特性。不過我倒部分同意有物理學背景的英國生物學家、1962年的諾貝爾生理學或醫學獎得主克里克（Francis Crick）的說法：「『你』，你的喜悅、悲傷、記憶和抱負，你的本體感覺和自由意志，實際上都只不過是一大群神經細胞及其相關分子的集體行為」（Crick 1994）。

4. 心理學派之間的爭論

① 結構主義

19世紀末，以德國心理學家馮特（Wilhelm Wundt, 1832—1920）及其學生鐵欽納（Edward Bradford Titchener, 1867—1927）為代表的構造主義（structuralism）心理學派認為，意識經驗是各種簡單元素的群集，即意識的內容可被分解為基本要素，如同一切物質可分解成各種元素一樣（譬如，H2O可以分解成H和O），心理學也可以運用實驗方法分解出基本心理元素，再探尋它們之間的關係和規律，就可以達到了解心理實質的目的（Schacter et al. 2009）。

Wilhelm Wundt (1832—1920)

美國心理學家William James（1842—1910）指出，還原論者會認為，「如果我們完全知道莎士比亞的神經系統，以及他周圍的所有環境條件，我們就應該能夠知道為什麼在他生命的某個時候，他的手在一些紙上勾勒出那些蟹狀的小的黑色痕迹，我們為簡略起見稱之為哈姆雷特手稿。我們應該理解每一次塗改和更正的理由，我們應該理解所有這一切，而一點也不承認莎士比亞頭腦中思想的存在。這些字和句子只是被看作是純粹的簡單的外部事實，而不是它們本身之外的任何事物的跡象」，然而，這是關於莎士比亞藝術創作的所有事實嗎？不是！William James認為，「所有這些都不能阻止我們對莎士比亞的精神歷史給出一個同樣完備的說明，在這個說明中，每一線思想和情感都應該有它們的位置。精神的歷史將伴隨著肉體的歷史」（高山2010）。

William James (1842—1910)

② 行為主義

行為主義（behaviorism）起源於19世紀末，為了克服精神分析學和其它傳統心理學難以進行實驗研究的缺點。美國心理學家桑代克（Edward Thorndike）提出了效果律（law of effect），認為行為傾向隨獎勵而增加，隨懲罰而減少（Gray 2007）。俄國心理學家巴甫洛夫（Ivan Pavlov, 1849—1936）提出了經典條件反射（classical conditioning）理論，美國心理學家斯金納（Burrhus Frederic Skinner, 1904—1990）提出了操作性條件反射（operant conditioning）理論：在斯金納箱內裝一個操縱桿，一個食物盤，將操縱桿與提供食丸的裝置相連，飢餓的白鼠在箱內活動中偶爾踏上操作桿，就有一粒食丸掉落在食物盤內，白鼠便吃到了食丸，白鼠經過幾次嘗試，就學會了按壓槓桿以填飽肚子（圖6），於是斯金納認為，有機體的反應與隨後出現的刺激條件之間的關係對行為起著控制作用，影響之後反應發生的概率。因此，行為主義認為，心理學不應該研究意識，只應該研究行為，主張心理學研究應採用客觀的實驗方法，而不是內省法。

圖6斯金納與他的實驗箱（修改自「Silly rabbit」/Wikimedia Commons）

問題是行為是意識或心理活動的結果，但它並不能完全反應一個人內部的感覺、表象和情感，亦無法完全刻畫一個人的意識體驗或情緒內省，通過行為觀察並不能解決所有心理問題。

③ 機能主義

19世紀末，詹姆士提出了機能主義（functionalism）心理學，認為心理學應該研究意識的功能和目的，而不是它的結構（James 1890）。他認為，應該從進化的視角考察我們的思想和感覺，思考是腦的功能，嗅覺是鼻子的功能，這些技能之所以會發展起來是因為其本身的適應性——它們對祖先的生存做出了重大貢獻。意識服務於一種目的，即使人們能夠回顧過去，調整當前環境並計劃未來。

機能主義認為，精神狀態（信仰、慾望、疼痛等）只取決於它們的機能，即這些精神狀態與其它精神狀態、感覺輸入和行為輸出之間存在因果關係。機能主義是介於物理實現（physical implementation）與行為輸出之間的一個理論（Marr 1982）。

機能主義學派批評構造心理學只是靜態地研究意識的結構，而忽略了意識是一種川流不息的狀態。他們反對把意識分解為基本元素的做法，強調心理現象對客觀環境的適應性，將心理視為一種生物適應的工具，主張心理活動是一個連續的整體。

