目　录

前言

第一章　心智

1.1　心智现象

1.2　研究心智的方法

1.3　心智的特点

第二章　心智与脑

2.1　心智是脑的功能

2.2　精神事件与神经事件

2.3　心理相互作用

第三章　心智的无意识活动

3.1　无意识与无感受

3.2　无意识活动

3.3　无意识活动的特性

第四章　无意识活动的心理学研究

4.1　无意识、潜意识与非意识

4.2　无意识的心理与行为

4.3　弗洛伊德的无意识理论

第五章　无意识活动的神经生理学研究

5.1　无意识活动的神经基础

5.2　无意识活动与脑的能量消耗

第六章　无意识活动的脑动力学研究

6.1　无意识活动的各种起因

6.2　无意识活动时脑区激活扩散过程

6.3　无意识活动过程与有意识活动过程

第七章　无意识活动若干问题的讨论

7.1　无意识活动与梦

7.2　无意识活动与计算机隐喻

7.3　无意识活动的难问题

第八章　无意识活动的理论

8.1　关于无意识活动的一些代表性观点

8.2　无意识活动的一个理论框架

参考文献

附录一　无意识活动与静息态脑能量消耗

附录二　无意识加工浅析

附录三　意识神经相关活动的实验探索

附录四　意识问题的研究与展望

图书在版编目（CIP）数据

心智的无意识活动／唐孝威著．—杭州：浙江大学出版社，2008.5

（意识与脑科学丛书）

ISBN 978-7-308-05879-7

Ⅰ．心…　Ⅱ．唐…　Ⅲ．认知科学-研究　Ⅳ．B842.1

中国版本图书馆CIP数据核字（2008）第043442号

心智的无意识活动

唐孝威　著

策划编辑　王志毅

责任编辑　钱济平

封面设计　王小阳

出版发行　浙江大学出版社

　　　　　（杭州天目山路148号　邮政编码310028）

　　　　　（E-mail:zupress@mail.hz.zj.cn）

　　　　　（网址：http://www.zjupress.com）

出　　品　浙江大学出版社　北京出版中心

排　　版　北京京鲁创业科贸有限公司

印　　刷　杭州杭新印务有限公司

开　　本　710mm×1000mm　1/16

印　　张　11.5

字　　数　158千字

版印次　　2008年6月第一版　2008年6月第一次印刷

书　　号　ISBN 978-7-308-05879-7

定　　价　22.00元

前　言

心智是非常复杂的现象。在各种心智现象中，目前对意识了解得最少，意识问题是当前自然科学研究中最困难的问题之一。近年来，意识的研究引起许多不同学科领域的科学家们的兴趣。

心智包括有意识的活动和无意识的活动。个体能觉知的心智活动是有意识的，个体不能觉知的心智活动是无意识的。我们认为，大部分心智活动是无意识的。迄今为止，心智的有意识活动的研究较多，而心智的无意识活动的研究还较少。

心智的无意识活动简称无意识活动。在一般意义上说，非生物的活动都是没有意识的，机器（包括计算机）的活动也是没有意识的。本书考察的无意识活动指心智的无意识活动，而不是一般意义上的各种没有意识的活动。这里讨论的无意识活动，和弗洛伊德的精神分析学说中所谓受压制的无意识也是不同的。

本书作者作为一个物理学工作者，对意识问题有浓厚的兴趣，曾在《意识论——意识问题的自然科学研究》一书中讨论心智的有意识活动（唐孝威2004）。本书着重考察心智的无意识活动。

有人说，无意识活动是个体不能觉知的，所以它们是无足轻重的，研究它们没有什么意义。作者对此不敢苟同。为什么要重视心智的无意识活动的研究呢？因为心智活动大部分是无意识活动，只有既了解有意识活动，又了解无意识活动，才能全面地了解心智。因此，除研究有意识活动外，也要研究无意识活动，以及有意识活动与无意识活动之间的关系和相互转变，要把无意识活动的研究放到重要位置上。

有人说，无意识活动是个体不能控制的，所以它们是完全随机发生的而且是没有规律的。作者并不这样看。无意识活动有没有规律呢？无意识的心智活动与有意识的心智活动都是有规律的心智活动，它们有共同的规律，也各有特殊的规律。

有人说，研究个体能觉知的心智的有意识活动已是非常困难，研究个体不能觉知的心智的无意识活动更是困难，所以它们是无法进行研究的。实际情况不是这样。有没有办法研究无意识活动呢？回答是肯定的。无意识活动和有意识活动都是脑内的活动，它们各有相关的神经基础和神经过程；虽然无意识活动不被个体觉知，但是它们会影响心智的各个方面以及各种行为。通过科学实验是能够了解无意识活动的。

总之，本书强调研究心智的无意识活动的重要性，书中的内容说明心智的无意识活动的特性，同时强调心智的无意识活动是有规律的，是可以通过自然科学研究来了解的。书中着重讨论对心智的无意识活动的自然科学研究。

书中先简单介绍心智的特性，再说明无意识现象，然后分别从心理学、神经生理学、脑动力学三个方面考察无意识活动的特性，并对无意识活动若干问题进行简单的讨论，最后提出无意识活动的一个理论框架。

全书共八章，前三章说明心智、脑和无意识活动，中间三章分别从心理学、神经生理学和脑动力学三个方面考察无意识活动，最后两章讨论无意识活动的若干问题和提出无意识活动的理论。

在“心智”一章中，说明心智现象，介绍研究心智的方法，并分析心智活动的特点。

在“心智与脑”一章中，说明心智是脑的功能，并讨论精神事件与神经事件的区别与相互关系。

在“心智的无意识活动”一章中，考察感受性，讨论无意识活动的特性。

在“无意识活动的心理学研究”一章中，从心理学的角度说明无意识、潜意识与非意识，以及无意识的心理与行为，还对弗洛伊德无意识理论进行简短的评论。

在“无意识活动的神经生理学研究”一章中，从神经生理学的角度说明无意识活动的神经基础，并讨论无意识活动与脑内能量消耗。

在“无意识活动的脑动力学研究”一章中，讨论无意识活动的各种起因，阐述无意识活动时脑区激活扩散过程，并且对无意识活动过程与有意识活动过程进行比较。

在“无意识活动若干问题的讨论”一章中，分别讨论无意识活动与梦、无意识活动与计算机隐喻，以及无意识活动的难问题。

在“无意识活动的理论”一章中，介绍关于无意识活动的一些代表性的观点，并提出无意识活动的一个理论框架。

在附录中收录本书作者与合作者合写的有关论文，各篇论文都注明写作者。在此对各位合作者表示谢意。

本书提出的许多论点是初步的，请读者指正，以便进一步补充修改。

本书得到浙江省科技计划项目、浙江大学“985”工程项目和浙江大学语言与认知研究中心的支持。

第一章　心　智

心智（Mind）又称心或心灵，它不是心脏的功能，更不是虚无的、独立于身体之外的所谓“灵魂”。心智是人的精神活动，是脑的功能。心智包括有意识活动和无意识活动。本书着重讨论心智的无意识活动。

和物质世界的物理运动相比，精神世界的心智活动有哪些特性？和物质世界的各种物理相互作用相比，精神世界的各种心理相互作用有哪些特性？这些问题都引起人们的思考。早期的讨论见Ryle（1949），Armstrong（1968；1981）等。

心智现象是多样而复杂的。心智活动有许多特点，需要用专门的实验方法和理论方法进行心智的科学研究（参见Erneling et al. 2005）。

这一章讨论心智的特性。先说明各种心智现象，再介绍研究心智的方法，然后讨论心智活动的特点。

1.1　心　智　现　象

自然界包括物质世界和精神世界。物质世界又有无生命的部分和有生命的部分，前者称为物理世界，后者称为生命世界。精神世界有个体的精神世界，还有人类整体的精神世界。

个体的精神活动是在个体脑内进行的，脑是精神活动的物质基础。脑是身体的器官。个体又处于自然环境和社会环境之中。个体的精神活动不能离开脑、身体和环境。

精神世界与物质世界紧密联系，但精神活动不同于物质世界的运动。精神活动有其自身的特性和规律。

心理学家对精神世界进行过长期的研究（James 1890; Sdorow 1995; Benjafield 1996）。潘菽（1987）曾把心理活动分为认识活动和意向活动两个基本范畴，这是心智的“知、意”二分法。传统的心理学认为，心理过程包括认知、情感和意志三种形式，称为“知、情、意”三分法。

彭聃龄（2001）在《普通心理学》一书中把个体心理分成认知、动机和情绪、能力和人格等方面，还讨论个体心理现象与行为、个体意识与无意识、个体心理与社会心理等问题。

《意识论——意识问题的自然科学研究》一书提出，觉醒成分、认知成分、情感成分和意志成分以及这些成分之间的相互作用构成心智的整体（唐孝威2004）。

心智有觉醒成分。一定的觉醒是心智活动的基础，个体觉醒才会有各种主观体验。觉醒可以处于不同的程度，反映个体心智的整体觉醒状况。个体的觉醒程度是随时间变动的。觉醒与心智的其他成分有关，如觉醒程度受情感影响，也与意向有关。

心智有认知成分。个体的主观体验有具体的内容。在认知过程中，个体知道自己觉知的是什么，在此基础上，还知道觉知内容所具有的意义。认知过程有信息加工，心智的内容是脑内加工的各种信息以及信息的意义，其中包括脑接收的内、外环境输入的信息和脑发出的支配动作的输出信息等。

在认知方面，感觉、知觉、记忆、注意、思维、语言等都属于心智活动。感觉是客观事物作用于感觉器官，而在脑中产生的对事物的个别属性的认识。知觉是客观事物在脑中产生的对事物整体的认识。记忆是脑对外界输入信息进行编码、存储和提取的过程。记忆是心智活动的重要方面，个体既有对当前信息进行加工的短时的工作记忆（Baddeley 1986, 1992），还有长时存储的长时记忆。按存储信息的性质，长时记忆有情景记忆和语义记忆（Tulving 1983）。注意是心理活动对一定对象的指向和集中。思维是脑对信息进行分析、综合、比较、抽象和概括的过程。语言是人类用来交流思想的符号系统，语言过程是一种心智活动（彭聃龄2001）。

心智还有情感成分和意志成分。个体在情绪和情感方面的主观体验以及在指向方面的主观体验都具有心理学的意义。个体总是对自己的活动有意向，特别在了解所体验的内容意义的基础上，意向更为明确。

有许多心智活动与情感相关。如：情绪和情感是人对客观事物的态度体验及相应的行为反应。道德感是根据一定的道德标准在评价人的思想、意图和行为时产生的主观体验。美感是根据一定的审美标准评价事物时产生的主观体验。在意志和动机方面，意志和兴趣等都是心智现象。意志是有意识地支配和调节行为，并通过克服困难来实现预定目标的心理过程。兴趣和爱好是人探究某种事物或从事某种活动的心理倾向。动机是在目标或对象的引导下，激发和维持个体活动的内在心理过程或内部动力。在人格方面，气质和性格等都是心智现象。气质是表现在人的心理活动强度、速度、灵活性、指向性等方面的心理特征。性格是表现在人对现实的态度和行为方式中的心理特征（彭聃龄2001）。

心智有许多意识方面的现象。如自我意识包括自我认知、自我体验、自我控制等。自我认知是人对自己的洞察和理解。自我体验是伴随自我认知而产生的内心体验。自我控制是自我意识在行为上的表现。

在能力方面，智能属于心智现象。智能是心智的能力，是实现某种活动的心理条件。

从上述心理学教科书中的部分叙述，可以看到心智的多样性与复杂性。我们认为，心智是非常复杂的现象，要从多个方面和多个层次进行考察，包括：心智的内部结构、心智的神经基础、心智的各种状态、心智的动态过程等等。

我们曾提出，心理世界中存在五种不同性质的心理相互作用。它们是：心理活动各种成分之间的相互作用，心脑相互作用，心身相互作用，心物相互作用和心理—社会相互作用，这五种心理相互作用具有统一性（唐孝威2005）。后面2.3节中将对这些心理相互作用进行讨论。

1.2　研究心智的方法

我们认为，为了深入地理解心智，心智的研究对象、研究范围和研究方法都要有所发展：心智的研究对象应当从一般性问题转到心智结构、心智过程、心智状态和心智发展等具体问题以及它们的脑机制；心智的研究范围应当从心智现象本身转到各种心理相互作用及其脑机制，包括无意识的心智活动中各种心理相互作用及其脑机制；心智的研究方法应当从观念的讨论转到脑与心智的系统性实验研究，并且和理论研究结合起来；对心智进行自然科学的研究，重要的是实验研究，要通过大量的实验研究，获得丰富的实验资料，在此基础上进行理论研究。

心智是人脑内发生的主观现象。个体对外界事物的感受是主观的感受；个体的觉醒、认知、情感和意志等，都是脑内发生的主观活动。这些主观的活动具有私人的、主观的性质，难以对它们直接测量。

然而内部的心智活动总会通过各种心理相互作用，如心理活动各种成分之间的相互作用、心脑相互作用、心身相互作用、心物相互作用和心理—社会相互作用等表现出来，可以根据这些表现来研究心智。即使目前的实验技术不能对心智本身进行直接测量，但是用这些实验技术可以间接地推断心理活动的特性，从而得到心理活动的知识。

当前研究心智的实验方法，主要有心理学方法和神经科学方法；通过对病人的研究，也可以了解心智的一些性质。心理学的实验方法主要是行为实验和个体自我报告等。

当个体心理活动时，身体的生理活动发生变化，还有行为上的各种表现。心理学实验测量个体在不同条件下的行为，可以用仪器对行为进行定量的测量。

例如，给受试者刺激或任务，测量受试者由心理活动作出反应的反应时及正确率，或测量受试者完成任务时眼动的数据。这类实验测量得到的反应时、正确率或眼动数据等，是伴随心智活动的或由心智活动导致的行为，但不是心智活动本身。在心理学实验中还可以观测受试者在心理活动时的面部表情、身体姿态或其他行为，它们也不是心智活动本身。

在个体自我报告的心理实验中，要求受试者在实验时作本人主观感受或其他心理活动的报告，记录和分析个体在不同条件下自我报告的内容。

神经科学，包括认知神经科学，研究心智的实验方法有脑功能成像及生理、生化方法等。心智活动时脑内发生复杂的神经电活动和化学过程，伴随有激活脑区的血流变化、葡萄糖代谢率变化、血氧水平变化等生理过程。

目前常用的有关实验技术有：功能核磁共振成像技术、正电子发射断层成像技术、单光子发射断层成像技术、脑电成像技术、脑磁成像技术、光学成像技术、经颅磁刺激技术等。用这些实验技术可以无损伤地测量个体在不同条件下的脑内活动（Posner et al. 1997; Frackowiak et al. 1997；唐孝威1999）。

功能核磁共振成像技术是基于磁共振信号与血液中含氧量有关，测量脑活动时脑内各处血流含氧量的变化可反映相应的神经活动的变化。磁共振波谱技术是基于磁共振信号有化学位移，可测量脑内有关区域中各种化合物分子的谱。

正电子发射断层成像技术是把发射正电子的核素标记的化合物注入人体，它们进入脑部，在体外测量正电子湮灭射线而获得这种标记化合物在脑内分布的断层图像。多用¹⁸F标记的葡萄糖（FDG）获得脑内代谢的图像，可以进行脑内葡萄糖代谢功能的定量测量，或用¹⁵O标记的水（H₂¹⁵O）获得脑内血流的图像，可用以进行认知活动中脑激活区的定位。单光子发射断层成像技术是把发射γ射线的核素标记的化合物注入人体，它们进入脑部，在体外测量γ射线而获得这种标记化合物在脑内分布的断层图像。用以上这些技术可以得到脑功能的三维图像。

测量脑活动时的电磁信号可以研究脑功能的动态过程。脑电成像技术和脑磁成像技术给出脑功能活动时快速电磁信号的时间信息。（Hill-yard et al. 1987, 1995; Laufs et al. 2003）。此外，基于脑活动时脑内组织的光学性质变化的多种光学成像技术，提供了能观察脑皮层功能的高分辨图像。利用经颅磁刺激技术，也可以研究脑的功能活动。

由脑功能成像实验测量得到的脑内葡萄糖代谢率、血流或血氧水平等，是伴随着心智活动的脑内的生理变化，但不是心智活动本身。

用多种成像方法还可以获得脑的结构图像。脑的结构图像和功能图像对了解心智活动都是重要的。

除正常人的实验外，脑病人的资料也有助于了解心智活动。为此，要测量脑疾病患者或脑损伤病人的脑功能与行为，同时在细胞和分子水平上对脑疾病进行研究。此外，还可以对灵长类动物做在体的脑内生理活动和生化过程的实验测量（例如：Pinsk et al. 2007）。

研究心智的主要方法是实验研究。同时要对大量实验事实进行理论分析和研究。此外，计算机模型也是一种有效的研究手段。

Crick曾对生物学的理论研究提出这样的看法：“理论工作者的工作，特别在生物学领域中，是提出新的实验。”“在获得最大成功之前，他们必须一个接着一个地提出理论，正是放弃一种理论而采用另一种理论的过程，使他们具有批判性的、不偏不倚的态度，这对他们的成功几乎是必不可少的。”（Crick 1989）

1.3　心智的特点

和物质运动相比较，心智活动具有许多特点。神经科学和心理科学的发展，使我们对心智活动的特点有了一定的了解。心智活动有哪些特点呢？目前大多数科学家接受以下一些观点（Sdorow 1995; Searle 1997; Solso 2001）：

第一，心智是脑的功能，心智的物质基础是脑及脑内进行的神经生理、生化过程。

脑是客观存在的实体，心智是脑的功能，但不是实体，更不是独立于脑之外的实体。有脑的生存与活动，才会有心智。一旦个体的脑死亡，个体便没有心智活动。心智和物质的脑不能分离，心智不能独立于物质世界以外，精神世界和物质世界有统一性。心智和脑的统一称为心脑统一性，心智和脑的系统称为心脑统一体。

从更广的方面说，脑是心智的基础，又是身体的器官，心智、脑和身体具有统一性，心智—脑—身体的系统称为心—脑—身统一体。心—脑—身统一并不与心—脑—身等同。

第二，心智是客观世界在个体脑内的反映，所以个体能够认识、适应和改造客观世界。

个体对客观世界的感觉是由客观事物的刺激引起的，又通过记忆而存储在脑内。个体的长时记忆是经过长期的经历和实践而在脑内形成的。个体除对各种刺激有主观感受外，还能了解各种感受的意义。心智的内容非常丰富，对个体有多种多样的意义。

从信息加工的观点看，在心智活动时脑内进行各种信息的加工。这些信息有直接来自客观事物的，也有来自存储在脑内的内源性信息，可以通过相关脑区的重新激活而提取和加工这些信息。

