揭开“意识“的神秘面纱 

“意识”（consciousness）似乎很神秘。也就是说，虽然生活中的现象大多都能用物理、化学和生物学理论来解释，但每当有人试图解释大脑与脑海中经历的主观事件(如“感情”，哲学家们常称之为“Qualia”)之间的关系时，就会发现这其中似乎缺失了什么。大脑和主观体验之间的这种明显差距，就是哲学家Joseph Levine所提出的著名概念“解释鸿沟”（explanatory gap），而如何弥合这一鸿沟则正是哲学家David Chalmers口中的“意识的难题”（hard problem of consciousness）。 

我们研究的是初级意识（primary consciousness），即最基础的一类感觉体验。这是一种拥有任何体验或是感觉的能力，是哲学家Thomas Nagel在他1974年的著名论文《当蝙蝠是一种怎样的体验？》（What is it like to be a bat?）中所提到的“当一个有意识的生物是一种怎样的体验” （something it is like to be）。 

在过去的几年里，我们一直试图揭开初级意识的神秘面纱，将神经和哲学两方面的问题结合统一成一个观点，即感情是自然而然地、由生物学的方式创造出来的。我们分析，要解开意识和“解释鸿沟”的谜题，实际上需要了解与此相关的两个方面：本体论方面（ontological aspect）和认识论方面（epistemic aspect），且针对谜题的这两个方面，我们都能给出一个自然科学的解释。 

“解释鸿沟”的本体论方面 

首先，我们来考虑这个问题的本体论方面。这一部分的谜团包含了哲学家John Searle所说的意识的”本体主体性”（ontological subjectivity）。这类观点认为，意识有一种独特的、根本上的“第一人称本体”（first-person ontology）或者说是“存在模式”（mode of being），并且只有当一个动物主观地体验到这种感情时才会存在。此观点说明，任何形式的客观科学理论，无论多么完整，都不能解释与特定大脑状态相关的神经生物学上的独特主观感受——换言之，就是你对事物的感觉。我们面临的挑战是，如何以一种完全与科学的世界观相符的方式来解释这种独特的感情，而不必援引任何新的、或是从根本上来讲十分“神秘”的物理原理。 

我们对“解释鸿沟”的本体论方面的诠释涉及到两个因素。第一个因素是，从根本上讲，意识和感情是在一般生命机能的基础上创造出来的。来看看生命体和感情之间的所有基本共同点。例如，这两者都依赖于复杂而有机的化学和生理过程，且两者都被包含在某个实体里。也就是说，每一个生物都拥有一个躯体，作为它与外部世界的边界。因此，正如生命需要一个有界限的躯体来生存一样，意识需要也这样一个实体来创造出个人(第一人称视角)的观点(具体示例详见Evan Thompson的著作Mind in Life)。 

然后，在一般的生命机能之上，我们认为这种有意识的感觉也需要存在于一个动物躯体内，它可能包含了许多细胞、一个神经系统、甚至一个最基础的核心大脑，尽管这些东西对意识的产生来说是远远不够的。 

“解释鸿沟”的本体论方面的第二个因素是，除了以上这些普遍特征之外，我们复杂的神经系统、特别是复杂的大脑还拥有许多特殊的神经生物学特征（special neurobiological features），它们共同创造了意识。我们发现的特殊神经生物学特征包括了感官的增强（双眼，良好的听觉，敏锐的嗅觉），许多新的神经处理子系统，不同感官信息的更多组合，高级脑区中更多层的信息处理，不同层级的脑区之间更多的相互交流，以及更多的记忆。意识便由这些神经特征产生，其方式类似于，生命在化学成分和细胞成分的相互作用下自然而然地产生了复杂的性质。 

但是，我们要如何找出这些特定的特征，并将它们作为意识的指标呢？我们首先假设，能使用复杂感官信息来映射其身体和所处环境的动物，都有能力创建“心象”（心理意象，mental images）。许多学者，包括Gerald Edelman和Antonio Damasio，均认为这些感觉是感官意识的标志之一。这些映射通常被称为“同构映射”（isomorphic maps），其中包括躯体的“体感-皮质定位映射”（somatotopic map：身体上某区域的体感与大脑初级体感皮层的区域存在对应关系）、视觉系统的视网膜-视皮层映射和听觉系统的耳蜗-听觉皮层映射（见图2）。第二，我们假设，一个能表现出复杂的操作制约行为的动物(operant conditioning: 从奖励和惩罚的经验中学习)拥有积极和消极的感情或者说情绪反应。 

我们的分析发现，只有脊椎动物(包括鱼类)、节肢动物(昆虫、螃蟹等) 和头足类动物(例如章鱼、乌贼)符合上述两项假设。当我们更仔细地观察这些动物时，我们会发现它们拥有我们之前列出的所有特征。 