機能主義可進一步區分為機器機能主義（machine functionalism）、結構機能主義（structural functionalism）、精神機能主義（Psycho functionalism）、分析機能主義（Analytic functionalism）和機械機能主義（Mechanistic functionalism）等不同類型。

④ 格式塔心理學

20世紀初，在德國興起了格式塔心理學（Gestalt psychology），其代表人物有Kurt Koffka（1886 –1941）、Max Wertheimer（1880 –1943）和Wolfgang K?hler（1887–1967）。他們的主要觀點是：在心理現象上整體不等於部分之和，整體的性質不存在於它的部分之中，而存在於整體之中；心理學的任務是研究行為與心理物理場的因果關係，這個心理物理場含有自我和環境的兩極性，它們都有自己的結構（Bruce et al. 2003）。格式塔心理學強調經驗和行為的整體性，反對構造主義元素學說和行為主義「刺激－反應」公式。

Kurt Koffka (1886-1941)

Crick（1994）對格式塔這樣解讀：「你的大腦必須根據你以往的經驗和你的基因中所體現的遠古祖先的經驗，通過發現各個部分的最優組合，主動地構造這些『整體』」。

⑤ 現代心理學

Crick（1994）指出，關於意識，「大多數現代心理學家都迴避提及這一問題，儘管他們的許多研究都涉及意識。而多數現代神經科學家則完全忽視這一問題」。在行為主義盛行的20世紀70年代，意識研究甚至被認為是科學上的禁忌。Horgan（1996）甚至悲觀地預言，人類永遠不可能完全了解意識與心靈。

5. 物質與意識之間的鴻溝

其實，我們難以回答這樣的問題，譬如，有意識和沒有意識到底區別何在？什麼使一些存在物（如人的大腦）有意識而另一些則沒有？

Nagel（1986）感嘆道，我竟然是世界的一部份，這是令人難以理解的事實。沒有中心（沒有心靈）的宇宙，在其浩瀚的時空之中，不可思議地產生了人，也產生了我，借著產生Nagel這個人而產生了我。亘古以來，並沒有一個東西是我，但在某一個特定的時間與地點，某一個物理組織形成了，突然地我就存在了，而且存在直到這個物理組織死亡為止。在宇宙的客觀流動里，這個存在物，對我而言是主觀的事件，似乎未曾產生一絲漣漪。作為一個種屬（人類）的一個個體，如何可能產生這樣令人驚異的後果呢？ 

John Tyndall曾說，「從腦的物理到相應的意識事實的過渡是不可想像的。承認一個確定的思想與一個確定的分子作用在大腦中同時發生，我們卻不具有這樣一種智力器官，也明顯不具有這種器官的任何初級形式，它可以使我們通過理性過程從一個過渡到另一個」（高山2010）。

美國量子物理學家馬基瑙（Henry Margenau, 1901-1997）認為心腦交互作用與量子力學的概率場類似，沒有質量，也沒有能量，但卻能在微位（microsite）上有效地發揮作用。他說，「像大腦、神經元和感覺器官這樣非常複雜的物質系統，其組成成分小到足以受到量子概率定律的支配，即這些物質器官具有多種可能的變化狀態，而每種狀態則以一定的概率出現；如果某種變化發生時需要能量，或需要比其他變化或多或少的能量，錯綜複雜的生物體會自動地提供。但不會要求心智來提供這種能量……可以認為心智是一種場，是物理意義上可以接受的場。但其作為一種非物質的場，可能和概率場類似」（Margenau 1984）。

由大量原子組成的人腦為什麼會具有意識，具有快樂和悲傷呢？無論如何，現代科學對一堆原子行為的預測中絕沒有快樂，它甚至根本不知道快樂是什麼。然而，我的快樂是如此的真實，在某種意義上，它比現代科學所研究的客觀世界更加真實。這便是最難的科學謎題——意識問題。人們可以進一步追問，如果單個原子沒有快樂，一堆原子又如何能有快樂呢？如果單個原子也有快樂，為什麼人們從未發現呢（高山2010）？依筆者之見，在自然界中物質從低層次走向高層次的過程中湧現出新的特質不足為奇，這種疑問既滑稽又可笑。此外，對意識的探尋不可能一步直達原子，但如果對從生命的起源到複雜動物的誕生之演化歷程進行追蹤與還原，還是有可能接近意識起源之謎底的。

Chalmers（1996）提出了一種離奇的設想。他說，對意識的解釋依然是一個艱難的問題，如果我們不假設意識是物質世界的一個基本屬性，就無法解釋腦是如何產生了意識功能的。他主張，世界的根本存在不是心也不是物，而是信息，而信息具有兩種性質——物質和意識。筆者認為，這是一種變了形的二元論，只是將信息與物質世界等同起來。其實，離開了生命，信息將不復存在（謝平2016）。

