笛卡爾認為，人類之外的動物不過是沒有任何內在世界的「野獸機器」。在他看來，生理調節的基本過程與精神或意識幾乎沒有關係。而在蘇塞克斯大學認知與計算神經科學教授、《意識神經科學》（牛津大學出版社）主編Anil K Seth看來，我們對意識自我的體驗可能取決於以穩定自身混亂的生理與動物性的血液和內臟為目的的預測感知。我們是有意識的自我，儘管我們同樣也是野獸機器——自我維持且渴望自身存續的血肉之軀。本文英文版刊於
aeon.co
，原標題為《真正的問題》（）。
The real problem
理解意識的最佳方法是什麼？幾個世紀以來，哲學界一直在激烈地爭論，宇宙是否能夠按照勒內·笛卡爾的理論被劃分為「心靈實體」和「物質實體」。然而，現代神經科學的興起發展了一種更為實際的方法——一種以哲學理論為指導，但不依賴哲學研究尋找答案的方法。這種方法的關鍵在於，不必通過解釋意識存在的根本原因來揭示其物質基礎，而應當在主觀而現象化的意識與客觀而可量化的物質之間架起闡釋性的聯結。
我在布萊頓蘇塞克斯大學的薩克勒意識科學中心的工作時，就試圖與認知科學家、神經科學家、精神科醫生、腦成像專家、VR專家和數學家以及哲學家合作做到這一點。我們對意識獲得了令人興奮的新見解——這些見解有別於醫學界的觀點，卻相應地帶來了新的智力與倫理挑戰。在我個人的研究中，一個新的圖景也正在形成：意識體驗可以被看作是深深地根植於大腦和身體共同工作來維護生理整體性——維持生命——的方式中。在此語境下，我們是有意識的「野獸機器」，我將解釋這是為什麼。
讓我們從大衛·查爾默斯的觀點入手，他提出區分「簡單問題」和「複雜問題」，這種觀點承自笛卡爾，有相當的影響力。「簡單問題」是理解大腦（和身體）是如何產生感知、認知、學習和行為的，「複雜問題」則是理解為何以及如何將這些與意識聯繫起來：為什麼我們有別於那些沒有任何內在世界的機器人或哲學殭屍？人們常常認為，解決簡單問題（不管這可能意味著什麼）並無益於我們解決複雜問題，這種想法使意識的腦機制研究毫無進展。
但還有一個選項——我想將它稱之為「真正的問題」：如何基於生物機制解釋意識的各種屬性；不試圖假裝意識不存在（簡單問題），也不急於直接解釋意識的存在（複雜問題）。（熟悉「神經現象學」的人會發現這種表達有一些似曾相識，但正如接下來我將闡釋的，它們也有一些不同之處。）
這種方法在歷史上已經有所應用，例如被用於生命研究方面。曾經，生化學家懷疑生物機制能否解釋生命的本質。如今，雖然我們的理解仍未完整，但這種最初的神秘感已經基本消失——生物學家熟練地從根本機制上解釋生物系統的各種特性：新陳代謝、內穩態、繁殖等等。此處一個重要的經驗是，生命不止是個單一事物，它有許多有待分離的層面。
同樣地，解決意識的真正問題在於區分意識的不同層面，並將它們的現象學性質（對意識體驗的第一人稱主觀描述）映射到潛在的生物機制（第三人稱客觀描述）上。一個不錯的討論起點是區分意識水平、意識內容和意識自我。意識的水平與是否完全清醒有關，即，與處於深度睡眠（或全身麻醉）狀態和有著清醒覺知之間的區別有關。意識的內容是當有意識時，你意識體驗中的東西——構成你內在世界的景象、聲音、氣味、情感、思想和信念。而這些意識內容，就是「你」之所以成為「你」的具體體驗。這構成了你的意識自我，可能是我們與意識最緊密相關的部分。