客观世界包括自然和社会，所以心智既反映自然又反映社会。个体处于自然环境与社会环境之中，和自然环境与社会环境不断地相互作用。心智—脑—身体和自然环境的系统称为心—脑—身—环境统一体；心智—脑—身体—自然环境和社会环境的系统称为心—脑—身—物—社会统一体。

第三，心智具有主观性，心智活动是主观的、动态的过程。

心智是属于个体的主观现象，因而是主观的、私密的、属于个体自己的。心智的这种特性不同于物质世界中实物的性质。主观体验、概念、理解、推理、思维、愿望、信念、情感、意向等等都是主观现象，这些活动不同于客观实体的运动。

心智具有自我的特性。个体自我的主观体验有自我觉知、自我评估、自我定位、自我意向等。不同个体的心智内容有非常大的差异。

客观世界不断变化，所以反映客观世界的心智是动态的主观过程。

第四，心智具有主观能动性，指导和支配个体的行为。

心智不但是主观的，而且是能动的。个体认识客观世界时，心智不是被动地反映客观事物，而是有选择地、主动地认知客观事物，构建对它们的认识，理解它们的意义。通过心智活动可以产生新的思想，在新思想的推动下进行创造性的工作。

心智活动还不断塑造脑内网络，不断在脑内加工和存储新的信息，在心智活动中形成情绪和意向。个体的行为是由心智活动决定的，心智指导行为，通过动作作用于外界环境，从而适应和改变环境。

第五，心智包括有意识、无意识、潜意识等各种成分。在后面4.1节中将对此进行专门的讨论。

第六，心智是长期进化而来，并且在个体遗传基础上和实践过程中发展。由于个体的发育以及环境的变化，个体的心智在一生中不断变化。

心智活动的以上这些特点是目前科学研究得到的初步认识，其中多数只是原则性的认识。细究起来，许多具体问题和具体过程，特别是在心智活动的神经基础和机制方面，还不清楚。例如：一、心智是脑的功能。作为物质的脑，怎么会涌现心智呢？二、心智是客观世界的反映。作为精神活动的心智怎么能够反映客观物质世界呢？三、心智有主观能动性。主观的心智怎么会有能动作用呢？四、心智在个体遗传基础和实践过程中发展。心智究竟是怎样具有遗传基础并通过实践而发展的呢？……总之，对心智的许多问题还需要进行长期的、系统的研究。

第二章　心智与脑

心智的无意识活动和有意识活动都是脑内的活动，它们分别有相关的神经基础和神经过程。

这一章讨论心智与脑，先说明心智是脑的功能，再讨论精神事件与神经事件，然后说明心理相互作用。

2.1　心智是脑的功能

心智是脑的功能，脑是脑功能活动的物质基础，如果离开活的脑，就不可能有心智。

脑内有数量巨大的（10¹¹～10¹²个）神经元，还有胶质细胞，以及大量的（10¹⁵～10¹⁶个）突触接连，它们构成脑的整体网络。脑具有层次结构，依次来说有：生物大分子、单个神经元、神经元簇、神经元簇回路、脑功能子系统和脑整体网络。

在脑的系统水平上研究脑功能及在细胞水平和分子水平上研究脑功能，这两个方面是统一的。细胞水平和分子水平上的神经活动，是系统水平上的脑功能的基础。

一个神经元簇由一群功能及定位都比较接近或相关的神经元构成，一个神经元簇回路由一群功能类似或相关的神经元簇及其连接构成。一个功能子系统由完成同一种功能的、包括大量神经元簇回路的有关脑区及其连接组成。脑整体网络由许多具有不同功能的、相对独立而又相互连接和相互作用的功能子系统组成。

在脑的系统水平上，脑功能活动是脑整体网络中大量功能子系统分工与整合的动态活动过程，脑功能活动的实质是脑功能子系统相关脑区的激活与相互作用。

我们假设，心智具有单位，这些单位是有心理学意义的脑功能基本单位，它们称为知因（脑功能因子的简称）。以下的说明引自《脑功能原理》一书（唐孝威2003）。

用正电子发射断层显像（PET）和功能核磁共振成像（fMRI）等脑功能成像技术可以无损地研究脑功能。近年来用PET和fMRI进行的脑研究提供给我们许多关于人脑功能的令人感兴趣的实验结果。受这些实验结果的启发，我们提出脑功能的知因假说。这个假说认为人的脑功能是由我们称为知因的基本单位组成的。知因有相应的神经结构。

脑的高级功能包括认知、情绪和意志等，这里提出的脑功能和相应的神经结构具有基本单位的概念，可能不仅适用于认知过程，而且适用于情绪和意志过程等各种心智活动。

我们认为，脑功能由我们称为知因的基本功能单位组成，而知因的神经结构实体是神经元簇，复杂的脑功能是在以知因为功能单位的神经元簇回路和网络基础上实现的。

知因假说主要基于以下经验事实：PET实验表明不同的脑功能定位于解剖学上专一性的脑区。例如，当受试者被动地看一个字、听一个字或说一个字时，每种任务分别激活不同的一组脑区（Peterson et al. 1989）。进一步的实验显示了更细致的功能分离现象。例如关于词汇的PET实验表明：动词和名词，以及不同种类的名词都分别定位于脑内不同的部分（Peterson et al. 1990）。实验还表明，看来简单的认知任务，也并不是由单个脑区激活，而是由许多相关脑区的激活来完成的。这些脑区组成网络来执行特定的认知操作（Damasio et al. 1996）。

上面这些实验事实，如果用脑功能由高度分离而又复杂整合的基本功能单位组成的假说来解释，似乎很容易理解。我们把这些单位称为脑功能因子，简称知因（zhiyin）。在中文中知（zhi）的意思是知识或认知，知又同“智”，即心智或智慧；因（yin）的意思是因子，即因素或单位。必须强调，这些单位不是孤立的，而是联合组成脑内复杂的网络（知因网络）。

知因概念有其神经物质基础，知因的神经基础是脑内专一性的神经元簇。它们位于脑内不同脑区中的特定部位。我们推测这些单位包含大约10²～10³个或更多个神经元，其大小尺度约为数十至数百微米。神经元簇中的神经元，在部位上应当是接近的，它们是神经核群中的一员，或一个核中的亚部分。神经元簇可以与解剖及生理功能概念统一起来。神经元簇具有动态结构，它们是由于重复的物理刺激而在脑内发展的，当同样刺激再次呈现时就会激活。

知因的神经结构的一个实例是Hubel和Wiesel（1968）视觉皮层实验中功能柱结构，尽管有许多类型的神经元簇回路或集群尚未完全了解。

脑功能成像技术可确定的专一性脑区的尺度越来越精细，但它们受仪器空间分辨率和脑内血流一定范围的限制，其大小尺度约为毫米，而脑功能神经活动定位的尺度实际上要小得多。我们认为，虽然目前PET和fMRI的空间分辨率不足以分辨单个知因的神经基础，但是脑功能成像技术以及其他新技术的发展，例如具有高的空间和时间分辨率的光学脑功能成像技术等新技术的发展，将有可能在实验上显示出这些结构。

神经生物学实验表明，神经系统处理信息具有几个明显特点。首先是多样性，在辨认同一目标的不同形态方面具有极大潜力，例如对不同表情或不同年龄的人脸的模式识别，以及对其他的统属一类但形态、大小和颜色各异的物体的识别等；其次是鲁棒性，即个别神经元的死亡及损伤并不导致相关神经信息的丢失；另外是层次性，即对刺激信息的处理分为特征层次和抽象层次，例如祖母形象的各个细节与祖母这个抽象概念是两个不同层次。

为了克服目前几种神经编码理论的困难，并解释更多的实验事实，我们提出一个假设，它融合了祖母细胞假设和Hebb经典神经细胞集群编码假设的优点，称为神经元簇的层次性联合编码假设（唐孝威等2001）。

神经元簇的层次性联合编码假设认为，神经编码的基本单元是神经元簇，前面已经提到，一个神经元簇由一群功能及定位都比较接近或相关的神经元构成；神经元簇的概念可以与解剖及生理功能概念统一起来；每个神经元簇有选择性的专一的特征表达，对该特征刺激的反应最强烈，而对其他刺激的反应随该刺激和最优刺激间的差距增长而减弱；参与编码的神经元簇具有层次性或等级性，即存在编码抽象概念的神经元簇及编码具体特征的神经元簇；神经元簇编码的一个基本性质是层次性联合表征，即不同层次的神经元簇可以被绑定在一起共同表达复杂刺激。

神经元簇的层次性联合编码假设的优点是可以避免目前几种编码假设的困难。首先可以解决鲁棒性问题。由于每个神经元簇含有相当多个（例如10³个或更多）神经元，个别神经元的损毁或死亡不会影响整个神经元簇对其特定刺激的表达。其次，在神经元簇编码假设中神经元簇具有内部结构。具有多个特征及属性的复杂事物可以激活代表各个不同特征和属性的一群神经元簇，它们的恰当绑定共同编码该复杂刺激。联合表征需要特征绑定，我们认为特征绑定的一个可能解决方案是更高级脑区的选择性注意机制。至于是否需要同步振荡进行绑定，还要进一步研究。另外，这种联合表征可以在不同层次间进行，即编码抽象概念的神经元簇及编码具体特征的神经元簇可联合表达各种复杂事物。最后，在神经元簇编码假设中存在多个功能相似的神经元簇，可以解决多样性问题。例如祖母不同表情的脸，可由不同的神经元簇编码和联合表征。当然，不同表情的脸不只涉及少数神经元簇，而可能涉及包含大量神经元簇回路的功能子系统。

我们认为，脑内大量神经元簇回路组成了具有不同功能的、相对独立而互相连接的功能子系统。一个功能子系统包括了完成同一功能的有关脑区。在各个功能子系统之间有连接通路，这些连接通路是以大量神经通路为基础的等效通路。许多功能子系统以不同方式广泛连接而形成脑的整体网络。

一个功能子系统可以用复杂的电子线路来等效地描述，这个电子线路对输入信号进行各种变换、组合、分析和记录。这里所讨论的输入、输出神经信号，都是指脑内功能子系统之间传递的信号，而不是外界的物理刺激。

这种等效电子线路除线路本身外，还包括：输入信号的输入端和输出信号的输出端，实现调控作用的多种门控结构，与其他功能子系统的等效连接通路，等等。一个功能子系统有输入端和门控，可以接受两类输入信号：一类输入信号通向输入端，引起功能子系统脑区激活；另一类输入信号通向门控，使功能子系统脑区的活动受到调控，例如抑制或增强。

一个功能子系统总有多个输入端，在简单讨论时可以考虑只有一个输入端有信号输入而其他输入端无信号输入的情况。一个功能子系统还具有多个输出端，在简单讨论时可以考虑其中一个输出端的输出，输出信号还可以反馈。功能子系统的门控结构类似于电子线路中的与门、非门、或门等，起到甄别、符合、反符合等作用。例如在有抑制的门控作用时，功能子系统的输入信号受到抑制；在有符合的门控作用时，功能子系统的输入信号得到增强。一个功能子系统与其他功能子系统之间由等效连接通路广泛连接。这些连接通路是整个系统不可缺少的组成部分。

功能子系统的一个基本特性是有关脑区的激活。一个功能子系统可以处于不同的状态。脑区静息的状态是功能子系统的基态。在脑活动时，功能子系统处于激活态。激活态有不同的激活程度。脑区激活指有关脑区内部神经元的电活动以及与此相联系的生物化学反应。描述脑区激活的参量是激活水平，它是脑区激活程度的量度。激活水平反映有关脑区内部大量神经元活动的总和，包括神经元兴奋和抑制的总效应，它也反映有关脑区内部生物化学反应及能量代谢的水平。在同一个功能子系统内部，脑区激活有空间分布。在脑的系统水平上我们只考虑功能子系统总的激活水平，而不讨论它内部细致的激活分布。

功能子系统的另一个基本特性是与其他功能子系统之间的相互作用。功能子系统之间互相传递神经信号，包括神经元的电信号以及生物化学信号。在脑整体网络中各个功能子系统间复杂的相互作用是通过功能子系统间连接通路传递信号来实现的。这些信号指脑内功能子系统间的信号，而不是原初的外界物理刺激。外界物理刺激先转换成神经信号，再送到有关的功能子系统的输入端。描述信号的参量是信号强度，包括信号的幅度与持续时间。输入信号引起功能子系统脑区的激活，脑区激活后会通过连接通路传递信号而与连接脑区作用。描述连接通路的参量是通路效能。

脑区激活的另一个参量是时间。在讨论脑区激活及相互作用时，需要说明脑区激活水平在不同时刻的情况，以及传递信号特性随时间的变化。

如果用激活与相互作用的观点考察脑功能子系统与脑整体网络，似乎可以对感觉、知觉、动作、注意、学习、记忆、意识等各种心智活动共同的脑基础有一个大致统一的理解。

2.2　精神事件与神经事件

神经系统是身体的一个重要系统，它包括身体的周围神经系统和中枢神经系统。神经活动有周围神经活动和中枢神经活动。

周围神经活动可以传入到中枢神经系统而引起中枢神经活动；中枢神经活动可传出到周围神经系统而引起周围神经活动。例如，外界环境的物理刺激在感觉器官处引起神经信号，经周围神经系统输入脑内；而脑内信号传出到周围神经系统，到达动作器官处，产生动作作用于外界环境。这些过程都是通过神经活动来实现的。这一节讨论的神经事件，主要指中枢神经系统中脑内的神经活动。

在心智活动时脑内发生神经事件，同时发生精神事件。这些脑内事件是指有一定内容的脑内活动，脑内事件是动态的，是随时间变动的过程。

什么是神经事件？它们是脑内神经网络中进行的神经生理—生化活动过程。

从细胞水平看，神经事件有相关的神经元、神经元簇和神经回路的活动，包括神经电活动和神经化学过程等。

从脑的系统水平看，脑具有层次性的神经网络结构，大脑皮层有许多专一性的脑区。脑内的神经事件是脑内网络中相关脑区激活与相互作用的过程。大脑皮层专一性脑区的激活，各个脑区之间的相互作用，以及脑内功能系统的调节控制过程等，都是神经事件。

脑内神经网络储存大量的记忆信息。网络中许多专一性脑区通常处于未激发的基态。在发生某一神经事件时，网络中相关的一些脑区激发，其中储存的信息得到提取并且进行信息加工。

大脑皮层一些脑区的活动与其他脑区有联系，并且受到脑内其他功能系统的调控。所以一个神经事件往往不是大脑皮层局部的、单独一处脑区的活动，而是大脑皮层多处脑区的联合活动，而且有脑内其他功能系统参与协调活动。

在信息加工的脑功能系统中，加工专一性内容的脑区的激活与相互作用等神经事件，与脑内其他功能系统对信息加工脑区的调控作用等神经事件，是经过不同的神经通路来实现的。

脑内神经活动包括与意识有关的、能够进入意识的神经活动，以及与意识无关的、不能进入意识的神经活动。大脑皮层信息加工的许多脑区活动是与意识有关的、能够进入意识的神经活动。它们又按激活水平的不同，分为激活水平在意识阈值以上的活动，以及激活水平在意识阈值以下的活动。后者虽然没有进入意识，但是当激活水平提高后可以进入意识。

脑区是实体，脑区的激活形成脑区实体的激发状态，简称激发态。通过脑区之间的相互作用，脑区激发态会在脑内网络中传播和作用，并且组成各种激发态的组合模式。在这些神经活动中，脑区激发态在传播和作用，然而相应的脑区实体在这些过程中并没有发生移动。

脑内的神经事件是脑区实体发生的神经生物学过程，可以用电生理方法、生物化学方法、脑成像方法等对它们进行直接的测量。

什么是精神事件？精神事件是心智活动，是在神经活动基础上发生的脑内主观过程。

心智的各种成分的活动以及它们之间的相互作用是精神事件。脑内的信息加工，个体的主观感受，个体对加工信息意义的理解等是精神事件。各种复杂的认知、情绪、意志过程，以及思维、语言、意识等心理活动都是精神事件。

认知的脑功能成像实验表明，某一种确定的认知功能定位于大脑皮层的特定区域及它们的组合；不同的认知功能分别定位于大脑皮层的不同区域及它们的组合。这就是说，大脑皮层的不同脑区及它们的不同组合存储各种不同的信息，一定脑区的激发或一些脑区激发态的组合和一定的意义相关。所以当不同脑区激发时或一些脑区激发态形成不同组合时，脑内进行不同的信息加工，并且相应地表达不同的意义。

《意识论——意识问题的自然科学研究》一书中提出，脑区处于激发态时相应信息就表达。若以意识阈值作为参考，可以把脑区激发分为超过意识阈值的激发与意识阈值以下的激发。和前一种情况相当的脑区信息加工是外显表达的，外显表达的信息加工进入意识。和后一种情况相当的脑区信息加工是内隐表达的。内隐表达的信息加工虽然不进入意识，但是也参与个体的心智活动，还会在一定程度上影响个体的某些行为（唐孝威2004）。

心智过程由精神事件所构成，而相关的神经事件是心智过程的基础。虽然对主观内在的精神事件不能进行直接的测量，但是可以由个体自我体验并作报告，又可以由它们导致的行为表现出来。

精神事件必定有神经事件作为基础，但并不是所有的神经事件都与精神事件直接相关的，更不一定与有意识的精神事件相关。有许多神经事件与精神活动没有直接关系，例如神经细胞的基础代谢过程并不和精神活动直接相关。在大量神经事件中有一部分与精神活动有直接关系。

每一个精神事件都有其神经相关物的活动，都有相关的神经事件作为基础。精神事件总是和神经相关物及相关的神经事件联系着的。不同的精神事件与不同的神经事件相关，没有脱离神经事件的精神事件。

精神事件和神经事件有区别又有联系。神经事件中脑区的激活和相互作用，以及由此引起的脑内网络中脑区激发态的传播和作用，都是精神事件的物质基础，但这些神经事件并不等同于精神事件。当脑区激发及激发态传播时，脑内进行相应的信息加工，同时还有其他脑功能系统参与协调活动。伴随这些神经事件发生的精神事件有：对信息内容的感受，对信息意义的理解，由此引起的评估与选择，并且产生相应的情绪和意向等等。

各种神经事件之间有相互作用。各种精神事件之间也有相互作用。精神事件之间的相互作用导致新的精神活动，这是精神事件主观能动性的表现。精神事件之间的相互作用不可能离开神经事件，它们是通过神经活动来实现的。这时脑内有许多脑区的激活，并且形成脑区激发态新的组合模式。

精神事件会作用于脑内网络，影响脑内的长期记忆。相关脑区的激活以及脑区激发态的传播、作用和组合，引起脑内网络的改变，形成相应的记忆。因此，脑和心智是在神经事件和精神事件的活动过程中不断塑造的。

通常人们在几个层面上从不同角度考察神经事件和精神事件，如神经生理学的角度、信息加工的角度、意识活动的角度、环境作用的角度等。

从神经生物学的角度研究脑内神经活动，主要考察脑内神经细胞的生物学特性，神经电信号的发放和传递，神经递质的释放，神经生物化学的反应等。在讨论中常用的概念有：电发放、信号传递、化学信号等。