三、自我、本我和超我

人們試圖對人的個性（人格）進行區分，因此而提出了各種各樣的假說，其中最著名的是弗洛伊德提出的人格結構理論，即人格由本我（Id）、自我（Ego）和超我（Superego）三個部分所構成（Freud 1933）。在心理學家看來，意識與人格之間存在內在的關聯。

弗洛伊德的精神分析學說認為，人的意識宛如一座冰山，露出水面的一小部分是意識，隱藏在水面之下的冰山主體則是無意識，稱之為「冰山理論」。他提出三個層次：意識、前意識（「冰山理論」中的水面）和無意識（圖7）。

本我是從德國哲學家尼采借來的術語，意指無意識的本能、衝動與慾望，它脫離邏輯與現實的約束，是與生俱來的生物學本性。本我遵循所謂的「快樂原則」，即追求快樂而逃離痛苦。

自我指處於社會生活的現實要求之中的人之理性部分，它遵循所謂「現實原則」，即為了適應現實的生存環境，個體對本我加以約束和壓抑。

超我是「道德化的自我」，是良心與理想的化身，它指導自我、限制本我，遵循所謂「理想原則」。

也可以這樣來解讀，即本我是一種野性的驅動力，自我是一種現實化的控制力，而超我是一種理想化的指引力。

雖然這個人格構成圖表只是一種抽象的精神分析，是一種主觀的猜測，但它卻啟發了後來的研究者去尋找大腦中主管人格的三個心理結構之具體區域，即去構建一個心理的神經解剖圖譜（坎德爾2007）。

Popper（1977）認為，自我並不是一個「純粹抽象的本我」，後者只不過是指一個主體……自我在任何時刻包含著願望、規劃、期盼、行動決定以及對自己作為做出各種行為的自我（行動的中心）的栩栩如生的意識……所有這些又都和該自我所在的腦里正在發生的無數「活動」在密切互動。

圖7 Freud的冰山理論及人格結構理論示意圖（來源：Wikipedia）

Searle（1984）說，「如果我們想要獲得徹底的自由，看來我們就必定要假設，我們每個人的頭腦里存在一個自我，這個自我能干涉大自然的因果關係」。

Eccles（1989）指出，「每一個人性之人都能認識到他自己的唯一性……對這個不解之謎的一個看似有理的常見答案是，斷言其中的決定性因素是該自我貫穿一生所積累起來的經驗的唯一性。我們的行為和記憶，事實上我們內在的、有意識的生命的全部內容都依賴於我們積累起來的生活經驗……我們既不會消除一個自我，也不會創造一個新的自我」。

四、波普爾的三個世界

奧地利籍英國科學哲學家波普爾（Karl Popper）在《客觀知識》一書中提出了三個世界的設想（Popper 1972）：世界I是物理對象（包括人腦）和自然狀態的總體；世界II包括所有的主觀知識和意識狀態，世界III是客觀意義上的知識總體，是包括語言在內的整個人造的文化世界（圖8）。

Karl Popper (1902-1994)

這裡，物質世界與意識（或心靈）世界是相互獨立的實體，這與笛卡爾的二元論相一致，但承認心靈與物質的互動，並交換信息。當然，三個世界的設想更像是一種信仰而非實證。

簡單地說，世界I是物理世界，世界II是精神世界，世界III為精神活動的產物。世界II創造了世界III，而世界III又通過某種反饋過程部分地創造了世界II。儘管世界III是編碼記錄在諸如紙墨等物質基礎上，但其本身是非物質性的，本質上是藝術家、思想家、說書人以及隨後的哲學家和科學家的創造性思維的總合。世界III決定了現代人和所有其它動物（包括類人猿在內，儘管它們和人類有遺傳相似之處）有質的不同，世界III已經改造和轉變了人類的進化發展（Eccles 1989）。

圖8 包括所有存在和所有經驗的三個世界示意圖（仿Popper and Eccles 1977）

五、自我意識

自我意識（self-awareness）是指對自己的認識，對自己身心活動的察覺，或自己行為的反思。根據維基百科的定義，自我意識是一種自我反省（introspection）的能力，是將自身作為一個個體從環境和其它個體區別開來的能力。簡單地說，自我意識由自我認識、自我體驗和自我控制三種心理成分所構成。人們的一個願望可能是想藉此將人與野蠻的動物界分離出來。