我們能擁有有意識的基本腦機制是什麼？值得注意的是，意識水平並不等同於覺醒程度。當你做夢時，即使睡著了，也有意識體驗。在一些異常情況下，比如植物人狀態（有時被稱為「醒著的無覺知」），人經歷入睡和醒來的循環，但仍然可以完全沒有意識。
那麼，與僅僅是「醒著」不同，是什麼使我們有意識呢？我們知道，神經元的數量並不是唯一的影響因素。小腦（懸掛在大腦皮層後部的所謂「小大腦」）的神經元數量是整個腦其餘部分的四倍，但它似乎很少參與意識水平的維持。這甚至無關神經活動的整體水平——你的大腦在深度睡眠時幾乎和清醒時一樣活躍。相反地，腦的不同部分如何以特定方式相互交流似乎與意識緊密相關。
米蘭大學神經科學家馬塞洛·馬西米尼的一系列研究為這一觀點提供了有力證據。在這些研究中，研究人員通過一種叫做經顱磁刺激（TMS）的技術使大腦受到短暫的能量脈衝刺激，並用EEG記錄它的「回聲」（即反射回的電信號）。在深度睡眠和全身麻醉中，這些電信號非常簡單，就像扔石頭到靜水中所產生的漣漪。但在清醒狀態下，特有的信號廣泛分布在皮層表面，消失後繼而以複雜的模式重現。令人興奮的是，我們現在可以通過計算這些電信號的可壓縮性來量化其複雜程度，類似於用簡單的算法將數字照片壓縮成JPEG文件。能做到這一點意味著朝「意識測量儀」邁出第一步，既具有實用性，又推動了理論發展。
意識的複雜度測量已經被用來追蹤睡眠和麻醉狀態下意識水平的變化，甚至可以用來檢查腦損傷後意識的穩定性，因為基於患者行為的診斷有時會產生誤導。在薩克勒中心，我們正在努力提高這些測量方法的可行性，希望能基於自發的神經活動（大腦持續的信號）而非外部刺激來計算「大腦複雜性」。我們的期望是，能擁有測量意識、量化意識起伏的能力，這將改變我們的科學認識，就像18世紀第一個可靠溫度計的出現改變了我們對熱（作為平均分子動能）的物理認識。凱爾文勳爵這樣解釋道：「在物理科學中，研究任何主題的第一個基本步驟是找到數值計算的原理和測量與之相關的某種質量的切實可行的方法。」
但問題在於，對大腦複雜度來說，什麼是「優質」的測量？這就涉及到關於意識的新理論。這些理論始於20世紀90年代末，當時傑拉爾德·埃德爾曼（我之前在聖地牙哥神經科學研究所時的導師）和朱利奧·託諾尼（現就職於麥迪遜的威斯康星大學）認為，意識體驗在同時具有高信息量和高整合性上是絕無僅有的。
意識是信息性的，因為每一次經歷都不同於你擁有過或曾經可能擁有的經歷。就像此刻，我坐在桌前，向窗外望去，感到從未體驗過當下這種咖啡杯、電腦和窗外的雲的細節的組合——這種體驗與同時呈現的所有其他感知、情感和想法結合起來，更加與眾不同。每一次有意識的體驗都涉及到不確定性的大幅度降低，而這在數學上就是我們所說「信息」的意義。
每一次意識體驗都是作為一個統一的場景出現的，從這個角度而言，意識是整合的。我們不只是脫離形狀去體驗顏色，也不只是脫離背景去體驗物體。構成我此刻意識體驗的不同元素，比如電腦和咖啡杯，比如巴赫的輕柔旋律和我對接下來要寫什麼的煩惱，似乎以一種深刻的方式聯繫在一起，作為單一的整體意識狀態的各個方面而存在。因此我們可以得到結論，這種數學（算法）捕捉到了信息與整合的共存，且可以映射到這種新興的對大腦複雜性的測量方法上。
這並非偶然，而是「真正問題」策略的應用：我們從主觀經驗的角度對意識進行描述，並將其映射到對大腦機制的客觀描述。
