破解人类意识之谜

黄湘

《隐泉：通往意识之源的旅程》

作者：[南非]马克·索爾姆斯（Mark Solms）

出版社：W.W.Norton&Company

出版时间：2021年2月

定价：28.95美元

本书综合神经科学、精神分析、信息科学和进化论的视角，对意识的本质和起源提出了富于创见和说服力的解释。

马克·索尔姆斯是南非精神分析学家和神经心理学家

意识是当代科学最大的未解之谜。虽然认知科学家已经具备了很多大脑如何运作的知识，然而，扫描仪中的大脑运作和人的意识经验是完全不同的两回事，前者是第三人称视角，后者是第一人称视角。认知科学无法仅仅通过研究大脑运作来提供对于人为何会产生意识经验的解释。

哲学家查尔默斯（David Chalmers）在1995年撰文指出，作为物理现象的大脑运作过程与作为意识经验的心理状态之间的关系问题，是意识研究的硬问题。为什么物理过程会伴随着经验？为什么一个特定的物理过程会产生与之伴随的特定经验，而不是另一种经验？比如，即使我们发现了疼痛经验在物理层面的因果作用，比如，与导致后退和回避相关的神经信息编码和传递，我们仍然可以追问，为什么是疼痛的特定经验，而不是其他经验（比如瘙痒）与这个神经信息编码和传递的因果作用有关。这是一个难以解决的硬问题。事实上，很多科学家认为它是一个形而上学的问题，不可能被解决。

意识能否有一个功能性的解释，而不是仅仅停留在形而上学的领域？南非精神分析学家和神经心理学家索尔姆斯（Mark Solms）在《隐泉：通往意识之源的旅程》（The Hidden Spring：A Journey to the Source of Consciousness）一书中给出了肯定的答案。

索尔姆斯是神经精神分析的创立者，他相信，充分理解大脑的唯一途径，是将精神分析学的理论与关于大脑解剖结构和功能的现代神经科学知识联系起来。他制定了一种新的方法，通过对那些神经组织受损或有病变的患者进行精神分析，研究其心理变化的深层结构，来发现那些与心灵最深层的动力机制有关的神经组织。这种方法主要依赖于苏联心理学家卢里亚（Alexander Romanovich Luria）的工作。

卢里亚是神经心理学的奠基人之一，在1920年前后，作为一名年轻的大学生，他曾经是精神分析学创始人弗洛伊德的追随者。早在1895年，当时尚处于学术生涯早期的弗洛伊德提出了一套“科学心理学”计划，试图将当时已知的关于心理深层运作的内容翻译成神经生理学和解剖学的语言。但在当时，在通过临床分析获得的心理学知识与通过生理学和解剖学所获得的大脑运作机制的知识之间，存在着无法弥补的鸿沟，结果迫使弗洛伊德放弃该计划，专注于精神分析学的建构。

卢里亚则在弗洛伊德所主张的“科学心理学”方向上迈出了从无到有的关键一步，他在对“二战”中脑部受伤的受害者进行临床工作时，开发了一套关于心理活动的大脑机制的研究方法，亦即通过研究某种复杂的心理能力在不同的病人中随着大脑不同区域的损伤而崩溃的一系列不同方式，由此确定大脑的哪些区域对此种心理能力起作用，以及它们以何种方式起作用。这种方法不会将心理能力定位在大脑的任何一个区域，而是将其揭示为大脑不同区域动态的功能互动，在此基础上可以建立精神分析学视角下的心理功能与解剖学视角下的神经组织之间的关联。然而，在苏联社会，精神分析学是一项禁忌，因此卢里亚本人并未尝试精神分析学与神经科学的结合。

当索尔姆斯在1980年代开始研究神经系统时，神经科学家的主流共识是将做梦与快速眼动睡眠联系在一起，认为做梦的主要动力不是心理上的，而是生理上的，梦境只是神经组织的某种非正常状态，而不是深具意义的幻想。而对于弗洛伊德来说，梦是有意义的，每个梦都是无意识中被压抑的愿望的表达。索尔姆斯相信，弗洛伊德远比神经科学家更接近事实。2000年，索尔姆斯运用卢里亚的方法，发现虽然快速眼动睡眠与梦境有一定联系，但是大脑中负责产生陕速眼动睡眠的部分受损的病人仍然会做梦，做梦实际上是大脑中六个不同脑区互动的结果，尤其离不开负责欲望系统的脑区的积极参与，从而推翻了此前神经科学界的共识，证明了弗洛伊德的观点。