如何確定某種動物是否和人一樣也具有自我意識呢？美國心理學家Gordon G. Gallup於1970年設計了一種鏡子測試（mirror Test）方法。現已知道，成年的黑猩猩、海豚等可以認出鏡中的自己（圖9），據此判斷它們可能具有自我意識。其實，自我認識、自我體驗和自我控制都是抽象的說法，很難界定。我認為，無論什麼種類動物的個體都應該能意識到自身的存在（可能意識的方式有所不同，否者它們為何要去進行生存鬥爭呢？），它們都在體驗，也都能進行自我控制（雖然機制或程度可能不盡相同）。試問，我們怎麼能知道猴子就不知道自己的存在呢？難道猴子就不知道飢餓、疼痛的是自己？

圖9捷克Dvur Kralove動物園的黑猩猩對著鏡子照自己（來源：sipaphoto.com）

進化生物學家多布贊斯基對自我意識（他稱之為自知）這樣描述道：「自知是人類的根本特徵之一，可能是最根本的特徵。這一特徵是進化上的新生事物；人類的祖先——人科動物——只有非常初級的自知，或許根本就沒有這種能力。然而，自知也帶來了一系列的陰暗面：害怕、焦慮和對死亡的自知……人被他對死亡的自知所困擾。一個自知自己終將死去的物種是由對此無知的祖先進化而來的」（Dobzhansky 1967）。

Armstrong（1981）指出，「內向感知過去一直被稱為內省（introspection）或內省覺知（introspective awareness）。因此我們不妨把這第三種意識稱為內省意識（introspective consciousness）。這是一種對我們自己心靈正在進行的活動和所處狀態的像感知那樣的覺知……由於內省本身也是一種精神活動，內省自身也可成為內省性覺知的對象」。內省意識就是我們所謂的自我意識。

腦的什麼部位決定我們具有自我意識的呢？我們在生物學上是如何被組織成具有自我意識的呢？Oberman and Ramachandran（2009）推測，鏡像神經元（mirror neurons）可能提供了人類自我意識的神經基礎，這種細胞是20世紀90年在靈長類動物中發現的（Rizzolatti et al. 1999），它們位於運動系統，能夠在執行一個動作或觀察別人做同一個動作的時候被激活。在人類，有鏡像神經元參與的腦活動發現於運動前皮層、輔助運動區、初級軀體感覺皮層以及頂葉下回等腦區（Molenberghs et al. 2009）。

Popper and Eccles（1977）認為，有自我意識的心智並不只是被動地參與對神經事件的讀出作業，而是像探照燈那樣主動地對神經事件做搜索作業。所有複雜神經活動過程可能時時刻刻地呈現在心智的面前，按心智的注意、選擇、興趣或動機，心智可從聯絡腦區的極大量運作組合里做選擇，搜索這個那個、這裡那裡，把從聯絡腦區許多不同區域讀出的結果融合在一起。有自我意識的心智以這樣的方式統一了經驗。

六、是否存在動物意識？

Bekoff（2007）問道，「貓在舒舒服服打呼嚕的時候，它的所想所感是什麼？正在奔跑玩耍的狗的腦海里掠過的又是什麼？當一隻大象用鼻子觸碰一個死去的同伴時，它的心理有何感想？驢子在靜靜地吃草，享受周圍景物時感受如何」？

其實，我們對動物界中的意識界定問題還未達成共識，因為我們對如何定義意識一直存在爭議。難道猴子、老虎、狗等沒有意識嗎？還有青蛙、蝴蝶、變形蟲又怎麼說呢？意識是否是動物界的普遍特性呢？或者只應該將意識限於人類？這些都難以作答。

達爾文在《人和動物的情感流露》一書中曾記述道，「我曾養過一隻大狗，就像其他狗一樣，它非常喜歡出去溜達。它高興的時候，會在我前面慢慢地小跑，高抬著頭，稍微豎起耳朵，尾巴翹著，但並不僵硬」，但當達爾文改變了路線，而狗不知道自己還會不會繼續散步的時候，「立刻家裡所有的人都能發現它的沮喪……它的頭低垂著，整個身體矮了下去，一動不動，耳朵和尾巴唰的一下全耷拉了下去，但是尾巴還是輕輕地搖擺著……它的表現就是可憐而無助的沮喪」（Darwin 1872）。達爾文認為，即使是不會說話的動物也能思考，不同物種之間的區別是程度上的而不是本質上的，即動物之間智力上的區別是一個連續的統一體。