从信息加工的角度研究脑内信息加工，主要考察脑对外部世界提供的信息进行编码、处理、存储、利用等过程，在讨论中常用的概念有：信息、编码、信息加工等。

从意识活动的角度研究脑内精神活动，主要考察主观感受、意义理解、评估选择等过程，在讨论中常用的概念有：感受、意义、自上而下作用等。意识活动包括有意识的、外显的活动，以及无意识的、内隐的活动。

从环境作用的角度研究脑与心智和环境的相互作用，主要考察感知觉，行为，以及遗传、发育等过程，在讨论中常用的概念有：具身心智、情境认知、社会认知等。

实际上，以上几个层面的过程是互相耦联的，要把不同角度的研究整合起来。例如我们曾在认知研究中提出认知的信息加工与意识活动模型，指出认知过程中包括信息加工与意识活动；单纯从信息加工的角度不能全面了解认知过程，必须用信息加工与意识活动相耦联的观点来讨论认知，意识活动包括有意识活动和无意识活动（唐孝威2007，2008）。

2.3　心理相互作用

在多种多样的心理现象中，存在着不同种类的心理相互作用。某一种心理相互作用，是指心理活动和某一种因素之间的相互作用，包括这种因素对心理活动的作用，以及心理活动对这种因素的反作用（唐孝威2005，2007）。

Kosslyn和Rosenberg（2003）在《心理学：大脑·人·世界》一书中提出，心理是在大脑、人、世界三个不同的水平上发生的事件。大脑是生物因素。人指人的信仰、愿望、感觉等。世界（及群体）是社会、文化和环境因素。这三个水平上的事件不是孤立的，而是不断进行着相互作用。

丰富多彩、千变万化的心理活动是在人的脑内进行的。在研究人的心理活动时，既要考察心理活动的内部因素，研究脑内部各种因素的关系，还要考察心理活动的外部因素，研究脑内部的心理活动和各种外部因素的关系。

考察心理活动时脑内部各种因素的关系，可以看到各种不同性质的心理相互作用，其中包括心理活动的各种成分之间的相互作用，还有心理活动和脑之间的相互作用。

在心理活动的各种成分之间，心理活动的某一种成分对心理活动的另一种成分有作用，而心理活动的另一种成分对心理活动的这一种成分有反作用。这些作用是相互的，因而它们是心理活动的各种成分之间的相互作用。

在心理活动和脑之间，脑对心理活动有作用，而心理活动对脑有反作用。这些作用是相互的，因而是心理活动和脑之间的相互作用。

考察脑内部的心理活动和各种外部因素的关系，可以看到在心理活动和各种外部因素之间也存在各种不同性质的心理相互作用，其中包括心理活动和多个层次的外部因素之间的各种相互作用。这些作用都具有相互性，即既有作用又有反作用。

在个体心理活动和身体之间，身体对心理活动有作用，而心理活动对身体有反作用。这些作用是相互的，因而是个体心理活动和身体之间的相互作用。

在个体心理活动和人所处的外界自然环境中的物体之间，环境物体对心理活动有作用，而心理活动通过行为对环境物体有反作用。这些作用是相互的，因而是个体心理活动和环境物体间的相互作用。

在个体心理活动和人所处的社会环境之间，社会环境对心理活动有作用，而心理活动通过行为对社会环境有反作用。这些作用是相互的，因而是个体心理活动和社会环境之间的相互作用。近年来，社会认知的研究受到广泛关注（Macrae et al. 2000; Malle 2005）。

以上这些不同的心理相互作用是在心－脑－身体－环境－社会的统一体中各个层次进行的，它们都以心脑系统的活动作为共同的基础，因此它们可以在心脑统一性的基础上统一起来。

第三章　心智的无意识活动

这一章对无意识的心智活动进行一般性的考察。先介绍感受性与无感受，再说明各种无意识现象，并讨论无意识活动的特性。

3.1　无意识与无感受

感受性（qualia）是心智的重要问题之一。一些心智活动具有感受性，而许多心智现象是无感受的，它们称为心智的无意识活动，或心智的无意识成分。为了了解无意识活动，先要考察感受性的特点。

客观世界的各种刺激会引起人的各种主观感觉，这是人们熟知的事实。人看到红色物体时会有红的感受，人的皮肤受到针刺时会有痛的感受。人对外界刺激的感受称为感觉，对红的感受或对痛的感受都是最简单的感觉现象。在心理学中，把感觉定义为人脑对客观事物个别属性的认识。

为什么人有感觉呢？通过神经科学的实验，对感觉过程的神经机制已经有了清楚的了解：外界刺激在感觉器官的接受器处转换为神经电信号，神经电信号由神经通路传输到大脑皮层的感觉区，引起相关的感觉脑区的激活，并且伴随有相应的主观感觉。

以视觉为例，当人看红色物体时，视觉器官接受红光的刺激，并把它们转换为神经电信号。这些神经电信号传输到大脑皮层的视觉区，再由特定的视觉通路传到分析颜色的脑区，使相关的脑区激活，并且引起红色的感受。

再以体表的感觉为例，当针刺人的皮肤时，体表感觉器官接受针尖的刺激，转换为神经电信号，它们传输到大脑皮层的躯体感觉区。而且身体一定部位的感觉神经信号投射到大脑皮层躯体感觉区的特定的代表区。不同代表区的脑区激活，伴随有身体不同的部位受到刺激的主观感觉。

人的感觉能力是先天遗传和后天发展的。婴儿出生时就具有感觉刺激和分辨不同刺激的能力，这些能力由基因决定。随着个体的发育以及和环境的相互作用，在出生时就具备的基本感觉能力会进一步发展和完善。

儿童把对红色物体的红色感受叫“红”，这是成人教育的结果。英语国家的儿童把同样的感受叫“RED”，也是成人教育的结果，他们知道这种感受叫“RED”，但并不叫它“红”，如果他们受到汉语教育，也会把同样的感受叫“红”。

外界刺激引起人的主观感受是多种多样的，外界不同的刺激引起人的不同的主观感受。感受性是脑的感觉功能。Koch（2004）说，感受性是构成意识体验的基本感受，诸如看见一个面孔的体验，或听见一种声调的体验等。他还举出对海上日落、玫瑰花香、生气发怒、惊心回忆等各种感受的例子，各有不同的体验。Searle（1992）说，感受性是第一人称的主观体验。

感受性是简单的心智活动，客观世界作用于个体而引起的感受性，是人认识世界的基础。知觉、想像、思维、语言等各种心智活动比感觉过程复杂得多，它们都以感受性为基础。

然而并非所有心智活动都有感受。存在着许多没有感受的心智活动，它们都是无意识的心智活动。此外，在神经过程方面，脑内有些神经过程并不产生主观感受；在行为方面，有些自动化的动作是没有主观感受的。

无意识和无感受相联系，无意识活动是无感受的。然而无感受只是无意识活动的特性之一，后面将讨论无意识活动的其他特性。

3.2　无意识活动

有人问：“意识是什么？无意识是什么？”他们说：“意识的定义还弄不清楚，无意识的定义就更不清楚了。”“连研究对象都说不清，研究更是无从下手了。”

意识确实有种种不同的定义，从不同角度有不同的看法，但是并非“弄不清楚”。这方面有许多论述，可以参看Blackmore 2003, 2006；Damasio 1994, 1999, 2000；Dehaene 2001；Dennett 1991；McGinn 1996, 1999；Hobson 1999；Kanwisher 2001；Kirk 2003；Pinker 1997；Pylkkanen 2001；Solso 1995, 2001；Vygotsky 1978；Wagman 1998；Yasue 2001；Zeman 2001等。

在《意识论——意识问题的自然科学研究》一书中曾经说明过意识的概念。“意识是觉知”的看法反映了对意识的通常理解，从个体的觉察来说，意识包括了觉知，但意识不限于觉知。意识内容的觉察只是意识的一个特性，意识还包括意识觉醒、意识指向和意识情感（唐孝威2004）。

心智的无意识活动是个体不能觉知的心智活动。心智的各种成分，如认知、情感、意向等都不断进行着活动，其中个体不能觉知的都是心智的无意识活动。

这里要说明，“意识活动”的概念不同于“有意识活动”的概念。意识是心智的重要方面，意识活动是心智活动的重要方面，意识活动包括有意识活动和无意识活动，有意识活动和无意识活动都是意识活动。

“意识是状态”的看法反映了意识的另一个特性。从个体觉醒状况来看，意识是状态。然而意识有包括意识内容、意识指向和意识情感在内的其他要素，并不仅限于意识觉醒的要素（唐孝威2004）。

心理学中讨论过意识的各种不同状态，如：昏迷、麻醉、睡梦、清醒、癫痫等，其中丧失意识的状态是意识的一些状态，统称无意识状态。“心智活动”和“意识状态”是两个不同的概念，“心智的无意识活动”和“无意识状态”也是两个不同的概念。本书着重讨论心智活动中的无意识活动，而不讨论各种无意识状态。

意识是心智的一个重要方面，而有意识的主要特征之一是主观觉知。心智活动有许多内容，其中个体能觉知的心智活动称为心智的有意识活动，个体不能觉知的心智活动称为心智的无意识活动。

“意识是过程”也是对意识的一种看法。从意识活动随时间的变化来说，意识是过程。意识的四个要素都随着个体内部及外部的状况而不断变动。意识是不断变动着的（唐孝威2004）。

心智活动是随时间变化的，心智的各种成分如认知、情感、意向等都随内外条件而变化，其中心智的无意识成分也是不断变动的，因此无意识活动是过程。

“意识是表达”是对意识的一种看法。在意识的动态过程中，大脑皮层脑区的激发态在其他许多脑区的协同作用下，在脑内网络中运动，在这种活动过程中必定包含信息的表达。因此意识包含有信息表达（唐孝威2004）。

在无意识活动中，大脑皮层脑区的激活态在脑内网络中扩散，在这种过程中，也包含信息的表达，不过它们是内隐的表达而不是外显的表达。

人们很早就认识到，在心智活动中存在无意识现象。例如，早在100多年前，Ebbinghaus就曾经通过被试者重新学习时所需时间节省的现象，研究过无意识记忆。他指出，“有些消逝的心理状态，它们自己完全不回到意识中来，它们在意识外隐藏着，但产生很重要的效果，确证它们以前的存在”（Ebbinghaus 1885）。

后来，许多学者用启动效应对内隐记忆进行过研究。实验表明，有些事情个体不能有意识地回忆起它们，但是个体对它们仍有记忆，这些记忆就是内隐记忆。启动效应是指个体执行某一任务对后来执行同样任务有促进作用的现象。常用的测量方法有：知觉辨认、词干补笔等（朱滢1993）。

内隐记忆实验和自由回忆及再认等实验不同。自由回忆及再认是外显记忆测验，这些测验要求被试者有意识地去进行回忆、提取记忆。而内隐记忆测验则不要求被试者有意识地进行回忆，只要求被试者专注于完成当前的作业。例如在单字的内隐记忆实验中，是进行间接的测量：测量学习所需时间的节省，而不是测量记住多少个单字。

Warrington和Weiskrantz（1974）及Tulving等（1982）曾经对内隐记忆进行过系统的研究，他们的实验都表明存在这种自动的、不需要有意识活动参与的记忆；过去的经验对当前的活动有自动的、无意识的影响。

另一类无意识现象是感觉阈限以下的刺激引起的心智活动。感觉阈限是能够被个体感知的外界的物理刺激强度的阈限。若外界物理刺激的强度超过感觉阈限，这种刺激可以被个体感知，伴随有上一节提到的感受性。若外界物理刺激的强度小于感觉阈限，这种刺激不能被个体感知（Merikle et al. 1998）。

这就是说，个体并不对所有的客观刺激都有感受性。对刺激强度在感觉阈限以下的刺激，个体就没有感受。有趣的是，虽然个体不感知这些刺激，但在脑内对它们会有一定程度的信息加工，因而对行为产生影响。

除此之外，客观物理刺激引起的某些神经活动，个体是不能直接感受的。例如，人们有视觉和听觉的感觉，但是不能意识到视觉和听觉的神经传输过程，如神经电信号和化学信号的传输过程等。

还有一类无意识现象是学习的自动化。反复学习可以产生行为潜能的变化。开始学习时要由意识控制的脑内信息加工，经过多次练习后可能转变为自动化加工。

无意识的行为是指那些自动化的、不受意识控制的行为。个体在进行熟练动作时，“习惯成自然”，对相关的活动并无主观感受，它们是无意识的活动。

内隐思维等自动加工的认知过程也都是无意识现象。例如语言的自动加工时，无需随意注意的参与，不受意识的控制。这时脑内仍进行着信息加工，其结果可以在反应时间的测量中呈现出来（Meyer et al. 1971）。

总之，心智活动不只是有意识活动这一种情况。有意识的心智活动和无意识活动是心智活动的不同成分。那种认为心智在本质上都是有意识的、只存在有意识的心智活动的看法是不符合实际情况的。

我国心理学家对无意识活动进行过许多实验研究，见本书参考文献中部分论文。

Baars曾经列举无意识活动的许多项目，如：内隐认知，长时记忆，启动过程，旧的、可预见的、不重要的信息，不受注意的刺激，程序性记忆（技能），语义记忆，阈下刺激加工，储存的记忆，内隐目标、决定、酝酿，不可提取的记忆，内隐学习的学习模式，工作记忆中的非复述项目，记忆想像或自动想像，深睡和昏迷（慢速脑电波），对心理功能的局部通达，无意识控制，无意识推理，广泛的经验（熟悉感），具有理智意识的记忆，受损的网状结构和髓板内核，假设的或内隐的观念等（Baars 1999）。可见无意识活动有许多不同的种类。

Baars把长时记忆、语义记忆、储存的记忆、不可提取的记忆、具有理智意识的记忆等都列为无意识活动，这是对无意识活动的广义理解，其实这些记忆和无意识活动不是等同的。后面4.1节中将对此进行说明。

另外有人把睡眠时的梦以及白日梦都当作无意识活动，这并不恰当。后面也将对此进行说明。

3.3　无意识活动的特性

无意识活动是脑的活动，是心智的一种成分。无意识活动是客观世界在脑内无意识的反映。无意识活动时，脑内进行无意识的信息加工。这里讨论无意识活动的一些特性，它们是：内隐性质、自动性质、并行性质和持续性质等。

第一，无意识活动的内隐性质。上面已经考察过感受性问题，并且提到无意识活动是无感受的。无感受的心智活动是内隐的。

无意识活动是个体没有意识到的，它们和有意识活动不同。有意识活动是个体意识到的。这些被个体自己意识到的心智活动称为外显的。

前面提到内隐记忆、内隐认知等活动。内隐记忆是个体不能用言语报告的。内隐学习是无意识的学习，内隐思维时脑内进行着无意识的思维活动，但个体并不觉知这些思维过程。它们都是内隐认知。内隐认知是个体自己意识不到的，这些内隐的无意识活动会影响个体的行为。

内隐活动和无意识活动常常被等同起来：内隐记忆就是无意识的记忆，内隐认知就是无意识的认知，内隐学习就是无意识的学习，内隐思维就是无意识的思维。

Schacter等的实验表明，内隐知识可以和外显知识分离，有些脑损伤病人的外显知识受到损伤，但是却可以获得内隐的知识（Schacter 1987, 1992）。

第二，无意识活动的自动性质。无意识活动不受个体自己自觉调节控制，具有自动进行的特点。

Shiffrin等（1977）提出，自动化的心智活动不受意识控制而自动进行，它们不受认知资源的限制，没有随意注意参与。他们认为，自动化过程可以由适当的刺激引发，它们发生很快，而在习得之后较难改变。

无意识活动与意识控制的有意识活动不同。意识控制的心智活动受认知资源的限制，有随意注意参与，并且可以由个体自己自觉调节控制。

自动化过程的例子很多。前面已经提到，一些不受控制的行为反应是自动进行的。有的动作开始时受到控制，多次重复练习后可以转化为自动进行的动作（Raichle et al. 1994）。

第三，无意识活动的并行性质。许多无意识活动项目是并列地同时进行的，具有并行加工的特点。例如，同时进行的各个项目的操作是并行的操作；同时并列地发生的各个过程是并行的过程。

并行的无意识活动过程和有意识活动的过程不同。有意识活动过程中的许多步骤，要先完成一步再做第二步，它们是串行操作的。

无意识活动的并行性质导致无意识活动的一个特点，即无意识项目的大量性。在脑内同时进行的无意识项目可以是大量的。例如，内隐记忆、内隐认知和自动化技能等许多无意识活动项目可以同时存在。

在同一时刻，脑内通常只有一项有意识活动项目，但却同时可以有许多项无意识活动项目。因此，在同一时刻，脑内同时进行的无意识活动的项目数大于有意识活动的项目数。

第四，无意识活动的持续性质。无意识活动持续性的意思是：从总体上来说，脑内这些活动是经久不息地、不断地进行着的。无意识活动过程是动态过程，这些活动的内容随着时间不断变化。

对于每一项无意识加工项目来说，只在一段时间内进行后就结束。但是从总体来说，脑内大量的无意识加工项目此起彼伏，不停地进行着。

总体上持续不断的性质是无意识活动的特点，它们和有意识活动不同。有意识活动是断断续续的，而且在一定条件下，例如当深度的无梦睡眠期间，有意识活动会停止相当长的一段时间。

只要脑是存活的，脑内的无意识活动总是不停地进行着，它们加工的信息内容也在不断变化。无论个体是在清醒地完成认知任务时，还是在清醒但处于静息状态时；无论个体是在无梦睡眠时，还是在有梦睡眠时，个体脑内都存在无意识活动。

个体的内外环境不断地给个体各种信号，脑需要不断加工内外环境的大量信息，从而支配行为、适应环境，这些信息加工多数是无意识的加工，在总体上说，它们持续不断地进行着。

总之，在同一时刻，脑内无意识活动的项目数大于有意识活动的项目数。在一天24小时中，脑内无意识活动的项目数更大于有意识活动的项目数。如果把心智现象比作海上的冰山，那些“不可见的”无意识活动就像是海面下庞大的冰山座基，而那些露出海面的“可见的”有意识活动只是整个冰山的一角。

当然，这种比喻也有不恰当之处。因为心智是脑的活动而不是实体，心智的有意识活动和无意识活动都是脑的活动过程，而不是像冰山尖和冰山座基那样的实体；此外，虽然心智的大部分是无意识活动，但是无意识活动和有意识活动是不断相互转变的，而不像冰山的各部分相对固定。

无意识活动的内隐性质、自动性质、并行性质和持续性质共同构成了无意识活动的特征，使它们成为自然科学研究面对的、与有意识活动不同的、独特的自然现象。除这些主要特性外，无意识活动还有一系列其他的特点：