最重要的一点是，这些特征对于有意识的大脑来说是独一无二的，而且在整个自然界中都是独一无二的。因此，自然界中的一些独特的东西——例如感觉——可以从它们独特的神经生物学特性中产生，这并不是什么神秘的或是值得惊讶的事。 

因此，能帮助我们理解“解释鸿沟”的本体论方面的理论是，所有的感觉都是独特的，它们既通过与生命的联系拥有独特的个体性，也具有独特的神经生物学特性。这两者的结合创造出了意识情感的独特特征。请注意，这一理论既不需要用任何超自然理论来解释，也不需要援引任何新的“基本属性”或物理学原理。 

意识的进化及自然创造 

我们将通过从生命到感情的进化过程中没有断层这一事实，来支持我们从自然科学的角度解释初级意识的本体主体性。通过仔细研究化石记录，我们可以在一条完整的时间链中追踪意识和大脑的进化过程，从大约5.4亿年到5.2亿年前，从失明和无脑的蠕虫到古代海洋中的第一批节肢动物和鱼类等脊椎动物。这是寒武纪生命大爆发的时期，第一次动物对动物的捕食加速了进化的过程（见图4）。 

然而，尽管意识有了一个无缝、自然的进化过程，但我们也发现，感觉及其神经基础是异常多样和广泛的。从大脑的功能来看的确如此：例如，于哺乳动物而言，许多负责感知意象的脑区(大脑皮层)与负责感情和情感的脑区(皮层下区域)大有不同。正如进化生物学家Richard Northcutt的研究所表明的那样，这种多样性在动物群体中也是普遍存在的：脊椎动物、节肢动物和头足类动物的大脑是独立进化的，而与意识有关的区域在它们的大脑中处于不同的相对位置。因此，有意识的感觉可能来自于截然不同的大脑底物。我们的理论中最重要的部分是，所有的神经生物上的多样性（各类感觉的多样性，以及其在物种内部和不同物种间广泛存在的神经基础的多样性）意味着，任何一种单一的、粗略的神经生物学理论都不能解释感情，并且创造感觉的途径是丰富多样的。 

“解释鸿沟”的认识论方面 

然而，“解释鸿沟”还有另一个方面，源自上面提到的“感觉的本体论”的主观存在。这第二个方面指的是，主观第一人的体验和从第三人称视角对大脑活动的解释之间，存在着一个认识论(知识)的缺口。这个缺口还包括了主观第一人的体验与客观第三人对大脑过程的解释之间的差距，但它与本体论的问题并不完全相同。我们将这第二个认识论方面的问题归因于自我不可化归性（auto-irreducibility）和异我不可化归性（allo-irreducibility）的障碍(见图2)。 

自我不可化归性意味着，一旦意识被创造了出来，我们就不知道是什么神经活动造成了我们的体验。也就是说，我们不能直接接触我们的神经元，而只能接触到它们所创造的体验。这个障碍是Gordon Globus首先指出的，他称之为“世界之结”（world knot）的一部分。世界之结一词是由叔本华提出的，用来描述当我们试图解释大脑和意识之间的关系时所面临的众多谜题。 

不过，自我不可化归性并不神秘。这一缺口的存在是因为，如Globus所说，大脑“不以任何方式”编码或表现“它自己的结构”。(神经系统没有指向自身结构的感觉器官)。因此，自我不可化归性有一个明确的物理解释：连接大脑自身结构和意识的神经根本不存在。但与第一个缺口不同的是，这是一个关于知识的认知论的鸿沟，因为我们没有相关的知识——关于创造出自身体验的物理神经元的知识。 

而异我不可化归性是一种相互的认识论上的障碍。也就是说，当我们从客观的、第三人的视角来看，由于别人正主观地经历着一些意识感受，所以我们无法直接了解到别人的这种感受。这使大脑在第一人和第三人视角之间形成了一道额外的认识论鸿沟。不过需要再强调一次，对于这个认识论鸿沟，我们同样有一个不那么神秘的解释：首先，两个独立的大脑之间没有物理连接。 

揭开“主体性”的神秘面纱 

我们的结论是，意识的神秘性和Levine所提出的的“解释鸿沟”及“意识的难题”都能从自然科学的角度来解释。我们的理论基于这样一种主张：即意识和主观感受从本体上来讲是主观的，从神经生物学上来讲是独特的，但从科学上来说是可以解释的。这在主观第一人视角和客观第三人视角对大脑的认识之间，创造了一个不可跨越、但从科学的角度无从质疑的鸿沟。同时，它也能说明，为什么即使主观体验从根本上是独特的，但我们没有必要援引未知的力量，无论是物理的还是非物理的理论，来解释意识是如何被创造出来的。