一些研究人員進一步探索這些觀點，以解決這一難題本身。託諾尼是其中先驅，他認為意識只是一種簡單的綜合信息。這是一種有趣而有力的觀點，但代價是承認意識可以無處不在，無所不在——一種哲學觀點，被稱為泛心理學。其中涉及到的大量數學變換也意味著，在實踐中，真正的複雜系統的綜合信息變得不可能測量。這是一個很有啟發性的例子，說明了如果研究人員囿於複雜問題而不瞄準真正問題，很可能會減緩甚至阻滯實驗進程。
當我們處於意識狀態時，一定意識到了一些東西。大腦中的哪些機制決定了意識的內容？解決這一問題的常用方法是尋找所謂的「意識的神經相關物」（NCC）。上世紀90年代，弗朗西斯·克裡克和克里斯多福·科赫將NCC定義為「合作產生特定意識知覺的神經元事件和機制的最小集合」。這個定義在過去二十幾年發揮了很好的作用，直接指導了許多實驗。我們可以比較有意識覺知和無意識覺知，並利用腦電信號和功能性磁共振來尋找大腦活動的差異。有很多方法可以做到這一點。其中最廣為人知的是雙眼競爭任務（binocular rivalry）：給每隻眼睛分別呈現不同的圖像，以便有意識的感知在兩隻眼睛間交替轉換（而感覺輸入保持不變）。另一種是掩蔽（masking），在掩蔽中，靶圖像短暫閃現，一個無意義的圖案緊隨其後，靶圖像是否被有意識地感知到取決於圖像與掩蔽物之間的延遲。
類似的實驗已經識別出大腦中與意識感知穩定相關的區域，不論這種感知是視覺的、聽覺的還是其他感覺方式。一些最新的實驗試圖區分那些只是口頭報告產生了意識知覺時激活的大腦區域（例如說：「我看到一張臉！」）和真正產生意識知覺時激活的大腦區域。然而，儘管這些實驗有許多可取之處，它們仍然沒有真正解決意識的「真正」問題。比如說皮層後側「熱區」在意識知覺過程中被穩定激活，也並不能解釋為什麼該區域的活動與意識相關。為此，我們需要一個概括性的感知理論來描述大腦活動的背後機制，而不僅僅是指出它們產生於何處。
19世紀，德國的赫爾曼·馮·赫爾姆霍茲提出，大腦是一個預測機器，我們所看到、聽到和感覺的不過是大腦對其感官輸入的最優猜測。換言之，大腦囿於一個腦殼之中，能接收到的都是模糊、嘈雜的感官信號，而這些信號並不與外界的真實事物直接相關。因此，感知必定是一個推理過程，在這個過程中，模糊的感覺信號與人們先前對世界的期望或信念相結合，形成大腦對這些感覺信號產生原因的最優假設——是咖啡杯、電腦和雲觸發了這些感覺。我們看到的是大腦對外界事物的「最優猜測」。
在實驗室和日常生活中，都很容易找到預測感知的例子。比如當我們在一個霧蒙蒙的早晨出門，期待著會在公共汽車站遇見朋友，那我們很有可能會真的發現她就在那兒——直到走近仔細觀察發現其實是認錯了人。我們也可以在無意義的嘈雜聲中聽到有意義的言語，如果我們事先以為我們會聽到這些言語（倒放《通往天堂的階梯Stairway to Heaven》，齊柏林飛艇著名歌曲，譯者注），你甚至可能可以聽到撒旦詩歌）。即使是最基本的感知元素，也會被編碼在我們視覺系統中的無意識信念所塑造。我們的大腦已經進化到習慣性認為光來自上方，這又會影響我們在暗處中感知形狀的方式。