第一，脑内神经生理活动过程是脑内信息加工的物质基础。从神经生理活动过程来说，有意识活动和无意识活动都以脑为基础，都有脑内神经相关物。

有意识活动和无意识活动有不同的神经相关物，然而加工相同信息的部分脑区是相同的。在这两种活动时，加工信息的这些脑区活动有所不同。

有意识活动时这些脑区的激活水平高，达到当时的意识阈值，因而相应的信息加工进入意识，而且有其他脑功能系统参与调控。无意识活动时这些脑区的激活水平低，不能达到当时的意识阈值，因而相应的信息加工不能进入意识，此外还有其他脑功能系统相关脑区的活动，但是没有随意注意的调控作用。

第二，信息加工及信息意义都是心智活动的内容。从脑内信息加工过程来说，有意识活动时和无意识活动时脑内都有信息加工。在加工相同信息时，有相同的信息加工脑区参与。

有意识活动时，脑内信息加工的水平以及对信息意义的理解水平都比无意识活动时高，有意识活动时，信息加工过程利用注意资源，而无意识活动时，信息加工过程不利用（或很少利用）注意资源。

第三，心智活动具有主观性。从个体主观方面来说，有意识活动和无意识活动都是个体脑内的主观的心智活动。有意识活动时，个体有主观的体验，而无意识活动时，个体没有主观体验。

第四，心智活动常支配相应的行为。从行为表现来说，有意识活动和无意识活动都可以引起外在的行为表现，但在这两种情况下的行为有不同的表现方式和水平。

第五，一些无意识活动在一定条件下，如当注意增强时，可以转变为有意识活动。而有意识活动的项目在一定条件下，如被抑制或反复练习达到高度自动化后，可以转变为无意识活动。

总之，有意识活动和无意识活动都是复杂的心智活动。与有意识活动相比，无意识活动在神经生理过程、脑内信息加工过程、主观体验和行为表现等方面都有自身的特点。

Searle（2000）曾经讨论过意识的一些特性，如定性的特性、主观的特性、整体的特性和流动的特性。他所讲的主要是有意识活动的特性。其中定性的特性、主观的特性和流动的特性，无意识活动同样也都具有，但是有着与有意识活动不同的特点。

例如，意识有定性的特性。有意识活动时个体有特定的定性体验。无意识活动时个体脑内进行内隐的信息加工，这些信息具有定性的内容。

意识有主观的特性。有意识活动和无意识活动都是主观的，它们都是发生在个体脑内的活动。有意识活动时，个体不能和别人直接分享自己的主观体验。无意识活动时，个体自己并不觉知脑内的活动，别人也不能分享自己脑内的活动。

意识具有流动的特性。有意识活动和无意识活动的内容都随着时间不断地更新。无意识活动是脑内持续进行的动态过程，但是和有意识的意识流的性质不同。后面第六章将专门讨论无意识活动与有意识的意识流的区别。

有意识活动有整体的特性。有意识活动时，个体的意识体验是整体统一的体验。然而无意识活动是并行地、分布式地进行的。脑内同时进行大量的无意识活动，它们是分散的，并不具有整体统一性。

第四章　无意识活动的心理学研究

为了全面地了解无意识活动，要从多方面进行研究，包括心理学研究、神经生理学研究、脑动力学研究等，并且把不同方面的研究结果整合起来。

无意识活动时脑内进行无意识的信息加工，虽然这些信息加工并不进入意识，但它们不仅涉及相关的神经活动，而且具有心理学意义。这些信息加工是并行地进行的。无意识活动是具有心理学意义的心智过程。

这一章从心理学方面考察无意识活动，先给出有意识、无意识、潜意识与非意识的定义，再讨论无意识的心理与行为，然后对弗洛伊德无意识理论进行评论。

4.1　无意识、潜意识与非意识

意识活动有许多不同的情况。可以按照意识的各种不同特性，作出不同的分类。例如，或是根据意识活动程度的不同来分类，或是根据意识活动时间特性的不同来分类，或是根据意识活动出现条件的不同来分类，等等。研究意识活动的许多不同情况，有助于了解意识的本质。

这里根据我们关于意识的理论框架，给出有意识、无意识、潜意识与非意识的定义（唐孝威2004）。

（一）有意识

有意识活动的定义是那些被个体觉知的心智活动。通常把意识和觉知、注意联系起来，脑内被个体自己觉知的信息加工都是有意识的。

《意识论——意识问题的自然科学研究》一书中提出意识涌现的相变模型，认为脑内意识涌现的现象类似物理学中对称性破缺的情况，因而把脑功能活动中意识涌现现象看做脑功能活动的相变。

（二）无意识

无意识活动的定义是那些个体未觉知的心智活动。心理学的研究表明，心智活动少数可以被个体意识到，而多数不被个体意识到，是未进入意识的。

从医学临床诊断方面看，若个体处于昏迷情况下，就意识不到自己的心智活动，所以是无意识的。然而当个体处于正常清醒的情况时，除对当前某些事件意识到外，对其他一些事件却并没有意识。虽然这些事件也对个体有刺激，但个体对它们是无意识的。

我们曾提出意识阈值的概念，讨论脑区激活水平的高低。当脑区的激活水平超过这个值时，相应的脑区信息加工就进入意识，因此称之为意识阈值（唐孝威2003）。

黄秉宪认为，脑内有多个神经元兴奋模式出现，但只有当神经元兴奋模式的兴奋强度超过一定值时，这一种神经元兴奋模式才能为意识感知，而这一种神经元兴奋模式也决定了当时意识的内容（黄秉宪2000）。

我们提出的意识阈值的概念，和黄秉宪的兴奋强度阈值的含义大致相同。这里讨论的激发脑区的激活水平，大致相当于他所说的脑内神经元兴奋模式的兴奋强度。意识有适度性，如果激发脑区的激活水平太低，固然不能被个体觉知，但是如果激发脑区的激活水平过度地高，个体也不能正常觉知。

在无意识活动时，加工信息的一些脑区激活，这些脑区的激活水平比较低，没有达到意识阈值。当脑区的激活水平在意识阈值以下时，相应的信息加工不能进入意识，因而这些心智活动是无意识的。

虽然这些信息加工脑区的激活水平较低，但它们是大量存在的。这些脑区的激活对脑功能活动有影响，例如激活脑区输出信号，到达其连接脑区，并作用于这些连接脑区，改变连接通路的效能，而连接脑区的活动又反作用于前面的脑区，等等。

前面已经提到，无意识活动包括多种形式。从脑区激活和心理与行为来看，它们相应于许多不同的情况。

无意识活动的一种情况，是与环境的微弱物理刺激相应的心理活动。在环境给个体的大量物理刺激中，许多微弱的物理刺激并不被个体意识到，但是会在脑内引起相关脑区很低的激活，还会对个体有内隐作用，如产生内隐记忆，影响个体的行为。从觉知的角度说，这些活动由于受到限制，而在当前未被个体意识到。在一定条件下，它们是可能转变为有意识的，例如当环境的物理刺激增大后，内隐的活动可以转变为外显的。

无意识活动的另一种情况，是与个体自动化地进行的行为相应的心理活动。在这种情况下个体有心理活动，脑内相关的脑区有也有一定的激活，但是个体并未意识到这些自动化进行的行为。从觉知的角度说，这些活动由于没有受到注意而在当前未被个体意识到。在一定条件下，它们可能转变为有意识的，例如当个体对行为给予注意时，自动化进行的行为可以变为受控的。

意识活动还有时间特征。例如原先没有进入意识而当前进入意识的心理活动，它们在未进入意识之前称为前意识。又如原先进入意识的心理活动而当前不再意识到的称为后意识。未进入意识之前的前意识，以及不再处于意识中的后意识，都属于无意识。

（三）潜意识

潜意识的定义是当前不属于个体的心理活动，但有可能参与个体心理活动的部分。例如，当前没有参与心理活动的、在长时记忆中储存的大量资料，就是潜意识的。

潜意识和有意识及无意识不同。当前进入个体意识中的心智活动是有意识的，当前没有进入个体意识中的心智活动是无意识的。这两种情况都是个体的心智活动，脑内都进行信息加工。但潜意识是脑内储存的信息。

前面提到，Baars把长时记忆、语义记忆、储存的记忆、不可提取的记忆和具有理智意识的记忆等都列为无意识活动项目（Baars 1999）。按照我们对有意识、无意识、潜意识的定义，有意识活动和无意识活动都是信息加工过程。未提取的记忆是潜意识，这时只有储存的信息而没有信息加工，它们不同于无意识活动。

（四）非意识

非意识的定义是作为意识活动基础、但不可能进入意识的脑内那些神经活动。非意识的神经活动与心智活动密切相关，但它们不是心智活动本身。

脑内许多神经活动过程，是不可能被个体觉知的，例如：脑内信息的储存过程，脑内信息的传递过程和脑内信息加工的步骤等等。这些神经活动过程与觉知系统没有联系，所以它们不可能被个体所觉知。这些不可能被个体意识到的神经活动都是非意识的。

James（1890）早已指出，意识不是某种“东西”。过去有一种把意识看成某种“东西”的观点，认为意识是可以在无意识的心智中加进的“东西”，或者是可以在有意识的心智中减去的“东西”，因而有意识与无意识的区别是前者多了意识这个“东西”而后者少了意识这个“东西”。这种观点是不正确的。实际上意识是脑的高级功能，有意识和无意识都是脑的活动，它们是心智的不同成分。

我们曾在脑的四个功能系统学说的基础上，提出脑区能态理论，并讨论脑区的激活和相互作用（唐孝威2004）。

脑内具有功能专一性的区域简称为脑区，脑区内部神经元总的活动称为脑区的激发，脑区内部神经元活动（包括兴奋和抑制）的总效应所给出的这一脑区总的激活水平称为这个脑区的激发能量，脑区的不同激活水平的状态称为脑区的能态。脑区能态由脑区激发能量来表示。

脑区有可激发性。按激发能量的不同，一个脑区可能处于不同的能态，包括能量上的基态，即脑区未激活状态，和具有不同能量的激发态，即脑区具有不同激活水平的激活状态。一个脑区可能处于基态，也可能处于不同能量的激发态。

从脑内信息加工看，活动的脑区内进行着信息加工，包括这个脑区信息的有意识加工和无意识加工等。

大脑皮层有许多功能专一性的脑区，它们分别储存长时记忆的专一性信息（Moutousis et al. 2002; Zeki et al. 2003）。对于大脑皮层的某个脑区来说，当它未受到外加刺激时，这个脑区的能态处于基态，脑区储存的专一性信息没有表达；当这个脑区受到外加刺激时，脑区进入激发态，脑区进行有关信息的加工，这个脑区储存的相应信息就表达。在一定条件下，一些脑区会自发激发（Buzsaki 2006）。

因为特定的脑区包含特定的信息，所以特定脑区活动时有特定信息的加工。脑区信息加工有不同的情况，它们分别相当于脑区不同的激发态。

对于特定的脑区，当这个脑区处于高激发态，而且其激发能量超过意识阈值时，这个脑区有关信息进入意识。脑区的这种激发态称为外显的激发态，这时脑区的有关信息有外显的表达。脑区信息的有意识加工，相当于脑区的外显的激发态，它们是有意识的。

当给定脑区处于低激发态、其激发能量没有达到意识阈值时，这个脑区有关信息没有进入意识。脑区的这种激发态称为内隐的激发态，这时脑区的有关信息只有内隐的表达。脑区信息的无意识加工，相当于脑区的内隐的激发态，它们是无意识的。

脑区基态和潜意识相联系。当给定脑区不激活时，就相当于这个脑区的基态，这时脑区储存的信息不进行加工。然而脑区有关信息有被提取和加工的潜力，它们是潜意识。虽然这些信息没有表达，但它们是潜在的，在脑区接受输入信号时就会表达。

长时记忆的信息是在相关脑区中长期储存的信息，它们构成潜意识的内容。在信息加工中常常提到储存信息的提取，储存信息的提取和加工的脑机制就是相关脑区的激发。在相关脑区激发时，脑区储存的信息得到表达，这时潜意识转变为无意识加工或有意识加工，其中有意识加工的信息被个体觉知。

当相关脑区处于基态时，脑区可能自发激活（Buzsaki 2006）。但通常自发激活的激活水平较低，它们形成大量的低激发态。

脑内信息的有意识加工、无意识加工和潜意识之间可以互相转变。在外加刺激的作用下，脑区的输入信号使原来相当于潜意识的脑区基态转变为激发态。

从脑区能态的角度来看，有意识、无意识与潜意识等各种情况，分别相当于大脑皮层专一性脑区激活水平超过意识阈值的激发态、脑区激活水平低于意识阈值的激发态与未激发的脑区基态。它们是相同脑区的不同能量状态。因此，有意识、无意识与潜意识具有统一性。

无意识活动是没有主观体验的，不被个体意识到的。为什么把不被意识到的无意识活动认为是心智活动呢？前面1.3节中讨论过心智的特点，这里根据心智的特点，说明无意识活动是心智的成分之一，并且指出，虽然有意识活动和无意识活动有许多区别，但它们具有共同的特点。

第一，心智是脑的功能，心智的物质基础是脑以及脑内进行的神经生理过程。无意识活动是脑的一种功能。

第二，心智是客观世界在脑内的反映。无意识活动是客观世界在脑内无意识的反映。无意识活动时脑内有信息加工和对信息意义的一定程度的理解，信息加工的结果可以在脑内储存。

第三，心智是脑内主观的动态过程，是在个体和客观世界相互作用中进行的。无意识活动具有主观的性质。

第四，心智有主观能动性，可以支配相应的行为。无意识活动与行为有联系，会在一定程度上影响行为。

第五，作为心智的成分，无意识活动是长期进化而来，并在遗传基础上和个体实践过程中不断发展。

这些都说明，无意识活动具有心智的特点。无意识活动和有意识活动不但有上面列举的特性，而且它们之间可以互相转变。无意识和有意识是相同脑区的不同能态，无意识活动在一定条件下转变为有意识活动，而有意识活动在另一些条件下转变为无意识活动。

在无意识活动时，脑内信息加工脑区有激活，但激活水平较低，不能达到当时的意识阈值，而起调控作用的脑区不增强这个脑区的活动，甚至对它的活动有抑制，因此信息加工不能进入意识。

无意识活动可以向有意识活动转变。如果起调控作用的脑区产生信号，增强信息加工脑区的活动，这个脑区的激活水平就会提高并且可以达到意识阈值的水平，同时再有脑内其他功能系统的参与，信息加工就进入意识。这时，无意识活动就转变为有意识活动。同样，在有意识活动时，如果条件改变，可以转变为无意识活动。

意识阈值是意识活动转变的临界条件。当进行信息加工的脑区的激活水平达到意识阈值时，有关的信息加工就进入意识，同时还要有脑内其他功能系统参与。当脑区激活水平衰退到意识阈值以下时，有关的信息加工就成为无意识的。

意识活动的转变是突变。从无意识加工转变到有意识加工，或从有意识加工转变到无意识加工，都是不连续的。一定脑区的活动，要么进入意识，要么不进入意识，不是模棱两可。

当某一脑区的激活水平处于意识阈值附近时，若意识阈值有小的变动，或给定脑区的激活水平有小的变化，都可以导致脑区活动在有意识状态与无意识状态之间转移。这种起伏不定的情况使得进入意识的信息也有涨落，时而进入意识而成为有意识的，时而又不进入意识而成为无意识的，这称为意识涨落现象。

因此，在排除了刺激长时间作用于感觉通道的感觉适应机制后，在意识转变的临界条件附近会发生感受的涨落。以病人的疼痛感受为例，如果与疼痛相关的神经活动过程持续进行而且相关脑区的激活水平保持一定值，但是当此激活水平接近意识阈值时，意识阈值的少量变动会导致疼痛信息加工时而进入意识成为有意识的，这时个体有疼痛的感受，时而不进入意识成为无意识的，这时个体没有疼痛的感受。这就是疼痛感受的涨落。

4.2　无意识的心理与行为

《意识论——意识问题的自然科学研究》一书中曾经提出意识的四个要素理论，认为意识有内部结构，其中包括意识觉醒、意识内容、意识指向和意识情感等要素，这四个要素都具有心理学的意义（唐孝威2004）。

意识觉醒、意识内容、意识指向和意识情感这四个意识要素对于意识都是必需的，缺一不可。个体觉醒才有意识；意识总有内容，否则意识只是一个抽象的概念；意识总有指向；意识必定带有感情的“色彩”。

心智有觉醒、认知、意志、情感等方面。上述意识的四个要素和心智的这几个方面相关，意识各种要素涉及心智活动的不同方面。意识觉醒要素涉及心智不同的觉醒状态；意识内容要素涉及心智的认知方面；意识的指向要素涉及心智的意志方面；意识的情感要素涉及心智的情感方面。无意识的心智活动同样和意识要素相关，但无意识活动不进入意识，有无意识的内容、无意识的意向和无意识的情绪等。

先说明无意识活动和非清醒状态之间的区别。意识觉醒描述个体觉醒的状态，通常把清醒状态称为完全觉醒，而把深度睡眠、昏迷和深度麻醉等状态称为丧失觉醒。虽然无意识活动时个体对一些物理刺激没有觉知，但无意识活动并不指上述个体丧失觉醒的情况。

人在清醒时是有意识的，同时脑内也有无意识活动；在深度睡眠时，脑内仍有无意识活动。所以无意识活动和丧失觉醒的情况不是一回事。

无意识活动具有内容。无意识活动时脑内加工各种信息，这些信息具有意义。虽然个体对无意识信息加工的内容和意义并不觉知，但这些无意识信息加工会在一定程度上影响其他心理活动，而且还会影响行为。所以无意识活动是包含具体内容和意义的。

无意识活动中有无意识的意向。例如，个体的活动常常有某种倾向性，其中包括无意识的。虽然个体自己并不觉知这些无意识的意向，但是它们会影响个体的心理与行为。

无意识活动中有无意识的情绪。例如，个体在生活中总有心境的好坏。虽然个体自己并不觉知这些无意识的情绪，但是它们会影响个体的心理与行为。

关于无意识的心理与行为，曾经有过许多研究，如：Kihlstrom 1988；Schacter 1992；Koch和Crick 2001；Hassin2005等，国内的工作见本书参考文献中相关论文。

从信息加工的观点看，脑是一个信息加工的复杂系统，人的认知过程是信息加工与意识活动耦联的过程（唐孝威2007）。脑内不断进行着信息加工，包括无意识的信息加工和有意识的信息加工。

心理学中有许多理论，分别从不同的角度分析脑内信息加工的种类和它们的性质（Lindsay and Norman1977; Haberlandt 1997）。例如有：浅加工与深加工说，受控加工与自动加工说，串行加工与并行加工说等等。下面着重考察无意识活动时脑内信息加工的特点。