一些心理學家和行為學家認為存在動物意識，並列舉了一系列行為，作為一些動物對它們不能直接感知的事物抱有信念的證據（Griffin 2001）。Bekoff（2007）認為，動物有感覺或者會思考的一個證據就是它們行為的靈活性，譬如，猴子們認為它們不能通過某次實驗，它們會拒絕加入，又如，老鼠們在穿過迷宮後常常會花點時間思考，在腦海中將自己經過的路線回顧一遍，以調整自己的行為，即動物們需要選擇性地面對特定的刺激、有意識地在多種行為選擇時，很多都能做出正確的反應——它們觀察自己的環境，並且在各種各樣的情況下做出合適、有目的且靈活的決定。動物們所展現出的這種行為模式的靈活性證實了它們的意識性和情感性，而不僅僅是根據遺傳直覺。

Feigl（1967）指出，「每個有意識的人類個體『生活經歷』的直接狀態，以及我們確信某些高等動物也具有的這種狀態，是和這些生物體的神經運作（中樞神經系統，可能尤其是大腦皮層運作）的某些方面（大概是結構組成方面）相等同的。……這種狀態在神經生理學上是指高度分散式的複雜神經元發放模式」。

Edelman（2006）指出，「雖然我們無法體驗其他物種的意識，但我們推測像狗這類動物也具有意識。這種推測是基於它們的行為以及它們的腦與我們的相似程度。但我們一般不認為它們具有對意識的意識……狗和一些哺乳動物，如果有意識的話，是原始意識，這是在一瞬間的整體場景體驗，我稱之為記憶當下……雖然它們對當前的事件有意識，只具有原始意識的動物並不能意識到自己處於意識狀態，對過去、未來或有稱謂的自我也沒有概念」。這類觀念需要體驗更高級意識的能力，而這依賴於語意或符號能力。黑猩猩似乎具有初步的這種能力」。

Eccles （1989）認為，其它哺乳動物與人一樣也具有內心體驗，這種屬於世界II的活動能對屬於世界I的大腦皮層事件有效地發揮作用。其它哺乳動物擁有一個對應於它們意識的世界II，並與人類的世界II共享同樣的外在感覺和內在感覺的一般屬性，只是不具備像心理、自我、靈魂或意願等人類獨有的中心範疇（圖10）。

圖 10 人和其它哺乳動物的心腦交互作用，上半部包括各種外在感覺和內在感覺屬性在內的世界II，而下半部是大腦皮層（世界I）的一部分——以垂直虛線標出聯絡腦區模塊，雙向箭頭表示跨越邊界的交互作用（仿Eccles 1989）

但是，關於動物界是否存在意識所面臨的最大困難是，人類以外的其它動物缺乏表達人類語言的能力，因此無法告訴我們它們的經歷與感受。很多人憑藉一種強烈的直覺認為，像貓和狗這樣的動物是有意識的，而像昆蟲這樣的動物就沒有，但這常常是基於人們與寵物的關係以及他們觀察過的其它動物的一種直觀判斷（Allen and Zalta 2011）。一般來說，將主觀經驗作為意識本質的哲學家們相信，與之相關聯的動物意識的存在與性質是絕不可能被我們人類準確知曉的，因為，無論我們對一個動物的腦和行為有多麼地了解，但我們絕不可能將自己真正放入動物的大腦中去像它們一樣地去體驗世界（Nagal 1986）。

Eccles（1989）批評道，「進化論者對動物進化中精神作用（mentality）的出現給他們唯物主義理論帶來的巨大不解之謎置若罔聞，這一點非常令人不安。比如，邁爾（Mayr 1973）的經典著作《動物物種和進化》（Animal Species and Evolution）、莫諾（Monod，1971）的《偶然性與必然性》（Chance and Necessity），或者是威爾遜（Wilson，1975）的《社會生物學：新的綜合》（Sociology：The New Synthesis）都隻字不提精神作用的進化……但是，至少對高等動物而言，我們現在必須承認『動物意識』（animal awareness）的存在性，這對進化論學者來說是一個挑戰。科學發展到今天，光是迴避這個問題已經無法搪塞過去了」。

2012年，來自神經科學不同領域的傑出科學家齊聚英國劍橋大學舉行了Francis Crick的紀念會，發布了《關於意識的劍橋宣言》（The Cambridge Declaration on Consciousness），其中關於動物意識的問題這樣論述道：「行為、神經生理和神經解剖方面的證據顯示，鳥類存在明顯的意識平行演化例子。接近人類意識水平的證據在非洲灰鸚鵡觀察到。哺乳動物和鳥類的情感網路和認知微電路遠比以前想像的更為同源。此外，一些鳥類種類展示出與哺乳動物相似的神經睡眠模式，包括REM睡眠，以及像在斑馬雀中發現的神經生理模式，以前認為需要哺乳動物的大腦皮層。特別是喜鵲在鏡像自我認知研究中表現出了與人類、巨猿、鯨和大象的驚人的相似性……趨於一致的證據表明，非人動物具有支撐意識狀態的神經解剖學、神經化學和神經生理學基礎，並具有呈現意向性行為的能力。因此，有充分的證據表明，在產生意識的神經基礎方面，人類並非獨一無二」。