这项发现让索尔姆斯觉得，当今神经科学过分痴迷于研究大脑皮层——亦即负责处理视觉感知等认知功能，乃至理性思维等高级智能的脑区——而忽略了弗洛伊德的精神分析学所探索的更为基本的心灵层面，亦即形塑精神生活的欲望、情绪和压力。神经科学习惯于将视觉感知等认知功能视为意识的基础，然而，视觉并不是一种内在的具有意识的功能，总是会有这样的情况，人的眼睛看见了某些东西，但是并没有意识到自己看见了。像视觉感知这样的认知功能的执行，实际上和意识的产生是分离的。

索尔姆斯建议神经科学更多地关注脑干。脑干是脑部系统发生学上最古老的部分之一，是人类与鱼类共享的一部分大脑，位于大脑底部。脑干网状结构是位于脑干内互相连结的神经核，从脊髓连接到下丘脑和大脑的其他部位，它管理人体的非自主神经系统（亦即控制呼吸、消化、血压和心跳等内脏活动，不在人的意识直接控制下的神经系统）;过滤感官接收的刺激信号，以区分无关紧要的背景刺激;与具有“快乐中枢”和“痛苦中枢”的下丘脑相连，负责激活情绪，产生情感。脑干网状结构还负责通过“唤醒”大脑皮层来调控人的睡眠/觉醒周期，以及进入梦境。

研究人员发现，大脑皮层只有在被脑干网状结构唤醒的情况下才会变得有意识，对于脑干网状结构仅仅两立方毫米的损伤就会抹去所有的意识，导致昏迷。索尔姆斯认为，这说明意识的发源地不是大脑皮层，亦即负责高级智能的脑区，而是脑干。由于脑干也负责产生情感，因此，情感和意识的神经学来源至少是彼此深深纠缠在一起的。

事实上，情感反应是意识的基本形式，因为情感在本质上是一种意识经验，也就是一种可以归属于第一人称视角的经验，而视觉感知等认知功能并非如此。索尔姆斯在书中展示了一个天生没有大脑皮层的3岁女孩的照片，当她的小弟弟坐在她的腿上时，她表现出了情感反应，这说明她具有意识。很多证据表明，被切除了大脑皮层的哺乳动物的行为方式，仍然符合具有情感和意识的状态。

把脑干网状结构而不是大脑皮层确定为意识的发源地，显然颠覆了那种把清晰的思想和情感、欲望等基本感受相分离的主流研究模式。人类的精神生活并不是来自冷静的理智，而是植根于情感和欲望。这对于精神分析学而言是老生常谈，但却被神经科学长期无视。

回到开篇提到的问题，为什么人会具有第一人称的意识经验？在索尔姆斯看来，既然意识的发源地是脑干网状结构，那么意识经验的产生应该与这一脑区所执行的基本功能密切相关。脑干网状结构的基本功能是过滤感官接收的刺激信号，激活情绪，“唤醒”大脑皮层，其中“唤醒”意味着大脑皮层随之运作，产生有意识的认知和智能活动。在神经元的层次上，这只是化学物质的交换和神经电流的脉冲，为什么它们的集合会形成第一人称的意识经验呢？

对于这个问题，索尔姆斯指出，脑干网状结构的“唤醒”，取决于环境的变化、不确定性和意外。人的身体是有记忆的，例如学会开车就是建立一套与此相关的肌肉记忆。记忆其实是一种预测，这样我们就不必在每次处理事情时重新认知和学习，可以对周围的大部分环境没有意识，直到我们处于一个变化、不确定和意外的情况下，我们才会再度产生意识。环境的不可预测性越高，脑干网状结构就越容易“唤醒”。

神经科学在这里与信息科学汇合了。在信息科学中，不可预测性是用“熵”的概念来衡量的，“熵”是接收的每条消息中包含的信息的平均量。尽管信息不是一个生理结构，但它是理解脑干网状结构的“唤醒”，乃至整个大脑的生理活动的入口。