第一，脑内信息加工的加工水平说。它是从脑内信息加工的水平来讨论脑内信息加工的（Craik and Lockhent 1972）。这种理论把信息加工的水平大致分为深加工水平与浅加工水平等不同的水平，其中信息的深加工可以在脑内产生较强的记忆痕迹，而信息的浅加工则在脑内产生较弱的记忆痕迹。

无意识活动时脑区激活水平较低。无意识活动的信息加工水平多为浅加工水平。无意识活动产生的记忆是个体不能感知的。这和有意识活动的信息加工不同。有意识活动的信息加工，既有深加工水平的，因而产生较强的记忆痕迹，又有浅加工水平的，因而产生较弱的记忆痕迹。

第二，脑内信息加工的两种加工过程的理论。它是从脑内信息加工的过程来讨论脑内信息加工的（Schneider and Shiffrin 1977; Shiffrin and Schneider 1977）。这种理论把信息加工过程分为两种：受控加工过程和自动加工过程。其中受控加工过程是需要随意注意的、受控制进行的信息加工过程，而自动加工过程则是无需随意注意的、不受控制的、自动进行的信息加工过程。

无意识活动的信息加工没有随意注意的作用。无意识活动的信息加工不受个体自己控制。因此无意识活动的信息加工过程是没有随意注意参与的、不受控制的自动加工过程。这和有意识活动的信息加工不同。通常有意识活动的信息加工是有随意注意参与、受个体自己控制的过程。

人在清醒时，脑内信息加工过程既有受控加工的过程，又有自动加工的过程。信息加工与意识活动互相耦联，意识活动包括有意识的和无意识的活动。

第三，脑内信息加工的两种加工方式的理论。它是从脑内信息加工的方式来讨论脑内信息加工的（Haberlandt 1997）。这种理论把信息加工的方式分为两种：串行加工方式和并行加工方式。

脑内信息的串行加工方式，是按时间顺序进行信息加工，在同一时刻，脑内只有一个项目在加工，其他项目随后依次进行。脑内信息的并行加工方式，是对信息并行地进行加工，在同一时刻，脑内有多个项目通过多条并行的通路，同时传递和加工。

无意识活动的信息加工方式是并行加工方式，脑内同时加工着许多项目。这和有意识活动的信息加工不同，通常有意识活动的信息加工是串行加工的。人在清醒时，脑内信息加工既有串行加工，又有并行加工。

第四，从脑内信息加工的自上而下与自下而上的过程来讨论脑内信息加工的理论（Lindsay and Norman 1977）。这种理论把认知过程中信息加工分为两种，一种是自上而下的信息加工或概念驱动的信息加工，另一种是自下而上的信息加工或数据驱动的信息加工。

在清醒时，自上而下的信息加工和自下而上的信息加工是反复进行的。这种联合的信息加工过程与意识活动互相耦联。特别在自上而下的信息加工中，有意识活动起决定性的作用。

无意识活动时，既有从事物一般知识开始到事物具体特征的信息加工，又有从事物具体特征开始到事物一般知识的信息加工。但它们是自动进行和不被觉知的。

总之，无意识活动时脑内进行着无意识的信息加工。无意识信息加工多为浅加工水平的，是不受控制和自动进行的，是多个项目的并行加工。在一定条件下，无意识信息加工与有意识信息加工可以互相转变。

上面提到，在人脑的认知过程中，脑内信息加工有受控加工模式和自动加工模式两种加工模式。在认知过程中这两种加工模式之间会发生转变，即脑内信息加工可以从一种加工模式转变到另一种加工模式，包括从受控加工模式转变为自动加工模式以及从自动加工模式转变为受控加工模式。加工模式的转变是认知过程中普遍存在的现象。加工模式的转变的研究对了解脑内有意识和无意识活动具有重要意义。

我们曾讨论脑内信息加工模式的转变过程，并且提出脑内信息加工模式两类转变的理论（唐孝威2000）。

关于信息加工模式转变，人们常常提到的一个例子是驾驶汽车。在长期练习后，驾驶者无需注意就可以自动操作，在进行驾驶的同时还可以谈话或思考。这说明：人进行一定的作业，在经过长期练习之后，操作可以熟练化。原先完成作业时需要脑内受控加工，逐渐转变为自动完成后，在进行相同作业时，脑内进行自动加工。这是脑内信息加工模式发生转变的例子（Kihlstrom 1988）。此外，也存在相反的过程：原先熟练的操作，完成作业时脑内是自动加工的，如果长期荒废后，再操作时会变得生疏，对于相同的作业，脑内需要由受控加工来完成。这也是脑内信息加工模式发生转变的例子。在这些例子中，转变发生的时间都很长。操作熟练化或生疏化的持续发生过程一般以小时、天甚至以年来计算。

信息加工模式的转变是否都必须在相当长的时程内发生呢？人类认知过程的实验事实表明，信息加工的转变并不都是单一方式，而是存在着多种转变方式。我们认为，模式转变并非都在长时程内发生，根据认知过程的实验事实，提出信息加工模式两类转变的理论，认为按照时间尺度的不同，脑内信息加工模式转变可以分为两类，一类是在短时程中实现的模式转变，另一类是在长时程中实现的模式转变。

第一类模式转变称为短时程转变或快转变，这类转变进行的时程以数十毫秒至数秒计。第二类模式转变称为长时程转变或慢转变，这类转变进行的时程以分钟、小时、天或年计。短时程转变和长时程转变是性质不同的两类转变。除转变发生的时程不同外，它们的转变机制、方式和作用都不同。

在长期练习后完成作业自动化的现象，以及在长期荒废后完成作业需要重新学习的现象，只是信息加工模式转变的一种方式，它们都属于长时程模式转变。而短时程模式转变的例子是注意指向（attention orientation）或注意转移（attention shift）。

注意指向是：原先脑内自动加工的项目，由于注意快速指向，在短时程内变成注意目标。对这个项目的加工就很快转变为受控加工。这是脑内信息加工模式发生短时程转变的例子。注意转移是：原先脑内受控加工的项目，由于注意快速转移，在短时程内从受注意的目标变成不受注意。对这个项目的加工就不再是受控的，而很快转变为自动加工。当注意对新的目标起增强作用时，原先的目标受到抑制。这也是脑内信息加工模式发生短时程转变的例子。在以上的例子中，转变过程持续时间都很短，它们都属于短时程模式转变。

下面说明加工模式转变的实验事实。在短时程模式转变方面，对注意指向和注意转移进行过许多实验（Posner et al. 1994; Hillyard et al. 1995）。Hillyard等（1987）曾用事件相关电位技术进行注意的脑功能实验，观察到在注意时事件相关电位信号明显增强。

Corbetta等（1991）在PET的脑功能成像实验中，给受试呈现视觉刺激，要求受试看并且报告视觉图像形状、颜色和速度的变化。当被动地知觉刺激时，一些专一性的脑区激活；而当注意指向时，相同脑区的激活得到增强。在注意时还有其他脑区的激活，PET和fMRI脑功能成像的其他实验也表明，注意转移对有关脑区活动起调节作用（Posner 1995）。

在长时程模式转变方面，关于练习过程有过许多脑功能成像实验。Haier等用PET技术研究练习过程的脑功能图像的变化，实验结果是脑激活水平取决于受试完成作业的熟悉程度，受试在完成新作业时脑激活水平高，在作业熟悉化后受试相应脑区的激活水平降低（Haier et al. 1992）。PET和fMRI脑功能成像的其他实验也表明，在长时间练习后，受试完成同样作业时有关脑区的激活水平降低（Frackowiak et al. 1997）。Raichle等用PET技术比较了不经过练习时和经过练习后动时产生的脑功能图像，实验发现：由控制加工转变为自动加工，会激活脑内新的通路（Raichle et al. 1994）。

长时程转变和短时程转变具有不同的机制。例如，从加工模式和记忆的关系来说，短时程模式转变和工作记忆有密切关系，而长时程模式转变则和长时记忆相联系。

在注意指向或注意转移时发生的短时程模式转变中，注意增强与抑制起重要作用。前面提到的脑功能成像实验和事件相关电位实验都表明，相关脑区激活水平在受注意时提高，而另一些脑区则受到抑制。在注意时还有基底神经节和前扣带回脑区的激活，它们是注意放大作用的来源（Corbetta et al. 1991）。注意的增强作用使受注意项目的加工过程从自动加工转变到受控加工，受控加工的信息进入工作记忆。当注意转移到另一个项目时，原来项目的激活不再受注意的增强，有时还受到抑制。原来项目的加工过程又转为自动加工。在原来项目的激活衰减到低水平时，加工的信息就不再留在工作记忆中。

长时程模式转变的机制，是脑内相关系统之间连接通路的易化或难化。前面提到的对练习过程进行的脑功能成像实验表明，在长时间练习后，完成同样作业时有关脑区的激活水平降低，这相应于信息加工过程从受控加工转变到自动加工。Raichle等（1994）还假设语言功能的控制加工依赖于左侧前额叶、左侧颞叶、扣带回前部，以及右侧小脑，而自动加工则依赖于双侧岛叶，两条通路相互制约。从受控加工转变到自动加工时，就激活后一通路。

Searle（1992）曾经讨论过是否存在“无意识疼痛”（unconscious pain）的问题。他举疼痛病人的例子说，假定人在睡眠时是完全无意识的，疼痛病人在睡眠时没有任何疼痛的意识，而在醒来时感到疼痛。当然这只是疼痛程度较低的病人的情况。

他说，病人睡前疼痛是有意识的，睡时疼痛是无意识的，醒来疼痛又是有意识的。然而，疼痛的神经生理过程则在睡前、睡时和醒来都是持续着的。同样的疼痛会有不同的意识状态。于是他认为存在“无意识疼痛”。

从脑内信息加工的角度来看，身体疼痛部位的神经生理过程是疼痛的神经基础，身体疼痛的神经信号传递到脑，在相关的脑区进行信息加工。在他的例子中假定了病人睡前、睡时和醒来时，身体疼痛部位的神经生理活动是相同的，但睡眠时它们传输到脑的通路受阻碍，到达相关脑区的信号减弱，只引起相关脑区低水平的信息加工，因而不被个体感知。

如果把他的“无意识疼痛”中疼痛一词理解为身体疼痛部位的神经生理活动，那么“无意识疼痛”的提法是可以接受的，并且可以作为无意识活动的一个例子。因为身体的一些神经生理活动，在一定情况下是不被个体自己感知的。

然而不能把他的“无意识疼痛”中疼痛一词解释为疼痛感受。因为无意识活动时没有主观感受，“无意识的疼痛感受”的提法是自相矛盾的。

感受性是有意识的主观感受。一个脑区的信息加工要么进入意识，个体自己有主观感受，要么不进入意识，个体自己没有主观感受。不存在“无意识的感受性”。

4.3　弗洛伊德的无意识理论

弗洛伊德曾对无意识（他称之为潜意识）的特性进行过许多讨论（Freud 1900）。他强调心理学应该研究无意识现象，从而推动了对无意识的研究。

在弗洛伊德理论中，把内心的冲动、愿望，以及本能都看成是无意识，认为人的行为根源于这些无意识。他强调意识和无意识是对立的，认为从理智的意识看来，无意识是不道德和不合理的；意识对无意识有“压制”作用，在清醒时意识对无意识进行“审查”，使不能接受的想法不进入意识。

弗洛伊德从精神分析学说出发讨论梦的解析，提出梦的隐意、梦的工作、梦的象征作用、梦的检查作用等概念。《梦的本质——兼评弗洛伊德理论》一书曾对他的梦理论进行过详细的评论（唐孝威2005）。

弗洛伊德提出了无意识的观点，而且讨论了它的心理动力的功能，但他讨论的内容和本书讨论的内容是两回事。下面从几个方面加以说明。

一、在有意识、无意识、潜意识的性质方面，我们认为：有意识、无意识、潜意识与信息加工脑区的不同能态相应，它们分别相当于脑内信息加工的不同情况。这和弗洛伊德理论不同。

无意识活动包括脑内无意识的信息提取、加工、利用，以及无意识的意义评估与选择等。潜意识包括所有存储的信息。无意识和潜意识中有意向或愿望，以意向或愿望来说，它们并非是不合理的。弗洛伊德把无意识（潜意识）等同于本能、冲动和愿望，这不符合实际。

二、在有意识、无意识、潜意识之间的相互关系方面，我们认为，有意识、无意识、潜意识是统一的，而且是可以互相转化的，它们并不是对立的。这和弗洛伊德理论不同。

弗洛伊德认为心理活动中存在意识和无意识（潜意识）两个对立的部分，无意识冲动或愿望是和意识理智相对立的，无意识被意识所压制。

我们认为，并不存在所谓意识对无意识的压制。在潜意识的情况下，只要相关脑区受到激发，使脑区的激活水平提高到足够高后，再有脑的其他功能系统参与，就进行相应的信息加工，并且能进入意识。在无意识的情况下，只要相关脑区有更高的激发，使脑区的激活水平提高达到意识阈值，再有脑的其他功能系统参与，相应的信息加工就进入意识。

三、在无意识的组成方面，我们认为包括无意识的信息内容与意义，无意识的意向和无意识的情感等。无意识的信息内容是长时记忆信息的重现和组合的结果。与不同的无意识信息内容与意义相关，会有不同的无意识意向和不同的无意识情感。这和弗洛伊德理论不同。

弗洛伊德认为无意识的实质是个体的本能，还认为可以对无意识进行“化装”，使之“改头换面”进入意识。这些推测是没有根据的。

四、在无意识活动的神经基础方面，我们认为脑的四个功能系统是有意识、无意识、潜意识的物质基础。脑的第二功能系统是进行信息加工的功能系统，在这个功能系统中，有大脑皮层的许多专一性的脑区，它们分别储存专一性的信息。无意识活动是某些脑区进行低水平信息加工的过程。这和弗洛伊德理论不同。

弗洛伊德主要根据对一些精神疾病患者的观察，对“受压制”的无意识进行推测，没有研究无意识（潜意识）的神经基础，因而他的理论缺乏神经科学的实验证据。当然，这是由于受到当时科学实验条件和实验资料不足等限制所致，是不能苛求于他的。

第五章　无意识活动的神经生理学研究

无意识活动是精神事件，同时有神经事件作为基础。这一章从神经生理学方面考察无意识活动。

先说明无意识活动的神经基础以及无意识活动的脑机制，然后讨论无意识活动与脑的能量消耗的关系，并且提出静息态脑的能量消耗的相当部分是由无意识活动引起的观点。

5.1　无意识活动的神经基础

《意识论——意识问题的自然科学研究》一书曾阐述脑的四个功能系统学说，认为脑内存在四个相对独立而又紧密联系的功能系统；人的各种心理活动和行为，都是脑的四个功能系统相互作用和协同活动的结果（唐孝威2004）。

在脑的四个功能系统中，第一功能系统是保证、调节紧张度和觉醒状态的功能系统，第二功能系统是接受、加工和储存信息的功能系统，第三功能系统是制定程序、调节控制心理活动和行为的功能系统，第四功能系统是评估信息和产生情绪体验的功能系统。

脑是意识活动的物质基础。在无意识活动和有意识活动时，脑的四个功能系统都起作用，但在这两种情况下脑的四个功能系统参与的方式和程度不同。

下面先说明无意识活动时脑的四个功能系统的作用，然后从精神事件与神经事件的角度分析无意识现象。

第一，无意识活动时脑的第一功能系统的作用。

脑的第一功能系统是调节觉醒的功能系统。这个功能系统通过脑干和皮层下结构与大脑皮层之间相互作用，给其他几个功能系统的活动提供基础。

在无意识活动时，脑的第一功能系统进行基础的生理活动，从而保证和支持其他几个功能系统的活动。第一功能系统的活动对意识阈值有调节作用。

第二，无意识活动时脑的第二功能系统的作用。

脑的第二功能系统是信息加工的功能系统。它是一个多层次的功能系统。在这个功能系统中有许多专一性的脑区，分别进行各种专一性信息的加工。

在无意识活动时，脑的第二功能系统许多脑区有低水平的激活。无意识活动的内容是由这些脑区的信息加工决定的（Moutousis and Zeki 2002）。

第三，无意识活动时脑的第三功能系统的作用。

脑的第三功能系统是调控的功能系统。和其他功能系统类似，这个功能系统是一个多层次的系统。

随意注意的作用是进行自上而下的控制，从而增强或抑制某些脑区的活动。在无意识活动时，没有随意注意的增强作用，但这时第三功能系统对一些脑区的激活有抑制作用。在内隐意向等无意识活动时，有第三功能系统的脑区参与。

第四，无意识活动时脑的第四功能系统的作用。

脑的第四功能系统是评估—情绪的功能系统。这个功能系统中相关的脑区对信息进行评估，根据评估的结果对可能的反应作出预测和选择，从而对外界环境作出反应，同时还由评估结果产生情绪体验。

在无意识活动时，没有自觉的评估和选择，但第四功能系统可以进行无意识的内隐评估，并产生无意识的内隐情绪。

总之，无意识活动时有信息加工系统的专一性脑区参与，但脑内并不存在一个专门的、与无意识活动相关的脑区。无意识活动有脑的四个功能系统参与，而不是单个脑区活动的结果。与无意识活动的内容、意向、情感等相关的脑区之间有关联，由于它们之间缺乏控制、协调和整合，因而这些活动是分布式的分散活动。

第二章讨论过精神事件和神经事件的关系，指出精神事件和神经事件紧密关联。无意识活动时，精神事件和神经事件也是紧密关联的。

精神事件包括进入意识的精神事件，即有意识的精神事件，以及不进入意识的精神事件，即无意识的精神事件。它们和不同的神经事件紧密关联。

与无意识活动相关的神经事件是脑的四个功能系统的活动。无意识活动的内容，是由脑的第二功能系统中大脑皮层专一性的脑区进行信息加工的，其相关的神经事件就是一些脑区的激活与相互作用。由于无意识活动时相关脑区的激活水平比较低，其信息加工不能被个体意识到。但它们会引起其他的内隐活动，并且在一定程度上影响行为。

无意识活动在一定条件下转变为有意识活动，有意识活动在一些情况下转变为无意识活动。这些转变过程分别由相关的神经事件所决定。

上面讨论的是无意识活动的脑内神经基础，这里再讨论这些脑内神经基础的活动机制。

脑内网络中脑区的激活与相互作用是脑的基本功能。在脑区激活与相互作用的基础上，脑内进行复杂的信息加工与意识活动。《脑功能原理》一书在脑的系统水平上讨论脑功能的原理，提出脑区激活与相互作用的规律，如：激活衰减律，输入与激活律，输出与作用律，易化与反作用律等（唐孝威2003）。无意识活动的脑机制也服从这些规律。

意识是脑的四个功能系统许多脑区协同活动的结果。脑内信息加工系统的脑区激发和脑内其他功能系统脑区的联合活动，对于意识来说都是必不可少的。脑内信息加工系统中大脑皮层相关脑区的激发，是脑区进行信息的有意识加工和无意识加工的基本脑机制。但这时还分别包括脑内其他功能系统不同脑区的活动。如：脑内调节紧张度和维持觉醒的功能系统支持信息加工脑区的激发，编制程序和调节控制的功能系统以及评估信息和产生情绪的功能系统则调控信息加工脑区的激发。

