意识可以用科学来解释吗？

利维坦按：我们的大脑有着不可思议的复杂网络结构，它拥有860亿个神经元，从漫长而黑暗的130亿年的宇宙演化中聚集起来：形成了那个被我们称之为“自我”的东西，而这个“自我”散布在由胼胝体连接的两个脑半球中。当然，有一种观点认为，所谓的“自我”并不存在，那只是一种幻觉；另外也有人认定，传统的二元论（心灵/肉体）是站不住脚的，因为我们的意识和感受仅仅就是人脑中的物理过程而已。

在红绿色盲的眼中，就算我们知道光子进入视网膜的物理过程，我们还是明白其表述“我看到了红色”是可疑的；更何况，“看到红色”是一回事儿，“看到红色感到了什么情绪”是另外一回事儿。这就好比甲说“我牙疼”，可能是独一无二的本体性的疼痛――这和乙说牙疼并非一种疼痛。所以，谈论人和其行为最好还是要把他们内心的精神状态作为重要参考。

“意识”似乎充满了神秘色彩。物理、化学和生物可以解开大部分关于生命的谜题，但却无法阐明大脑和“感觉”这种主观感受之间的关系，哲学家通常将后者称为感受质（qualia）。

大脑和主观感受之间的界限十分清晰――哲学家约瑟芬・莱文（Joseph Levine）给它起了个广为人知的名字：解释鸿沟（explanatory gap），同为哲学家的大卫・查默斯（David Chalmers）将如何跨越这道鸿沟称为意识难题（hard problem of consciousness）。

图源：Peter Sj?stedt-H

原始意识是最基本的感官体验。在1974年发表的著名论文《当一只蝙蝠是怎样的体验》（What is it like to be a bat?）中，哲学家托马斯・内格尔（Thomas Nagel）称，拥有原始意识说明主体能进行体验或感受，即意识到“作为某种生物是什么感觉”（something it is like to be）。

过去几年里，我们想结合神经科学和哲学知识，从自然生物学的角度统一解读感受产生的过程，进而揭开原始意识的神秘面纱。分析表明，我们可以从本体论和认识论这两个紧密相连的角度来理解意识之谜和解释鸿沟，而且在科学上都说得通。

从本体论角度跨越解释鸿沟

我们先从本体论的角度入手分析。这就不得不提到意识的本体主体性（ontological subjectivity），该特征由哲学家约翰・塞尔（John Searle）提出，他认为究其根本，意识拥有第一人称本体论地位，其存在形式独一无二――只有主体察觉到自己的感受，意识才能存在。因此，无论科学解释是多么严谨客观，都无法将主观感受这一独特的神经生物学产物与特定的脑功能状态联系起来。难点在于，如何用完全科学的世界观来解释感受的独特之处，而不引入任何全新或超自然的“基本定理”。

从本体论的角度入手，有两个要素能帮我们跨越解释鸿沟。第一，从生命和感受的基本共性中不难看出，究其根本，基本的生命功能是意识和感受产生的基础。就比如，生命和感受都以复杂而有序的化学生理反应为依托，且二者都无法脱离躯体独立存在。生物要想生存，就必须有一具界限明确的身体，将其与外部世界隔绝开来。同理，如果没有第一人称视角为基础，意识也就无从诞生【参见埃文・汤普森（Evan Thompson）著作《生命中的心智》（Mind in Life）】。

图源： Reprinted with permission from ?Mount Sinai Health System

除了基本的生命功能，意识感受还离不开躯体――众多细胞、一个神经系统和一个最基本的核心大脑。尽管这些条件尚不足以让意识诞生。

想要利用本体论跨越解释鸿沟，第二个要点在于，意识的诞生不光需要维持生命的基本功能，还需要复杂的神经系统，尤其是大脑提供独特的神经生物学特质。它们共同创造了意识。这里的神经生物学特质包括多种感官（视觉、良好的听觉和敏锐的嗅觉）和很多全新的神经处理子系统。来自不同感官的信息进一步汇合，颅顶的信息处理层次更丰富，脑层次之间的沟通更加频繁，记忆也越来越丰富。这些神经活动孕育了意识，正如随着化学成分与细胞组分发生反应，复杂的身体机能也随之诞生。

图源：The Costa Rican Times

但怎样才能确定这些特征就是意识的体现呢？首先，我们假设，动物只要能利用复杂的感官建立自身与世界之间的映射，就能创造出精神意象。这里的映射一般指同构映射，包括躯体的体表映射、视觉系统的视网膜映射、听觉系统的频率映射（见下图）。杰拉德・埃尔德曼（Gerald Edelman）和安东尼奥・达马西奥（Antonio Damasio）等众多研究者都认为，由此产生的感受就是感官意识的标志。第二，我们假设能根据奖惩从经验中学习，完成复杂操作性条件反射的动物，都能产生积极和消极两类感觉，或者说情感。

图为基于映像的意识感受，它源于感官世界在大脑中的映射体现。图中央为人脑和脊髓。大脑皮层负责处理来自多种感官的映射信号：视觉对视野的映射――视网膜映射、来自触觉，遍布全身的体感映射、来自嗅觉的气味映射、听觉以声调为依据形成的频率映射。图右描绘了各种感官信号经过一系列神经细胞，最终到达大脑皮层的过程。不管经由哪条通路，信号全程都要经过点对点映射才能到达终点。某些动物虽然没有大脑皮层，但也能用其他的高级脑中枢生成类似的映射。【选自麻省理工大学出版社《解密意识》（Consciousness Demystified），2018】。

图源：Reprinted with permission from ?Mount Sinai Health System

通过分析，我们发现，同时满足这两个条件的只有脊椎动物（包括鱼类），昆虫、螃蟹等节肢动物和章鱼、乌贼等头足类动物。进一步观察表明，这些动物均有上述所有特征。

重点在于，在自然界中，这些特征均为意识清醒的大脑所独有。这样一来，大脑独特的神经生物学构造能孕育出感受这种自然界中的罕有之物也就不足为奇了。

从本体论的角度跨越解释鸿沟的关键在于，感受以为主体的生理反应为基础，因此具有独一无二的私密性，再加上特殊的神经生理学特质。二者共同构成了意识感受的独特之处。注意，本体论解释既不涉及超自然元素，也没有提出任何全新的“基本属性”和物理学原理。