經典的感知理論認為，大腦以自下而上或由外到內的方向處理感覺信息：感覺信號通過受體（例如視網膜上的視細胞）進入大腦，然後深入大腦，每階段都涉及到愈加複雜和抽象的處理。在這種視野下，知覺的「重任」是由這些自下而上的連接完成的。而赫爾姆霍爾茨的觀點顛覆了這個框架，他認為從外部世界流入大腦的信號只傳遞預測誤差，即大腦所期望的和它所接收到的信息之間的差異，感知內容是由從大腦內部深處流向感覺表面的自上而下的感知預測所承載的。感知是一個通過不斷更新大腦的預測，在大腦感覺系統多個層次的同時處理中將預測誤差最小化的過程。在這種通常被稱為「預測編碼」或「預測處理」的觀點中，感知事實上是一種可控幻覺——大腦的假設不斷受到來自外部和身體感官信號的控制和調整。心理學家克裡斯·弗裡斯在《下定決心》（2007）中富有說服力地表示：「這是一種與現實相符的幻想。」。
帶著這種感知理論，我們再回到意識本身。現在，我們不必問大腦的哪些區域與意識（或無意識）感知相關，而可以問：感知預測的哪些方面與意識相關？許多實驗表明，意識更多地依賴於感知預測，而不是預測誤差。2001年，哈佛醫學院的阿爾瓦羅·帕斯誇爾·利昂和文森特·沃爾什要求人們報告漂移點陣的運動方向（所謂的「隨機點運動圖」）。他們使用TMS特定地阻斷整個視覺皮層的自上而下信號，發現即使自下而上的信號傳輸仍然是完整的，對運動的意識感知也無法產生。最近，我的實驗室更詳細地探索了意識感知的預測機制。在幾項實驗中（源於之前提到的「雙眼競爭任務」的各種變形），我們發現人們有意識地看到了符合他們所期望的信息，而不是有悖於他們期望的信息。我們還發現，大腦在所謂的「阿爾法節律」（這是一種存在於約10赫茲的腦電信號中的振蕩，在大腦的視覺區域尤為明顯）中的特定相位應用其感知預測。這個發現非常令人興奮，因為它使我們得以窺見大腦可能是如何實現類似的預測性感知的，並且，它還為一種眾所周知但功能至今卻仍未明確的大腦活動現象——阿爾法節律——提供了新線索。
預測加工也可以幫助我們理解特殊形式的視覺體驗，比如由於精神病或迷幻類藥物所產生的幻覺。一種基本觀點是，當大腦對傳入的感覺信號關注過少時，就會產生幻覺，因此這種感知會異常地被大腦先前的期望所支配。不同類型的幻覺，包括從線條、圖案和紋理的簡單幾何視覺經驗到充滿人事物的豐富幻覺敘述，可以被解釋為：大腦過於急切地在大腦皮層層次的不同層次上確認其預測。這項研究具有重要的臨床意義和前景，因為它揭示了精神疾病症狀的背後機制，就像抗生素能直接解決產生感染的原因以治癒，而止痛藥不能。
在我們內在世界許多獨特的經歷中，有一個是尤其特別的——那就是「作為你自己」。人們很容易想當然地將自我體驗視為理所當然，因為它們似乎無時無刻不存在著，我們無時無刻不感覺到主觀存在的連續性（當然，從全麻中醒來時除外）。但正如意識不僅僅是一個簡單事物，有意識的自我也應當被理解為產生自大腦的複雜結構。
首先，存在一種身體的自我，是一種作為一個身體並且擁有一個特定身體的經驗；也存在一種視角的自我，是從某種第一人稱的角度來感知世界的經驗；還有一種意志的自我，包括意圖和行動的體驗——做這做那的衝動，以及推動事情的發生。在更高的層次上，我們會遇到敘事和社會的自我。敘事的自我是「我」進入的地方，是一種即使時間推移也始終作為一個持續和獨特的人的經驗，構建於紛雜的自傳體記憶。而社會的自我是自我體驗的一個方面，它通過他人的感知和想法折射出來，由我們個人的獨一無二的社會生長環境所塑造。