从有意识活动来说，必须既有脑内各个功能系统许多脑区的支持和调控，又有大脑皮层相关脑区的激发且其激活水平超过意识阈值，才会涌现意识。

相同内容的无意识加工和有意识加工，信息加工脑区是相同的。若原来这一脑区的激活水平较低，有关的信息加工不能进入意识，一旦脑区激发得到增强，例如在注意的作用下使相关脑区的激活水平提高而且超过意识阈值，具有这种内容的心理活动便由无意识加工转变为有意识加工。

第三章中讨论了无意识活动的一些特性。可以用基于脑区激活与相互作用的无意识活动的脑机制，来说明无意识活动的这些特性。

有一种情况是，脑内一些脑区激活，个体有觉知，这时个体是有意识的；另一种情况是，虽然同样这些脑区激活，个体却没有觉知，这时个体是无意识的。从脑区的激活来说，两种情况都有脑区的激活，也都服从脑区激活与相互作用的规律，那么为什么在前一种情况下个体有觉知，而在后一种情况下个体却没有觉知呢？

回答是：并非脑区激活的各种情况都有一样的效果。意识涌现的条件是：加工信息的专一性脑区的激活水平必须达到意识阈值，相应的信息加工才有可能进入意识。但这个条件只是意识涌现的必要条件，而并不充分。同时还必须有其他几个功能系统的支持和调控，才能使脑区的信息加工成为有意识的（唐孝威2004）。Sergent等人（2005）的实验表明，有意识的心智活动要涉及额叶—顶叶—前扣带回皮层网络。

脑内为什么会存在无意识活动？因为内外环境不断有物理刺激，它们产生的神经信号会使大脑皮层相应脑区激活。此外，有些脑区还可能自发激活（Buzsaki 2006）。如果这些激活脑区只有低的激活水平，脑区活动就不能被感知，它们是无意识的神经过程。它们可能通过脑区之间的相互作用，引起脑内网络中另一些脑区激活，也可能互相抑制。脑内有复杂网络，脑区可以激发并处于低激发态，脑区间有相互作用，这些使得脑内必定存在无意识活动。后面第六章还将讨论无意识活动的各种起因。

这些无意识的神经过程为什么会影响心理与行为？无意识活动时，在脑区激活与相互作用过程中进行相应的信息加工，它们具有心理学意义。大脑皮层不同脑区激活与相互作用时，分别加工不同的专一性的信息，它们涉及不同的内容。各种无意识活动都有其内容。低激活水平脑区的活动会传输到相连接的脑区，引起其他脑区的信息加工；还会传输到执行运动功能的脑区，使后者激活而影响行为。不同内容的无意识信息加工会影响不同的行为。

无意识活动为什么会自动地进行？脑区的激活与相互作用既可以在受控制的条件下进行，又可以在不受控制的条件下进行。在无意识活动时，脑区激活与相互作用是不受控制的。这时脑区有低激活水平的激活，在低激活水平的脑区之间也有相互作用。虽然低激活水平脑区的信息加工不受控制，但脑区间的相互作用会引起相连接的其他脑区的激活。这样，脑区激发态可以无需控制作用而自动地在脑内网络中传递。后面第六章将讨论无意识活动时脑区激活扩散过程。

无意识活动为什么会同时并行地进行？已经知道，脑的第二功能系统即加工信息的脑功能系统包括大量的、专一性的子系统；这些子系统既有联系，又是相对独立的，其中一个子系统的损坏并不影响其他子系统的工作。这些子系统的神经相关物是大脑皮层的专一性脑区。脑内网络中不同脑区可以相对独立地激活。在无意识活动时，许多分散的、低激活水平的脑区激活与相互作用，使脑内同时进行许多信息加工，它们包含许多不同的内容。因为这些活动并不受到统一的控制，所以是分布式地、并行地进行的。

无意识活动为什么会在总体上持续不断地进行？人处于自然环境和社会环境中，不断受到内外环境的各种刺激。环境与脑的相互作用以及心理成分之间的相互作用，使脑内网络中的脑区不断激活，引起相应的信息加工。这些相互作用是持续不断的，因而脑内无意识活动是持续不断的。脑内无意识活动是分布式进行的。各个脑区的无意识活动此起彼伏，每处局域的活动有始有终，而从总体来说，这些活动是不停息的。脑的生命活动不终止，脑内无意识活动就不停息。

5.2　无意识活动与脑的能量消耗

心智活动大部分是无意识的。过去心理学多从心理层面讨论无意识活动，但很少从生理层面讨论无意识活动的特性及其意义。

这一节要说明：无意识活动不但具有重要的心理学意义，而且有生理学的表现；脑内持续进行的、大量的能量消耗（energy consumption）中，相当部分是无意识活动的生理学表现。

先介绍静息态脑的能量消耗，再从生理学角度讨论无意识活动的特性，并用无意识活动来解释静息态脑的能量消耗。

许多实验表明，脑的活动是不停息的。（Biswal et al. 1995; Gusnard and Raichle 2001; Shulman et al. 2004; Fox et al. 2005; Fransson 2006; Miall et al. 2006）。脑内这种不停息的活动称为脑的内禀活动（intrinsic activity）。这些内禀活动使脑内不断发生能量消耗。通过脑内局域的葡萄糖代谢，供应脑区活动所需的能量消耗。目前对脑的内禀活动的机制还不很了解（Raichle 2006）。

近年来，脑功能成像技术的发展使得可以直接研究各种不同条件下脑的能量消耗。成年人脑的重量只有身体总重量的2％，但是脑的能量消耗却占全身能量消耗约20％，这是由重量成比例估算值的10倍。实验表明，在静息态时，脑内有大量的能量消耗，上述占全身能量消耗约20％的值，就是在静息态时消耗的；而在进行认知活动时，另外增加的能量消耗只有此值的1％左右（Raichle and Mintun 2006）。

Raichle（2006）曾对脑的内禀活动列举几种可能的解释：

一种可能的解释是，脑的内禀活动是无约束的（unconstrained）、自发的认知过程，例如白日梦或与刺激无关的思维活动。但通常认为这是不可能的，因为已知由控制的刺激引起的脑能量消耗的增加，只占脑总的能量消耗的很小一部分，无约束的、自发的认知过程引起的脑的能量消耗，不可能比由控制的刺激引起的脑的能量消耗大。所以不能用与刺激无关的思维活动来解释脑的内禀活动。

另一种可能的解释是，脑的内禀活动是脑为了促进对刺激的响应而进行的活动。神经元不断接受输入的兴奋刺激与抑制刺激，这些刺激之间的平衡决定了神经元对相关输入的响应，同时也塑造了脑内的传输通路。在系统水平上表现出来的这种平衡功能引起了脑的能量消耗。

还有一种可能的解释是，脑的内禀活动是脑为了保持信息而进行的活动，以便对环境的需要进行解释、响应和预测。或许可以把脑的运作看成像是一台贝叶斯推理机（Bayesian inference engine）。

虽然有这些可能的解释，但至今对静息态脑的能量消耗的本质还不清楚，Raichle借用天文学中的名词，把它称为脑的“暗能量”问题（Raichle 2006）。

根据实验事实，我们设想脑的内禀活动来自以下三部分的贡献：第一，脑内非意识的神经活动；第二，脑内大量的无意识活动；第三，脑内一些与任务无关的有意识活动。上面提到，第三部分的贡献较小，主要是第一和第二部分的贡献。

前面4.1节中已经给出有意识、无意识、潜意识与非意识的定义。

第一，在静息态或任务状态时，脑内都进行着非意识的神经活动。由于这些神经活动过程与觉知系统没有联系，所以它们不可能被个体所觉知。

第二，在静息态或任务状态时，脑内都进行着大量的无意识活动。在无意识活动时，有许多神经过程参与。由于这些无意识的信息加工是并行地进行的，所以在同一时刻可能有许多项目的无意识的信息加工。如果随意注意增高相关脑区的激活水平，这些信息加工可能进入意识。

第三，在静息态，脑内有一些与任务无关的有意识活动。这些活动是可以被个体所觉知的。

我们认为，研究不同状态下脑的能量消耗可能是了解无意识活动的一个窗口，因此在上述非意识的神经活动、无意识活动和与任务无关的有意识活动三部分中，着重讨论大量的、持续的无意识活动对脑的内禀活动的贡献。

前面提到，无意识活动是脑内信息加工的活动。在无意识活动时，加工信息的内容虽然不被觉知，但相关脑区处于激发态，而且在脑区之间有相互作用。这些激发脑区的活动都要消耗能量。

我们强调：无意识活动不但是脑的状态，而且是脑内的过程；无意识活动不但有内隐作用，而且消耗脑内能量；无意识活动不但有心理意义，而且有生理意义；不但要从心理层面研究无意识活动，而且要从生理层面研究无意识活动。

在静息态或任务状态时，脑内都进行着无意识活动项目的信息加工。虽然每个加工项目消耗的能量不大，但是因为同时有许多无意识活动的项目并行加工，就可能造成大量的能量消耗。

脑内无意识活动是持续进行着的。脑内同时加工的无意识活动的项目数远大于有意识活动项目，因为在同一时刻加工的有意识活动的项目只有一项。可以设想，大量的无意识活动引起的脑的总能量消耗，有可能比与任务相关的有意识活动引起的脑能量消耗大。

用无意识活动解释脑的部分内禀活动，与上面提到的Raichle（2006）对脑的内禀活动的几种解释有所不同：

他的第一种解释涉及脑内一部分与任务无关的有意识活动。白日梦或与刺激无关的思维活动都是心智的自发游移，个体对与任务无关的有意识活动是有觉知的。

他的第二种解释涉及脑内非意识的神经活动，但只是其中一部分。那些与觉知系统没有联系的、不可能被个体所觉知的神经活动都是非意识的神经活动，其范围广泛。

他的第三种解释涉及脑内当前没有参与心理活动的、在长时记忆中储存的大量资料，就是潜意识。此外，为保持信息而进行的神经过程，也涉及一些非意识的神经活动。

这几种解释都没有讨论脑内大量的、并行的、具有心理学意义的无意识活动。而用无意识活动解释脑的相当部分内禀活动的观点则指出，脑的相当部分内禀活动是脑内持续地进行的大量无意识的信息加工，包括大量的内隐认知、内隐意向、内隐情感等过程，它们在一定程度上影响人的行为，并消耗脑内能量。

除正常人清醒时静息态脑的能量消耗的实验外，还有一些实验测量意识状态发生改变的情况下静息态脑的能量消耗（Greicius et al. 2004）。

例如麻醉的情况：药物引起的麻醉会使个体全脑葡萄糖代谢大幅度下降，由不同药物引起的麻醉造成的代谢下降从31％到68％不等（Alkire et al. 1995, 1997, 1999）。

又如植物状态（通常称为植物人）的情况，一般认为无觉知的植物人处于无意识状态（Laureys 2005）。大部分研究表明，植物人对刺激的反应仅限于较低级的感觉运动皮层，但也有个案研究发现，有的植物人可对语言作反应。实验给出，植物人的脑能量代谢比控制组低30～40％（Schiff et al. 2002）。

狄海波等用功能核磁共振脑成像方法对植物状态病人与最小意识状态病人进行过唤名时大脑皮层响应的实验测量。实验结果表明，这两类病人的脑区激活有区别（Di et al. 2007）。

还有深度睡眠的情况：实验表明，在慢波睡眠阶段，脑代谢活动总体下降（Maquet et al. 1992, 1997; Braun et al. 1997）。

总之，在人没有觉知的情况下，脑的活动仍在继续进行；但意识丧失的状态伴随着脑的能量消耗的大幅度下降。

第六章　无意识活动的脑动力学研究

无意识活动是脑内的动态过程。这一章讨论无意识活动的脑动力学过程。先讨论无意识活动的起因，然后提出无意识活动时脑区激活扩散过程的模型，并且说明无意识活动与有意识活动过程的区别。

6.1　无意识活动的各种起因

脑是一个复杂系统，脑内持续地进行着许多项无意识活动。这些无意识活动是相关脑区的激活与脑区间相互作用的结果。

脑内无意识活动是怎样开始的？无意识活动有许多不同的种类，不同种类的无意识活动各有不同的起因。无意识活动可以包括以下几种情况：

第一，一种情况是内外环境的刺激产生无意识活动。个体处于客观世界中，内外环境的物理刺激不断作用于个体，其中有些刺激引起个体的感知以及各种有意识的心智活动。客观世界的微弱刺激多数并不引起个体的感知。因为个体对它们没有加以注意，而且这些刺激强度太小，处于个体感觉阈限以下，因而不被感知。

虽然这些微弱刺激不引起个体的感知，但是它们导致感觉器官有一定程度的响应，这时有神经信号传递到感觉脑区，使相关脑区发生低激活水平的活动。脑区低激活水平的活动会产生无意识活动。

第二，另一种情况是，脑内有意识活动的脑区通过脑区之间相互作用而产生无意识活动。进行有意识的信息加工的脑区产生神经信号，传递到和它连接的脑区，使这些脑区发生不同程度的激活。在这些被激活脑区的活动之间有竞争。其中受到注意增强而激活水平高的某个脑区，其信息加工进入意识，成为新的意识活动内容。但是在竞争中受抑制而激活水平低的其他脑区，它们的信息加工不能进入意识。虽然这些脑区并不形成有意识的信息加工，但是有低水平的信息加工，它们的活动是无意识活动。

进行无意识的信息加工的脑区通过与其他功能系统相关脑区之间的相互作用，会引起无意识的情感与无意识的意向，还会在一定程度上影响行为。

第三，另一种情况是，脑内一些脑区的有意识活动可以转变到无意识活动。原来进行有意识的信息加工的脑区，在不再受到注意后，脑区激活会自发衰退，即脑区的激活水平随时间减低，当降低到意识阈值以下时，信息加工就退出意识。这样，这些脑区的信息加工虽然在某个时刻是有意识的，但是过了一段时间后，由于激活水平的减低就退出意识。相关脑区仍有较低水平的激活，仍会进行信息加工，它们是无意识活动。

实验表明，经过长时间的练习后，被试者在完成同样的作业时，相关脑区的激活水平降低（Haier et al. 1992; Karni et al. 1995）。还有实验表明，由脑内控制加工转变为自动加工，会激活脑内新的通路（Raichle et al. 1994）。

第四，此外，一些脑区还可以自发激活，也产生相应的无意识活动。

总之，从脑区能态理论看，一个脑区可以分别处于基态、低激发态或高激发态等不同的能态。在不同能态之间可以发生跃迁。

各种能够导致意识阈值以下的、低激活水平的激发态的过程，包括从脑区基态跃迁到低于意识阈值的低激发态，或是从超过意识阈值的高激发态返回到低于意识阈值的低激发态等，都会形成低激活水平的脑区，它们的信息加工不进入意识而是无意识活动。

Crick和Koch（2003）讨论过“刻板模式”，其反应是无意识的。

6.2　无意识活动时脑区激活扩散过程

无意识信息加工时，脑区的活动遵循脑区激活与相互作用的规律。处于低激发态的脑区进行无意识的信息加工，在脑内网络中，这些激发脑区和其他连接脑区相互作用，脑区激发态会发生局域性的传播。

下面提出无意识活动时脑区激活扩散过程的模型。先考察从大脑皮层某一个专一性脑区的激发开始的扩散过程。在一项无意识活动时，最先开始激发的专一性脑区称为起始激发脑区。这个脑区由于激活水平低而未发生意识涌现，其相应的信息加工不进入意识，因而是无意识活动。

起始激发脑区有信号传递到连接脑区。起始激发脑区的信号可以使连接脑区激发或抑制，如果连接脑区被激发，它们便成为继发激活的脑区。

无意识活动时，起始激发脑区的激活水平低，输出信号的幅度小，即使它们引起连接脑区的激发，继发激活的脑区的激活水平不能达到意识阈值，所以不引起意识涌现。

这个过程可以相继地进行，即继发激活脑区的信号又可传递到新的连接脑区，并形成新的继发激活脑区。这样就造成脑区激发态在脑内网络中扩散。

脑区激发态在脑内网络扩散过程中，后续的各个继发激活脑区的激活逐步减弱，直到扩散过程停止。这种传播过程不受控制，也没有目标驱动，类似扩散的过程。由于扩散会在一定范围内停止，这种扩散过程是局限在脑内网络的局域范围中进行的。

脑区激发态的扩散过程依赖脑内网络的结构。根据脑内网络的具体结构，激发态的每一步传播，有不同的途径和不同的方式。在脑内网络中本来可能已经组成了一些由相关信息构成的组块，在激发态扩散时，这些组块可以整体激发。

以上是无意识活动时脑区激活扩散过程的模型，这个过程使无意识活动的内容具有下面一些特点：

第一，在无意识活动脑区激活扩散过程中，激活脑区进行的信息加工是不受注意控制的。各个激活活动没有目标，没有协调，它们进行的信息加工也没有整合起来。因此，无意识活动的内容是分散和片段的。

第二，在无意识活动脑区激活扩散过程中，激活脑区进行的信息加工并不是完全随机的。这个过程在脑内网络中进行，受网络的约束。因此，无意识活动的内容与个体长期实践和学习相关，并有很大的个体差异。

第三，在无意识活动脑区激活扩散过程中，起始激发脑区和继发激活脑区的激活水平都较低，保持在意识阈值以下。这些脑区进行低水平的信息加工，称为意识阈值下的信息加工。因此，无意识活动的内容是不进入个体意识、不被个体觉知的。

第四，在无意识活动脑区激活扩散过程中，不同脑区有相对独立的活动。在某一时刻，一些脑区有局域性的激活扩散过程，另一些脑区同时有局域性的激活扩散过程，这些过程是在脑内网络中并行地进行的。因此，无意识活动的内容是大量和多样的。

6.3　无意识活动过程与有意识活动过程

上面讨论了无意识活动时脑区激活扩散过程，它们与有意识活动过程有很大的区别。

《意识论——意识问题的自然科学研究》一书曾经阐述过意识流的过程。意识流是脑内有意识的信息加工流，是激活水平超过意识阈值的脑区激发态在脑内网络中传播和作用的过程（唐孝威2004）。

在有意识活动的信息加工时，有关脑区随时间进展而前后相继地进行有意识的信息加工，在脑内网络中构成有前后联系和内容联系的有意识的信息加工流。

意识流是在注意控制下许多激活脑区之间竞争和选择的结果。在注意的作用下，许多脑区竞争注意资源。与受到注意的内容相关脑区的激活被增强。若这个脑区的激活水平达到意识阈值时，它的信息加工就进入意识。