七、意識在哪裡？

Eccles （1989）指出，「腦，而且只有腦，是我們個性的物質基礎。我們將腦視為有意識個性的載體的時候，也要認識到腦的很大一部分對此並不起關鍵作用」。關於意識位於腦的什麼地方的判斷，主要依賴於對不同部位腦損傷的臨床醫學研究。

1. 笛卡爾的松果體

笛卡爾認為人類的心靈和其純粹的物質居所——腦之間存在一種聯繫，心靈控制身體的運動，而身體通過其感官提供環境中所發生的信息給心靈。他推測這種相互作用是在位於腦上方（埋在大腦半球下面）的一個小器官——松果體（pineal gland）中發生的。沒過多久，生物學家就證實笛卡爾的松果體觀點是錯誤的（Carlson 2007）。現已知道，松果體負責調節睡眠時神經遞質的釋放：天黑時，它能刺激引起褪黑激素的釋放，從而引發人的睡眠（Sprenger 1999）。

2. 爬行動物腦——小腦和腦幹

人和動物的小腦受損可導致運動控制失衡，可以活動，但失去了精確性，導致不穩定、不協調等（Ghez and Fahn 1985），雖然功能成像研究顯示小腦活動與語言、注意和心理意象亦有關聯，但一般認為，小腦對於意識幾乎沒有貢獻，因為切除小腦雖然使人的運動能力嚴重受損，但並不影響人格。

通過顱神經，主要支撐面部和頸部的運動和感覺，在12對顱神經中，有10對來自腦幹。腦幹在一些基礎生理功能（如心跳、呼吸、消化、體溫、睡眠等）的維持或調節中也扮演了重要角色。譬如，在腦幹內部、兩耳之間，有一個手指狀的神經網路結構，叫做網狀結構，從脊髓向上擴展到丘腦。Moruzzi and Magoun（1949）發現，用電刺激酣睡中的貓可以立刻使它覺醒並處於警戒狀態，如果從腦的較高部位切斷網狀結構，而不損傷附近的感覺通路，貓會陷入永久昏迷狀態，由此說明，網狀結構與喚醒有關。

3. 古哺乳動物腦

屏狀核

雖然人們對屏狀核的實際功能知之甚少，但有證據顯示，它對大腦兩個半球之間的信息交流（特別是對控制注意的大腦皮層區之間）具有重要作用（Smith and Alloway 2010）。有一名女患者，以一定頻率刺激其大腦屏狀核時，她就進入睡眠狀態，但撤去刺激後，則恢復意識，並且不記得剛才發生的事情，因此，屏狀核可能是大腦意識中的重要部位，負責整合意識，進而產生了情感和思想等（Koubeissi et al. 2014），屏狀核在維持意識中可能具有重要作用，如同意識的開關似的（Thomson 2014）。

丘腦

丘腦具有將感覺和運動信號向大腦皮層中繼的功能，也能調節意識、睡眠和警戒等（Sherman 2006）。腦血管中風可能會導致丘腦綜合征。致死性家族失眠症是一種遺傳性朊病毒病，患者的丘腦發生病變，導致患者慢慢失去睡覺的能力，漸漸發展到完全性失眠狀態，最終必然導致死亡。

丘腦是感覺傳導的重要中繼站點，因為除了嗅覺，各種感覺的傳導通路均在丘腦內更換神經元，而後投射到大腦皮層的幾乎所有方向（圖11）。丘腦常被分成24個區域，每個區域與新皮層的一些特定子區域相連，並接受那裡傳來的信息。丘腦的一些特殊區域（統稱為層內核）主要投射到紋狀體，並且更廣泛地投射到新皮層。丘腦跨在皮層的重要入口，但不是在主要出口上（Crick 1994）。從神經系統的聯接來看，丘腦似乎是腦的中樞。

圖11 丘腦與大腦皮層的連接（引自Crick 1994）

Edelman（2006）認為，丘腦是對意識極為重要的微小結構。意識來自皮質區域和丘腦間的折返活動以及皮質與自身和皮質下結構的交互，隨著丘腦皮質系統進化得越來越大，特定丘腦核的數量隨之增多，大腦皮質也不斷增大，使得原始意識出現。這一系列進化事件可能始自爬行動物向鳥類進化並在大約2.5億年前分化出哺乳動物的時候。