解读/延伸阅读

《算法的无意识：精神分析如何帮助理解人工智能》

作者：[葡萄牙]卢卡·波萨蒂（Luca M.Possati）

出版社：Routledge

在大数据和自我学习的神经网络时代，“机器行为”已经变得难以捉摸，本书分析了人工智能的无意识层面。

《有意识的心灵，共鸣的大脑》

作者：[美]斯蒂芬·格罗斯伯格（Stephen Grossberg）

出版社：Oxford University Press

本书介绍了对思想、大脑及其与世界的互动建立数学模型的基本方法。

对于如何从信息科学的角度理解大脑运行机制，当代神经科学家弗里斯顿（Karl Friston）提出了一项重要的原理——“自由能量原理”（free energy principle）。这其实是一个生物科学，认知科学与人工智能的大一统理论。该理论认为，大脑是一个在生物进化中通过自然选择而形成的推理机器，大脑神经系统在每一个层次上，都在不断地根据输入的感官信息对外界环境作出预测，并且不断地将之前建立的预测和感官输入的最新信息进行对比。预测和信息输入之间必然存在误差，这种误差在信息科学中被称为“自由能量”，大脑的运行目标就是让“自由能量”降至最低，将预测和外界信息输入之间的误差最小化。大脑将预测误差最小化的方式有两种，一种是修正预测，承认错误，更新世界模型;另一种是采取行动，使预测成为现实。

举一个例子，一个人想要走进房子，他接收到的视觉信息让他的大脑预测门是开着的，但那其实是一扇透明的玻璃门，处于关闭状态，他撞到了门，这时他的大脑的反应或者是承认错误，不再前进，或者是采取行动，用手推开门。

“自由能量原理”只是对大脑运作机制的一种描述，本身并不能解释意识经验的产生。一个大学生竞赛团队制造的小型机器人，也可以做到在受阻于玻璃门时或是不再前进，或是用机械手推开门，这显然不会导致机器人产生第一人称的意识经验。不过，索尔姆斯在把情感反应定义为意识的基本形式的基础上，再结合“自由能量原理”，提出了一个关于“人为何会产生意识经验”有说服力的解释。

有别于机器人，人是一个极其复杂的生命系统，不仅时时刻刻接收来自外界的海量信息，而且需要确定对外界信息做出反应的优先次序，以便作出最佳选择，保证自己处在有利于生存的合适范围之内，免于饥饿、免于太冷和太热、免于身体伤害、免于社会危险等等，在这些范围之外将濒临绝境。但是，如果只是由低层次的神经系统来负责这一切，并且按照生存的需要迅速完成反应，需要处理海量的信息，而信息处理需要消耗的能量，将会远远超出人的身体所能积聚的能量水平。

复杂的生命系统必须在符合“自由能量原理”，也就是将预测与外界信息输入之间的误差最小化的同时，尽量优化信息的处理。情感，以及随之产生的意识，根本上是一种优化信息处理的方式，反映了大脑对于那些和生存密切相关的指标的预测。例如当一个人正在享受美食之时，突然接收到了具有危险信号的视觉信息，脑干网状结构就会产生惊恐之情，并且“唤醒”大脑皮层;惊恐就是对视觉信息作出了优先于味觉信息的排序，促使人采取行动，避免危险。

通过自然选择的进化过程，复杂生命系统的每一类需求都建立起自身的情感“质地”，每一种情感都会触发行动程序，而这些行动程序使得生命进入、回到或是保持在有利于生存的范围之内。这些触发和行动采取了先天反射和本能的形式。因此，不仅仅是人，但凡生理系统达到了一定复杂程度的动物都会具有基本的情感和意识经验，这在解剖学上對应的脑区是生物脑部发生学上最古老的部分。

综上所述，索尔姆斯对意识之源的解释，综合了神经科学、精神分析、信息科学和进化论的视角，虽然在细节上还有待进一步推敲，但确实富于创见和说服力。他的观点也蕴含了如下推论：制造具有意识经验的机器在理论上是可行的，如果机器的目标是在低能量水平的前提下处理外界的海量信息输入，并且需要在充满不确定性的环境里时时刻刻将预测和信息输入的误差最小化，以维持自己的生存，那么它就有可能为了优化信息处理进化出意识经验。也许，在世界的某个角落，一台被人遗忘的、靠太阳能电池维持能量的机器人已经具有第一人称的意识经验了，即使只是最初级的……