意识流是脑内信息加工的功能系统中的一些脑区，在脑内其他几个功能系统的协调作用下的活动。脑内调控系统和评估系统对意识流起组织作用。

在有意识活动时，脑内信息加工系统有许多脑区激活，它们包含不同的信息加工。在某一时刻，某一个脑区的信息加工进入意识。这个脑区的信息加工的脑活动，会通过和它连接的脑区间的相互作用，使连接脑区的活动发生变化。这样，与有意识信息加工相联系的脑活动在脑内网络中传播。

在无意识活动与有意识活动时，大脑皮层加工信息的脑区激活与相互作用，都遵守相同的规律，但它们又有各自的特点。无意识活动时脑区激活的激活水平低，脑区间的相互作用弱。此外，无意识活动时没有随意注意的作用，这使得脑区激活与相互作用中缺乏随意注意的门控作用。无意识活动加工信息的具体内容由大脑皮层专一性脑区的激活所表征，而且无意识活动与有意识活动时，相同内容的信息是由大脑皮层相同的脑区所表征，但无意识活动的信息加工不进入意识。

下面列举无意识活动与有意识的意识流的一些区别：

第一，在这两种情况下，脑内激活过程的机制不同。在有意识的意识流时，传播过程受到注意的控制。

有意识活动时，脑内网络中各个连接脑区除接收输入信号外，还通过门控机制接收由注意系统给予的抑制或增强的门控信号。只有那些既被输入信号激活，又未受门控信号抑制的连接脑区，才是在激发态传播过程中被激活并参与传播过程的脑区。

而在无意识活动时，没有注意系统的参与。脑内激活扩散过程是不受注意系统的控制而自动进行的。

第二，在这两种情况下，激活在脑内信息加工网络中传播的途径不同。在有意识的意识流时，有目标驱动，有注意系统参与。激发态传播过程的每一步，激活在信息加工网络中朝着许多可能方向中的某一个方向传播。

而在无意识活动时，既没有目标，又不受控制。脑内激活在扩散过程中可能向各个方向扩散。

第三，在这两种情况下，脑区的激活程度不同。在有意识的意识流时，传播的每一步都产生新的高激发态，传播过程中新的脑区激发的激活水平都保持在意识阈值以上。

而在无意识活动时，由于脑区激活水平达不到意识阈值，相应的信息加工不能进入意识。而且激活是在脑内网络中自动扩散的，激活水平在扩散过程中不断地减弱。

第四，在这两种情况下，脑内激活的分布状况不同。在有意识的意识流时，除控制系统的脑区激活外，同一时刻只有一个高激活水平的激发脑区的信息加工进入意识。在有意识活动时，脑内网络中激活而达到意识阈值的高激发态脑区，并不是同时一起激发，而是在传播过程中依次地激发的。

而在无意识活动时，有许多低激发态的脑区，同时可发生许多个局域性的脑区激活扩散过程，它们是并行地进行的。

Sergent等人（2005）进行的视觉意识方面的实验，为了解有意识活动与无意识活动脑机制的时间—空间特性提供了有趣的资料。这是关于注意瞬脱（attentional blink）的脑电实验，实验中通过记录事件相关电位的脑电信号，研究视觉意识在脑内形成的过程。

在这个实验中，向被试者以极短的时间间隔先后呈现两幅画面。如果时间间隔非常短，被试者集中注意于分辨第一幅画面，则对第二幅画面时而看到（即对所见产生意识），时而没有看到（即对所见没有意识）。在一些测量中呈现字而不是画面，在一系列字之间，插入目标（要“看”的字）。

实验的结果是：在被试者“对所见产生意识”的情况下，被试者的脑电活动如下：目标即第二幅画面呈现96ms后，视皮层激活；276ms后，额叶皮层激活；300ms后，额叶前部皮层激活；436ms后，前扣带回激活；576ms后，顶叶皮层激活。

在被试者“对所见没有意识”的情况下，被试者的脑电活动如下：目标即第二幅画面呈现96ms后，视皮层激活；276ms后，视皮层兴奋程度减弱；300ms后，视皮层激活回到刺激前水平；一直到436ms都没有变化。整个过程中，其他脑区无明显的激活。

由此可见，在第二幅画面呈现后96ms的时间段内，“对所见产生意识”与“对所见没有意识”这两种情况，脑活动都出现视皮层的兴奋。这表明，在无意识的情况下，脑可以处理视觉刺激的信息。

但是从276ms左右起，这两种情况出现了很大区别：在“对所见没有意识”（“没有看到”）的情况下，脑区的兴奋程度迅速降低，而且兴奋区域并不蔓延；而在“对所见产生意识”（“看到”）的情况下，脑的兴奋区域蔓延开来，激活从视皮层转移到额叶皮层，随后转移到额叶前部皮层以及前扣带回，在436ms时达到最高值，再过140ms后激活又转移到顶叶皮层，同时，视皮层也再次激活。

他们的研究表明，额叶—顶叶—前扣带回皮层网络是否被激活，决定了视觉刺激是否能被意识到。因此他们认为，有意识的心智活动会涉及额叶—顶叶—前扣带回皮层网络的激活（Sergent et al. 2005）。

这个实验结果支持关于注意瞬脱的两阶段模型（Chun et al. 1995; Dehaene et al. 2003; Pammer et al. 2004）。这个模型认为，脑对刺激的加工包括以下两个阶段：第一阶段是初级感觉加工的阶段，在这个阶段信息加工的脑区进行的加工尚未进入意识；第二阶段是信息加工进入意识的阶段，这时额叶—顶叶—前扣带回网络参与活动，并有信息加工脑区的再次活动。也就是说，有意识活动包括前后两个阶段的加工，但无意识活动只有第一阶段的加工而没有第二阶段的加工。Pammer等人（2004）用脑磁技术进行过字的识别的视觉实验，也得到类似的结果。

第七章　无意识活动若干问题的讨论

目前对无意识活动只有粗浅的了解，有许多问题需要探讨。这一章讨论其中几个问题，即：无意识活动与梦，无意识活动与计算机隐喻，无意识活动的难问题。

7.1　无意识活动与梦

人可以处于清醒状态、无梦睡眠状态和梦状态等几种不同的意识状态。梦是睡眠一定阶段发生的有意识活动。除做梦之外，无梦的睡眠状态也是一种意识状态，这时脑内存在无意识活动。梦通常发生在快眼动睡眠期，在慢波睡眠期也有梦（Braun et al. 1997, Maquet et al. 1992, 1997）。

《梦的本质——兼评弗洛伊德理论》一书指出，因为做梦者对梦境有觉知，所以梦时个体是有意识的，梦是在睡眠中发生的有意识活动（唐孝威2005）。

Hobson（1999）用觉知的特点定义“有意识”，认为做梦者在梦时是有意识的。Brenner（1998）也认为，梦时是有意识的。Baars（2002）曾经列举关于有意识和无意识的许多项目，他把清醒状态和梦（快速脑电波活动）列为有意识的项目，而把昏迷状态和无梦睡眠（慢速脑电波活动）列为无意识的项目。我们认为，梦意识不同于清醒时的意识，它是在特殊条件下的、有限制的、不受控制的、但有觉知的意识活动。

有些人虽然承认梦是意识活动，但坚持说，做梦者在梦时是无意识的。在他们看来，有意识的脑活动是受到自我控制的；因为梦时做梦者对梦没有自我控制能力，梦不受做梦者控制，做梦者无法支配梦境的进程，所以认为梦时虽然有脑活动，但做梦者是无意识的。实际上，关于“有自我控制才是有意识”的理解并不确切。因为有意识的活动并不一定要有自我控制，只要个体脑内进行活动并且有觉知，就是有意识的。

意识活动可以包括几种情况。一种情况是个体对事件有觉知，而且有随意注意参与，因而意识活动过程受到控制。另一种情况是个体对事件有觉知，但没有随意注意参与，意识活动没有受到控制。前者是有自我控制的、有意识的脑活动，如清醒时的有意识活动；后者则是没有自我控制的、但有觉知的脑活动。梦时的脑活动是没有自我控制的、有觉知的活动。

有人把有意识活动和自觉进行计划的能力等同起来。他们认为人在梦时产生的心理现象是无意识的，其理由是人不能预先计划梦境的内容，而且在梦时也不能对未来作出计划。其实这种看法并不恰当。人在梦时虽然不能作未来的行动计划，但做梦者在梦时不但觉察到梦境中的事件，而且还有自我参与的感受，这就是梦时有意识的特征。当然，梦意识与清醒时有意识的活动有区别。和清醒时有意识的活动相比，梦时虽然有对梦境事件的觉知和一些推测，但是没有控制和计划的能力，因而梦意识是不完整的有意识活动。

还有人强调从行为来判断意识。他们把意识和受控制的行为等同起来，认为既然梦时没有受控制的行为，就说明梦时是没有意识的。其实，即使个体在清醒时，如果他完全处于休息和静止状态，而且不进行受控制的思维活动，那么他也没有受控制的行为，但是他是有意识的。因此，从行为来判断梦时没有意识的看法是不合适的。

上面说明梦是有意识的。也要指出，梦时做梦者脑内还有无意识活动。正如人在清醒时有意识，而他脑内还同时存在着无意识活动。无论是清醒状态、慢波睡眠状态或快眼动睡眠状态，都持续地、不停息地进行着无意识活动（Miller 2007）。

不能把梦和无意识活动等同起来，因为梦是做梦者在睡眠过程中脑内实时进行的有意识活动，梦时做梦者对梦境是有觉知的。梦时脑区活动不受随意注意的控制，因而梦境的内容有不完整和不协调的特点，这和无意识活动的内容有类似之处。

白日梦是人在清醒状态下的心智自发游移现象，这时人进行着无边际的遐想。为什么会发生白日梦现象呢？在清醒条件下，除受控制的思维活动外，有时一些脑区的活动会进入意识，但它们没有目标驱动，缺乏随意注意的控制，这些不受控制的脑区激活形成白日梦。

白日梦是清醒时有意识的活动。白日梦的内容基于个体记忆及想像。个体过去经历过事件的片段往往对白日梦的内容有影响。

不能把白日梦和无意识活动等同起来，因为尽管个体对白日梦的过程不加控制，但个体对它们的内容是觉知的。在清醒时发生白日梦的同时，脑内还有无意识活动。

7.2　无意识活动与计算机隐喻

计算机和人脑都进行信息加工，计算机的运行和脑的工作有相像之处。有许多人把计算机的运行和脑内心智活动进行类比，还有人认为，通过计算机运行特性的研究可以理解脑的工作原理。

把脑比喻成计算机的观点称为计算机隐喻。用计算机隐喻讨论人的认知过程时，认为认知的基础是计算，认知像计算机运行那样，是对输入符号进行信息加工然后输出，而内在的信息加工像计算机按一定规则进行计算操作（Baum 2004）。

Newell和Simon（1972）在《人类的问题解决》一书中提出的认知的物理符号系统理论，就建立在计算机隐喻的基础上。后来这种观点有许多发展，被称为计算主义（Minsky 1967, 1986; Baum 2004）。但是这种把脑看成一台机械装置的看法引起过许多争议（如Drefus 1993; Stein 1999）。

隐喻可以提供启发，但不能说明事物的本质。由于不同领域中的研究对象具有不同的规律，要注意在不同领域中隐喻的局限性。例如，在原子结构的研究中，原子结构的太阳系模型认为原子结构像太阳系，原子中的电子像太阳系中行星围绕太阳以一定轨道运动那样，围绕原子核以一定轨道运动。实际上在微观世界中，粒子轨道的概念是不正确的概念。量子力学的发展纠正了“太阳系隐喻”引入的电子运动轨道的错误概念。

我们对心智的认识和计算主义观点不同。如前所述，我们认为在神经生物学层面上心智的基本过程是脑区激活与相互作用，在精神活动层面上心智是伴随着脑区激活与相互作用的心理过程，这时脑内进行着信息加工与意识活动互相耦联的过程（唐孝威2007）。

用计算机类比脑，有一定的启发性。但是这种类比不考虑脑内神经生物学的性质，也不考虑脑内的意识活动，所以不能说明心智的本质。只在有限的条件下才可以应用这种类比。

下面着重从无意识活动的角度，讨论计算机运行和脑工作的区别。

计算机的操作和心智活动不同。心智活动包括无意识的信息加工和有意识的信息加工。意识活动存在意识阈值，在脑的几个功能系统协同作用下，当某个信息加工脑区的激活水平超过意识阈值时涌现意识。而计算机则没有意识，也没有“无意识信息加工”和“有意识信息加工”之分，不存在意识阈值。

计算机的操作和脑内有意识活动不同。脑内有互相耦联的信息加工与意识活动过程。有意识活动时，个体有主观感受和意义理解。计算机能进行信息加工，但是并没有主观感受和意义理解等意识活动。

计算机的操作和脑内无意识活动不同。脑内自动地、持续不断地进行着大量的无意识的信息加工，这些无意识活动在一定条件下可以转变为有意识活动。计算机能进行信息加工，但是并不会自动地、永不停息地进行信息加工，也不会在一定条件下实现上述转变。

从意识活动的角度来看，目前通用的计算机的运行和脑的工作是不同的。那么能否借鉴人脑工作的原理，发展完全新型的仿脑机器呢？这是一个值得探讨的问题（McDermott 2001）。

7.3　无意识活动的难问题

在3.1节中考察过感受性的特点。对于感受性，人们常常问：脑作为人体的一个生理系统，怎么会对物理刺激有主观感受呢？而且怎么会有如此多种多样的主观感受呢？

感觉器官的接受器把物理刺激转换为神经电信号，神经电信号传递到大脑，引起大脑皮层相应脑区的激活，脑区激活还在脑内网络中传播。这些都是人体内部神经系统的物理、化学、生物学过程，都可以用科学仪器测量和研究。

感受性是个体主观的感受，意识活动伴随着神经系统的物理、化学、生物学过程，但不同于物理、化学、生物学过程，它们是不能用仪器直接测量的。为什么神经系统的物理、化学、生物学过程会产生主观的感受呢？在客观的物理、化学、生物学过程和主观的心智活动之间似乎有一条鸿沟，这条鸿沟似乎是目前不能理解的（Crick and Koch 2003）。

有人把“客观的神经事件怎么会产生主观的感受”的问题称为意识的难问题（Chalmers 1996; Churchland 1996; Shear 1997）。相对于难问题而言，神经生物学的问题，如感觉器官产生神经电信号，神经电信号的传递，脑区的激活与相互作用等等，都是容易的问题。而神经生物学过程为什么会产生主观感受则是困难的问题。

在考察无意识活动之后，“客观的神经事件怎么会产生主观的感受”这个“意识的难问题”似乎变得更为复杂。实际上，广义的“意识的难问题”是：“客观的神经事件怎么会导致主观的精神事件，而精神事件又包括无意识活动和有意识活动”。

因此，可以提出四个难问题：第一，无意识活动的难问题，即“客观的神经事件怎么会导致主观的无意识活动？”第二，有意识活动的难问题，即“客观的神经事件怎么会导致主观的有意识活动？”第三，意识涌现的难问题，即“客观的神经事件怎么会导致主观的无意识活动与有意识活动间的转变？”第四，意识支配作用的难问题，即“主观的无意识活动与有意识活动怎么会支配客观的神经事件而影响行为？”

解答这些难问题的可能线索是：脑的感知机制、脑的能量消耗、脑的进化过程，以及复杂系统的相变现象等。

外界物理刺激会通过神经生物学过程引起人的感受，不同的物理刺激会引起不同的感受。心理活动支配行为。这些是实验事实，是脑的功能。

脑内除有感受的有意识活动外，还存在着持续进行的、不被感知的心智活动。它们有相关的神经机制，并且导致脑的能量消耗。这些是实验事实，是脑的功能。

人脑是进化的产物。脑内神经生物学过程产生主观意识，其中包括初级意识（primary consciousness）和高级意识（higher-order consciousness）（Edelman and Tononi 2000），这是生物长期进化的结果。

脑是复杂系统。这个复杂系统中大量事件相互作用，会在一定条件下涌现出新的特性，类似物理学中的相变（唐孝威2004）。如果认为，脑内网络中进行的复杂神经过程（包括各种物理、化学、生物学过程）在一定条件下涌现心智是脑的功能（Thompson and Varela 2001），就应当着重研究涌现的条件和涌现的过程。

第八章　无意识活动的理论

这一章在前面几章的基础上讨论无意识活动的理论。先对现有关于无意识活动的一些见解进行简单的介绍和评论，然后提出我们关于无意识活动的一个理论框架。

8.1　关于无意识活动的一些代表性观点

在4.3节中已经对弗洛伊德的无意识理论进行过评论。下面分别介绍关于无意识活动的一些有代表性的观点。更多的资料可以参看Solso（1999，2001）及Blackmore（2003，2006）等。特别在内隐记忆方面，可以参看Tulving（1983，1985，1990）和Schacter（1987，1990，1992，1996）等。

（一）Anderson等的观点

Anderson对心智进行过长期的研究（Anderson 1982; Anderson et al. 2004）。

Anderson（2004）在“心智的整合理论”一文中介绍了他和合作者提出的“思维的适应性控制—理性版”理论，简称ACT-R（Adaptive Control of Thought-Rational）理论。这个理论与Newell（1990）的观点相同，强调个体的行为是心智所产生，心智的各种组成成分组合在一起产生行为。

在Anderson的心智理论中，心智是由多个专一性的模块组成的，其中有：知觉模块如识别物体的视觉模块，运动模块如控制动作的操作模块，还有目标模块，及从记忆中提取信息的模块等。此外还有产生式系统（production system），许多模块通过产生规则整合在一起，产生统一的认知。

通常认为，陈述性记忆是外显记忆，程序性记忆是内隐记忆。在多数情况下，模块活动是无意识的；只在某些条件下，当一个产生规则从陈述记忆中提取组块（chunk）时，就变成有意识的。

在ACT-R理论中，由心智的不同成分共同产生认知，因此它是心智统一理论。关于ACT-R理论可参看其他资料（Anderson et a1. 1998, 2003; Qin et al. 2003）。

（二）Baars等的观点

Baars和合作者研究过意识与工作记忆和注意的关系（Baars 1998, 2002; Baars et al. 2003）。

Baars（1988，1996）提出“全局工作空间”（global workspace）模型，认为“全局工作空间”是意识的计算基础，信息一旦在其中得到表达，就可以为下层的理性行为所访问，从而形成意识。在这个模型中，“全局工作空间”可以把意识的内容“广播”到广泛分布于大脑的神经系统；意识的作用是把分散而独立的各种脑功能整合起来。

在Baars理论中，心智包括三个部分：专门处理器，全局工作空间和背景（context）。专门处理器是专一性的处理器，它们处理各种信息，可以独立地工作。全局工作空间接收各个专门处理器的信息，因为其工作容量是有限的，在全局工作空间中串行地处理信息。背景（如过去形成的经验）指导全局工作空间处理信息的内容。