海馬

現在知道，海馬與短時記憶與情緒控制密切相關，特別是海馬在將短時記憶向長時記憶的信息整固中可能具有重要功能。有個名叫Henry Molaison的患者，為了緩解其癲癇發作，醫生用手術的方法切除了其海馬，結果卻意外地出現了順行遺忘和部分逆行性遺忘癥狀。該病人手術後，不能形成新的情景記憶，也不能回憶起任何手術前剛發生的事情，但他保持了很多年前甚至在孩童期間發生的事情的記憶（Scoville and Milner 1957，Squire 2009）。

4. 新皮質

額葉在自主運動中起著關鍵作用，還包括在從目前的行動預見將來後果的能力、好壞行為的選擇、不可接受社會反應的覆蓋和抑制、事情或事件之間相似性或差異的辨識。額葉損傷可導致這些功能的破壞，使患者的個性發生重大轉變——雖然能感覺到情緒，但並不反應在臉上或聲音上，如感覺到幸福但不會笑，聲音毫無感情，像個殭屍（Stuss et al. 1992, Rowe et al. 2001）。

頂葉整合各種形式的感覺信息，包括空間感覺和導航等，通過皮膚的主要感覺（接觸、溫度和疼痛感受）輸入通過丘腦中轉到頂葉，頂葉的若干區域在語言過程中的作用也十分重要（Schacter et al. 2009）。

雙側性頂-枕病變導致出現巴林特氏綜合征（Balint"s syndrome），視覺注意混亂、不能同時看二個或以上的物體、不能移動眼球觀察感興趣的物體等，患者失去空間感，無法順暢地感知與體驗外部世界。

Churchland（2013）認為，腦幹、丘腦和大腦皮層是人類意識的支撐性結構。但我要問，如果我們對如何定義意識都不能達成統一，又如何去尋找在哪裡產生了意識呢？

八、意識是如何運行的？

1. 整合信息理論

美國精神病學家和神經科學家托諾尼（Giulio Tononi）提出了所謂整合信息理論（Integrated Information Theory, IIT），主要依據是：1）每一個被觀察到的意識狀態都包含幾乎無窮的信息，譬如，人腦能將視覺畫面中表徵事物/物體的特性（明暗、顏色、線條、圖型、場景等）組合起來，並在數學上投射到一個特定的意識空間中的某個區域，2）來自意識狀態的所有信息自然地整合進了我們的心智活動，因此，要讓人腦分開感知並且了解事物是不可能的。

Tononi（2015）認為，意識是複雜系統的固有性質，並定義了一個物理量Phi（? ）來度量系統的複雜程度，以判斷一個系統擁有多少意識，藉此解釋了為何小腦沒有意識（因其缺少反饋連接）以及為何睡眠時沒有意識（因此時神經元之間的聯繫減弱了）。

2. HOR理論

高階表達（higher order representation, HOR）假說認為，意識是由關於一階精神狀態（first-order mental states）的知覺、思想或信念所組成的，特別是，現象意識（phenomenal consciousness）是知覺或准知覺內容（如視覺）的高階表達（Rosenthal and Weisberg 2008, Carruthers 2011）。或者說，關於意識的知識是關於意識的意識。用神經科學的語言來說，這就是在位於最初的感覺區域的一階信息與位於前額葉和頂葉皮層的高階表達之間的差異（Lau and Rosenthal 2011）。高階表達理論也稱之為內感官理論（inner-sense theory）。

HOR進一步分裂成兩個學派，一派稱之為HOP（higher order perception），認為對這種高階表達是一種知覺，另一派稱之為HOT（higher order thought），認為對這種高階表達是一種思想。HOT再分為現實性HOP（Actualist higher-order thought）和意向性HOT（Dispositionalist higher-order thought），前者指只有一種精神狀態成為HOT的對象時才能稱之為意識，而後者認為一階精神狀態並不需要實際被思考，它只需要具有被潛在思考的可能性即可。

3. 自我表達論

現象認識論（phenomenal epistemology）認為，意識狀態的現象特徵是自我表達的（self-representation），如疼痛自己可以表達自己，即疼痛感，而疼痛感是人的一個疼痛狀態的決定性內容，是完全主觀且第一人稱的。依筆者之見，這完全就是一種語意重複。