在日常生活中，很難區分這些不同維度的自我。我們作為一些看似沒有區別的整體在這個世界上行動，我們身體自我的經驗與我們過去的記憶，以及我們意志和行為的經驗天衣無縫地整合在一起。但內省可能是一個糟糕的嚮導。許多實驗和神經心理學的案例研究都指向了另一個不同的觀點，在這個語境中，大腦活躍地不斷產生並積極協調這些不同方面的自我體驗。
讓我們以身體自我為例。在著名的「橡皮手錯覺」實驗中，你的真手被擋在視線之外，主試會要求你把注意力集中在一隻假手上，當主試用柔軟的畫筆同時撫摸你的真手和假手時，你可能會產生一種奇怪的感覺——那隻假手現在莫名其妙地成為了你身體的一部分。這揭示了我們關於「擁有」自己軀體體驗的驚人靈活性，同時也提出了一個問題：大腦如何判定世界上哪些部分是它所屬的身體，哪些又不是？
為了回答這個問題，我們可以求助於有相同過程的其他感知形式。大腦根據其先前的信念或期望以及可用的感覺數據做出「最優推測」，相關的感官數據包括特定於軀體的信號，以及視覺和觸覺等經典感覺。這些軀體感覺包括本體感覺，它是身體空間形態的信號，以及內在感覺，它包括大量身體內部信息，如血壓、胃張力、心跳等等。身體自我的體驗依賴於對與軀體相關信號的預測，包括內臟感覺和本體感覺跨通道的感覺信號，以及其他常見感官跨通道的感覺信號。我們作為和擁有一具身體的體驗是一種非常獨特的「受控幻覺」。
我們實驗室的研究也支持這個想法。在實驗中，我們使用所謂的增強現實技術開發了一個新版本的「橡皮手錯覺」，旨在檢查內部感知信號對身體所有權的影響。參與者通過頭戴式顯示器觀察周圍環境，注意力集中在他們面前出現的虛擬手上。根據程序設定，這隻虛擬的手會有節奏地閃爍溫和的紅色，閃爍的節奏可以與參與者的心跳節律保持一致，也可以不一致。我們觀察到，當虛擬手與心跳同步脈動時，人們會體驗到更大的身體所有權認同感，而這恰恰驗證了我們的假設。其他的實驗室發現類似的原則也適用於意識自我的其他方面。例如，當傳入的感覺數據與行為的預測結果相匹配的情況下，我們會體驗到主體性，而在精神分裂症等情況下，我們會體驗到主體性的崩潰，這種崩潰可以回溯到預測過程中的異常。
循著這些發現，我們一路回到了笛卡爾的觀點。我們「我猜（我自己）故我在。」/「我預測（我自己），所以我存在」 作為你（或我）的特定體驗，不過是大腦對自我相關感覺信號產生原因的最優猜測。
這個故事還有一個反轉。預測模型不僅能夠找出產生感覺信號的原因，而且通過改變感覺數據以符合現有預測（有時稱為「主動推斷」）能使大腦能夠控制或調節對應的感覺產生原因。當涉及到自我，尤其是其深度表徵時，高效的調整可以說比準確的感知更為重要。只要我們的心跳、血壓和其他生理指標保持在安全範圍內，即使缺乏詳細的感知表徵，可能也無關緊要。這可能與「作為一具軀體而存在」的特性有關，與對世界上其他客體的體驗或將軀體作為客體的體驗相對而言，這種體驗具有獨特性。
最後，讓我們再次回到笛卡爾。在將身心二分的過程中，他認為人類之外的動物不過是沒有任何內在世界的「野獸機器」。在他看來，生理調節的基本過程與精神或意識幾乎沒有關係。恰恰相反，在我看來，我們對意識自我的體驗可能取決於以穩定自身混亂的生理與動物性的血液和內臟為目的的預測感知。我們是有意識的自我，儘管我們同樣也是野獸機器——自我維持且渴望自身存續的血肉之軀。
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