類似地，自我表達的高階理論（self-representational higher-order theories）認為，高階狀態對一階狀態來說是組成性的或內在的，因為，1）兩者是同一的，只是在擔當兩個不同的角色，2）兩者是部分只是部分和整體的關係，它們的複合體就變成了所謂的意識（Carruthers 2011）。

4. 自我交互論

埃德爾曼認為，意識經驗有兩大特性——整體性和分化性。由於第一種特性，當我們看一幅交變圖時，雖然可有兩種不同的解釋，但是我們在某一瞬間，只能感受其中之一。由於第二種特性，我們能在極短時間體驗到任何一個複雜的場景。因此，對意識的解釋只能用分散式的神經過程來解釋，而不能用神經元的局部性質來解釋，他主張意識源自有關腦區（如後丘腦與前丘腦）之間大量的雙向神經連接上所發生的信號活動（顧凡及2012）。埃德爾曼提出了所謂的「動態核心」假設，將具有明顯邊界的神經元群聚類成為「動態核心」，這種功能性分散式聚類通過丘腦皮層中的復饋相互作用在極短的時間實現高度的整體性。

Edelman（2006）說，「意識過程包含大量各種感質：由分布廣泛而且非常活躍的丘腦皮質核的活動產生辨識。在這樣的活動中，大腦主要同自己交互。我必須強調關鍵的是核中不同系統的交互。我們必須小心不要把意識賦予特定的區域」。其實，這與「意識就是大腦神經系統的活動」大致同義，並無更多新意。

九、意識的終極解釋

Nagel（1986）認為，我們永遠不可能知道一隻蝙蝠的感覺像什麼，即使我們知道了蝙蝠的腦神經結構及其作用，甚至可以用電腦來模擬蝙蝠的聲納視界，但我們永遠無法擁有用聲納看世界的經驗。這不僅僅發生在不同的物種之間，即使同為人類，你也無法知道別人的感覺經驗像什麼。他認為，感覺經驗的內容要透過親身經歷才能獲得，而用客觀的科學方法是無法接近帶有主觀性的經驗內容的。他主張，意識應被視為實在界的一個不可化約的面向，它與實在界的另一不可化約的面向——物理面向有必然的聯結，然而對主觀的和物理的兩個面向之間的必然聯結的了解是無法由物理科學來完成的。

Nagel的觀點難以苟同。我認為，同一個物種的不同個體之間的感覺模式必定是基本相似的，這是遺傳的秉性，雖然存在偶然的變異性。不同物種之間的感覺模式可能既有相似性，亦有一定的差異性。猴子受傷的疼痛感與我們人類應該是相似的，這是因為我們在進化上的血緣聯繫，我們傳承了類似的生理響應模式。我們遺傳下來的生理框架保證了我們對特定經驗所呈現的十分一致的主觀感覺，我們的先天確保了後天的一致性。其它的物種亦會如此。

為何我們對外部刺激的感覺反應能形成如愉悅、疼痛、驚恐等不同的意識呢？筆者認為，這些感覺是在演化的歷程中信息加工的產物，是不同的生理響應模式或不同的信息提示。愉悅是一種行為的獎賞，而痛苦則警示行為的迴避。這些信息提示對種族而言的進化意義是毫無疑問的，但對個體來說，執行這些信息提示未必都是無償的，譬如，過度愉悅也會有損健康，疼痛與驚恐也要能量支出，等等。我的看法是，不同的感覺就是不同的神經反應模式，只不過大自然讓它們與我們不同的身心狀態相對應，使我們擁有了不同的感覺意識——如色澤感、立體感、疼痛感、愉悅感、酸甜苦辣感、香味感、臭味感、口渴感……等等。

很多動物都能在殘酷的生存鬥爭中，不斷擴充各種有利於生存的記憶模塊，並靈活地運用概念、判斷和推理的所謂理性思維活動（它們藉此區分不同類型的食物，區分敵我，根據各種經驗，掌握速度，逃避敵害，等等），只不過我們人類用辭彙進行了描繪，而在大自然，則匿藏在動物（如獅子）們的內心中罷了。這就是原始的動物意識，古猿或能人的意識與此並無二樣，不可能是什麼深不可測的高貴之物。

本文根據《探索大腦的終極秘密——學習、記憶、夢和意識》（謝平著，2018，科學出版社）的「第十章  終極秘密——意識」改編而成

未來智能實驗室是人工智慧學家與科學院相關機構聯合成立的人工智慧，互聯網和腦科學交叉研究機構。由互聯網進化論作者，計算機博士劉鋒與中國科學院虛擬經濟與數據科學研究中心石勇、劉穎教授創建。

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