在这个模型中，专门处理器相当于功能专一化的模块，其活动是无意识的。在全局工作空间中处理的信息的内容是有意识的。背景并不被意识到，它们可以由过去意识活动所形成，但它们本身是无意识的。

（三）Buzsaki的观点

Buzsaki（2007）在“意识的结构”一文中说，脑内有三类基本的构筑，即局域联线、随机联结网络和局域模块与长程联结相结合的网络。

他认为，在局域模块与长程联结相结合的网络中发生自发活动，外界环境的输入是对自发活动的干扰。当输入维持足够长时间并且影响足够多的神经元群时，其效应就变成有意识的。因此，大脑皮层的局域—全局联结以及由它支持的自组织复杂动力学过程，是主观体验的要素。

至于局域联线的结构则不发生自发活动，也不能产生意识（Buzsaki2006, 2007）。

（四）Crick和Koch的观点

Crick（1984）曾提出选择性注意的探照灯模型。在这个模型中，注意像是一个心智的探照灯，使被照亮的项目的加工过程得到增强，因而被意识到；而那些没有被探照灯照亮的项目的加工过程都是无意识的。在这个模型中，被注意的项目是被动地增强的。但后来又有人提出选择性注意的偏置竞争模型（Desimone and Duncan 1995）。这个模型在解释视觉注意时，认为视野中的物体在表征、分析或控制方面进行竞争。

Crick和Koch对视觉意识进行过长期的研究，并在此基础上提出意识理论。Crick提出的心智假设认为：“你，你的喜悦、悲伤、记忆和抱负，你的本体感觉和自由意志，实际上都只不过是一大群神经细胞及其相关分子的集体行为。”（Crick 1994）。

Koch着重讨论有意识的心智。他说，心智活动中每一个有意识的动作或意向都有其神经相关物；需要研究意识的神经相关物（NCC: Neuronal Correlates of Consciousness），弄清楚脑内哪些神经元承担着专一性的意识感受，它们如何接收输入，又投射到何处，它们的神经发放有哪些特征，主观感受是在何种条件下产生的，以及意识的神经相关物如何随个体发育的历史（Koch 2004）。

2003年，Crick和Koch提出一个意识理论框架，其中列举以下10个要点：（1）无意识的小矮人；（2）刻板模式；（3）神经元协作体；（4）外显表达；（5）高层次优先；（6）驱动性与调制性连结；（7）快照；（8）注意与绑定；（9）发放方式；（10）边缘效应及意义。在这10个要点的基础上，讨论了意识的神经相关物，认为由脑内竞争性的一小组神经元协作体产生和控制意识（Crick and Koch 2003; Koch 2004）。

这些要点大部分讨论有意识活动，其中涉及无意识活动的是：（1）无意识的小矮人。他们认为，脑的前部注视着感觉系统，感觉系统处于脑的后部，脑的前部的神经活动是无意识的，像是无意识的小矮人。（2）刻板模式。他们认为，对某些感觉刺激的反应，是快速的、瞬态的、刻板的、无意识的，例如视觉系统的背侧通路就执行刻板的快速反应。（3）边缘效应及意义。他们认为，边缘效应本身不能被意识到，但部分可能变为意识的神经相关物的一部分，边缘神经元可能是无意识启动的部位。

（五）Dehaene等的观点

Dehaene等人在“将有意识知觉时主观报告与客观生理数据联系起来的神经网络模型”一文中说，视觉刺激的主观体验伴随着多种客观的神经活动，如初级视皮层（Ⅵ区）的持续激活；知觉加工的放大；远距离脑区间的关联；顶叶、额叶与前扣带回的联合活动；γ波段振荡；以及P300*脑电波等。他们在Baars（1996）理论的基础上提出神经网络模型来讨论这些现象（Dehaene et al. 2001, 2003）。

他们认为，在有主观体验时，视觉刺激的加工过程进入了脑的全局性状态；这时，感觉皮层与前额叶皮层等远距离的脑区连接，出现上述各种客观的生理现象，同时就有主观体验。

Dehaene等人（2003）还提出“意识的神经元工作空间”（Conscious Neuronal Workspace）模型。在这个模型中，心智包括两大部分，一是脑内许多自主的神经处理器，它们在无意识状态下并行运作，分别处理各种感觉刺激，如声音、气味、色彩、轮廓等；二是“意识的神经元工作空间”，这是一个巨大的“统一网络”，它同时连接大部分自主神经处理器。

他们认为，任何刺激只有在涉及整个意识工作空间时才能被意识到，仅仅调动一个或几个神经处理器不足以被意识到。也就是说，个体只对意识工作空间正在处理的内容有意识，而且每一时刻只能意识到一件事物。与此同时，还发生着许多无意识过程。一个刺激要涉及整个意识工作空间的必要条件是有目的的注意，这时意识工作空间与某个神经处理器之间会出现一个“循环强化”的过程，使相关信息在脑内“连续回荡”（reverberation）。

“意识的神经元工作空间”包括一群遍布整个大脑皮层的神经细胞，尤其集中在以下三个区域：额叶、顶叶和前扣带回。这种看法和处于植物人状态脑疾病患者额叶—顶叶—前扣带回网络功能失调的实验现象是一致的。

（六）Eccles等的观点

Popper和Eccles（1977）提出世界Ⅰ、世界Ⅱ、世界Ⅲ的概念，其中世界Ⅰ是宇宙间的物质—能量世界，世界Ⅱ是各种主观体验和意识状态的世界，世界Ⅲ是代表文化和文明的世界。

Eccles说，各种二元身心交互作用论的基本特征是，认为心智和脑是互相分开的、独立的存在。脑属于世界Ⅰ，心智属于世界Ⅱ，两者之间有某种交互作用，在世界Ⅰ和世界Ⅱ之间有一道边界，有双向的信息流跨越这道边界（Eccles 1989）。

Popper和Eccles认为具有自我意识的心智并不被动地参与对神经事件的读出作业，而是像探照灯那样，主动地对神经事件做搜索作业。所有复杂的神经活动过程时时刻刻呈现在心智面前，心智可按其注意、兴趣或动机，从联络脑区的大量运作组合中作出选择，把从联络脑区许多不同区域输出的结果整合在一起。具有自我意识的心智就以这种方法来统一经验（Popper and Eccles 1977）。

Eccles没有专门讨论无意识活动，但是曾对动物意识及心智进化进行过详细的讨论（Eccles 1989）。

（七）Edelman和Tononi等的观点

Edelman说，心智是脑内有意识过程和无意识过程的全部，它们导致所有的行为；在哲学上，心智是心身问题的一个方面，涉及脑的活动如何可能产生精神活动的问题（Tononi and Edelman 1998; Edelman et al. 2000, 2003, 2004）。

Edelman主要讨论有意识的心智，他曾举出意识的如下特性：（1）意识状态是统一的、整合的，并且由脑建构；（2）它们是高度分化和非常多样的；（3）它们在时间上是串行而有序的，并且是变动的；（4）它们反映了不同模块的绑定；（5）它们具有建构的特性，包括整体、封闭以及填充现象。

从信息处理方面看，有意识的心智呈现出内容广泛的意向性；它们具有广泛分布的可进入性和联合性；它们有中心外围、周围和边缘等部分；它们受注意的调节，可以从聚焦变到分散。

从个体主观体验方面看，有意识的心智反映主观感受、现象性、心境、愉快和不快等；它们与个体在外部世界中的处境和定位有关；它们会引起熟悉或不熟悉的感觉。

Edelman（2003）指出，意识的多变性和差异性表征了意识神经过程是短时间脑内多信号整合，表征了意识状态的专一性；意识的这种统一，显示了意识具有结构特性，即将不同感官形态绑定在一起；意识与脑活动理论相一致，意识具有广泛的通道和关联性以及复杂分布特性；意识具有中心外围、周围和边缘部分，是从中心向周围方向的弥散，并取决于注意的调控；意识是普遍存在的，但并非总是针对具体事物或者事件的，意识反映主观情感与意图，具有很强的记忆与想像能力，并与外界刺激密切有关。意识理论的要点是神经元群选择理论。

他认为，脑是一个选择系统。在这个系统里，一般先产生大量可变回路，然后针对意识体验，从中选出特定回路。意识依赖于引发意识的神经系统的自然选择（神经变化选择的有利性），意识神经系统具有适应性功能，能够整合大量并行发生的感觉器官输入和运动神经的反应。这些神经系统把感觉与记忆、想像结合起来，把复杂的感觉器官输入与过去所学到的和将来需要的相联系。根据个体过去历史进行整合，这种分辨多种输入信号的能力提供了一种适应有利性。再入（reentry）对意识的出现很重要。再入是一个并行发生的选择过程，是神经元群间来回发放信号的行进过程，它在大量平行交互的脑皮层区域交叉发生，它影响竞争神经元群相互作用的结果，脑区同步激活回路实现了各个功能上独立脑区的绑定。选择性控制绑定对于感觉归类是至关重要的。

不同刺激产生神经元群选择性的专一特征表达，使神经元群具有高度的整合性，这种随时间变化不定的神经元群，被Edelman称为动态核（dynamic core）。他们在“意识与复杂性”一文中指出，意识就发生在动态核基础之上，在极短时间内，从无数场景中，通过分异、选择、整合而出现意识（Tononi and Edelman 1998）。

（八）Hobson的观点

Hobson（1999）在《意识》一书中着重研究清醒和睡眠等不同情况下的意识状态和脑活动，强调包括脑干网状结构和边缘系统在内的脑内保证觉醒状态的功能系统决定脑活动的兴奋水平，还强调脑内神经化学的调制作用。

Hobson曾经列举意识状态的各种成分，并且比较清醒时、非快眼动睡眠时和快眼动睡眠时这些成分的特点。他所列举的各种成分有：输入水平，注意，感知，近期记忆，远期记忆，自我定位，思维，理解，叙事性，情绪，直觉，意向，意志和输出。

他还指出，在无意识活动时，脑内自发地进行信息加工。

（九）Lakoff等的观点

Lakoff和Johnson提出“具身认知”的观点，强调心智是具身的，心智依赖于身体，和身体密切联系，不能分离。作为心智的一个方面，认知也植根于身体、体现于身体，因此认知过程是具身的认知（Lakoff and Johnson 1999）。

他们在讨论无意识活动时提出，思想大部分是无意识的，它们不是弗洛伊德所说的压抑的无意识，而是那些在认知觉知水平以下操作的、不能进入意识的思想，它们运转很快而不能集中进行处理。

他们估计，无意识的思想占全部思想的95％，这还可能是过低的估计。而且这些在意识觉知水平以下的95％的部分，塑造和构建有意识的思想。如果没有无意识认知的塑造作用，就不会有那些有意识的思想（Lakoff and Johnson 1999）。

（十）Newell等的观点

1972年Newell和Simon研究过人类问题解决的过程（Newell and Simon 1972）。Newell在《认知的统一理论》一书中讨论心智，他说，心智是人类和外部世界打交道的能力，它具备一系列特性，因而能够满足人类生存和发展的需要（Newell 1990）。

他列举心智以下一系列特性：（1）能根据环境而灵活地改变；（2）显示出适应性（理性的、目标定向的）；（3）能实时工作；（4）能在丰富、复杂、详细的环境中工作，能感知大量的变动的细节，能利用大量知识，能控制具有多个自由度的运动系统；（5）能使用符号和进行抽象；（6）能使用天然的和人工的语言；（7）从环境和经验中学习；（8）在发展中获得能力；（9）能在社会条件下自主工作；（10）有自我觉知，并能意识到自我；（11）由神经系统实现；（12）是在胚胎生长过程中构建的；（13）是在进化过程中发生的。

他对此解释说，心智有灵活性，而且有目标，这些是为了获得机体生存和发展所必须的条件。环境是丰富而复杂的，充满了各种信息，这些信息在多方面同时发生快速的变化。人在实际环境中生活，要求心智能够实时工作。环境给个体提供认识各种事物的机会，感觉器官要同时地、动态地工作。心智还有记忆能力。个体能够不断地从环境中学习。在复杂多变的环境中，运动系统需要具备多个运动自由度，而且能够随着时间改变，估计一个人大约有几百个运动自由度。

Newell（1990）提出认知构建理论，用Soar（State, operator and result即状态、操作和结果）理论来描述认知，它是模拟人类解决问题的计算机程序，能够从经验中学习。

（十一）Searle的观点

Searle在《心智的再发现》一书中说，著名的心身问题是过去两千年来许多争论的来源。现在知道，精神现象是由脑内神经生理过程导致的，它们本身是脑的特征。他把这种观点称为“生物自然主义”，根据这种观点，精神事件和过程就像生物自然历史中的许多过程，例如消化、有丝分裂、减数分裂、或酶的分泌（Searle 1992）。

他对许多哲学观点提出了批评。他认为：心智的研究就是意识的研究，尽管在研究推理、感知、决策、问题解决、记忆、言语和行动等时，可能不明确地提到意识。从上面提到的那本书中主要章节的题目，如：“意识及其在自然界中的地位”，“还原论与意识的不可还原性”，“意识的结构”，“无意识及其与意识的关系”，“意识、意向性及背景”等可以看到，对心智问题，他着重讨论的是意识。

Searle说，在心智的神经生物学方面，有许多问题都还不了解。如：神经生理作用的特点究竟是什么？神经解剖学的单元——神经元、突触、突触间隙、受体、线粒体、神经胶质细胞、神经递质等——究竟如何产生精神现象的？各种不同的精神活动——痛苦、欲望、高兴、思想、视觉、信念、味觉、嗅觉、焦虑、恐惧、热爱、憎恨、抑郁、欢欣等等——是如何产生的？神经生理学怎样说明精神现象，包括意识和无意识？

他又指出，并不是所有的心智问题都是神经生物学的问题，有些是哲学的、心理学的或认知科学的问题。例如：究竟什么是意识？有意识的精神现象究竟是如何和无意识相连系的？精神专有的特征，如意识、意向性、主观性、精神因果性，究竟是如何发生作用的？精神现象和物理现象之间的因果关系是什么？

他对心智的特性进行讨论时提出过许多问题。关于意识：个体怎么会有意识？意识是怎样发生的？关于意向性：心智不仅是心理状态自身，而且指向、涉及、关联到外部世界；心智怎么会关联到外物？关于主观性：个体意识到自我和自己内部心理状态，这与他人的自我和心理状态截然不同，比如说，他人无法感受到我自己的疼痛。怎样把主观心理现象的实在与完全客观的实在协调起来呢？关于精神的因果性：思想和感情都属于心理，它们怎样能影响物理的东西呢？（Searle 1984）等等。

Searle也考察无意识活动，例如他在《心智的再发现》一书中讨论过是否存在无意识疼痛的问题（Searle 1992）。

（十二）Von der Malsberg的观点

Von der Malsberg（1997）强调意识的整体性，认为意识把各种感知统一起来，形成整体意识。他用相干性的概念来解释意识，还用相干性来区别不同程度的意识。他认为，意识是各种感知模块的活动之间相干的状态，而无意识则是各种感知模块活动，但相互间缺乏相干性的状态。

《意识论——意识问题的自然科学研究》一书指出，意识活动有许多相关脑区参与，它们之间有紧密的联系，研究意识应当探讨相关脑区活动之间的整合机制（唐孝威2004）。Von der Malsberg（1997）提到的脑区活动，局限于与感知模块有关的大脑皮层的脑区活动；他提到的脑区活动的相干性，局限于涉及意识内容的这些脑区之间的相干性。我们认为，需要讨论脑的四个功能系统的脑区之间的整合，而不仅是涉及意识内容的大脑皮层相关脑区之间的整合。

总的来说，以上介绍的许多观点，较多讨论有意识活动而较少讨论无意识活动。下面将其中一些观点和我们的意识理论（唐孝威2004）进行比较。

我们的意识理论和Crick等人（2003）关于“神经元协作体”的观点不同。我们认为，脑是复杂的系统，意识作为脑内活动的复杂过程，并不是由脑内一小组神经元产生和控制，而是脑内多个功能系统中多个脑区参与的协调整合的活动，把复杂的意识过程还原到一小组神经元协作体的作用是不适当的。

我们认为，Eccles（1977）的观点是意识二元论，他提出的“树突子”和“心理子”并存的假设是没有实验根据的。

Edelman（2003）的观点和我们的意识模型比较接近，但他们着重讨论意识的神经基础，没有在心理层次上研究意识。

我们在《意识论——意识问题的自然科学研究》一书中指出，意识活动至少要有两类以上的脑区参与，一类是表征被觉知内容的相应脑区，另一类是负责觉醒、调节、控制功能的相应脑区，两者缺一不可（唐孝威2004）。

一方面，意识活动的内容由信息加工的大脑皮层局域性的、专一性的脑区进行表达。与意识内容相关的脑区，是大脑皮层在解剖上局域性的，在功能上专一性的脑区。因此意识过程必定要包含大脑皮层局域性的、专一性的脑区活动。而且信息加工脑区的激活水平必须达到意识阈值，才能涌现意识。

另一方面，意识活动不仅要有信息加工脑区参与，而且必须有负责觉醒、调节、控制功能的相应脑区参与。意识是脑的四个功能系统中与意识有关的许多脑区参与的协同活动。意识的神经相关物既包括信息加工系统的脑区，也包括觉醒系统的脑区、调控系统的脑区和评估－情绪的脑区等。所以意识过程是全脑的活动。

意识涌现的理论认为，脑区间的相互作用使脑区发生能态跃迁，当给定脑区的激活水平超过意识阈值时，就由潜意识或无意识加工转变为有意识加工。意识涌现是脑区能态跃迁和许多脑区激发态之间不断进行竞争与选择的结果。在注意作用下，许多脑区激发态之间的竞争、选择和传播的过程形成意识流。

注意对意识活动起控制作用（Posner et al. 1994; LaBerge 1997；唐孝威2003）。《脑功能原理》一书讨论过注意控制作用。客观世界输入的不同项目有不同的强度，脑内自上而下的作用对它们的影响也不同，因而在这些不同项目之间有竞争。在竞争中占优势的项目，相关的脑区激活水平最高，注意的作用是使这个项目增强。

受注意项目的加工得到增强后，其脑区激活水平进一步提高，同时其他项目相关脑区的活动则被抑制。受注意项目相关脑区激活水平的提高，又使它进一步得到注意的增强。这就是注意控制中的正反馈过程（唐孝威2003）。由无意识加工转变为有意识加工，是非线性的相变过程。意识涌现具有突变的性质。

我们的意识模型和Anderson等人（2004）的“思维的适应性控制”模型、Baars（1996）的“全局工作空间”模型与Dehaene等人（2003）的“意识的神经元工作空间”模型相比较，有一些类似之处。例如，在我们的模型中，意识活动至少有两类脑区参与，一类是信息加工的脑区，相当于他们模型中的专一性模块、专门处理器、自主的神经处理器等；另一类是觉醒、调节、控制的脑区，相当于他们模型中的产生式系统、工作空间、统一网络等，当然其含义有些不同。

我们的意识模型和这些模型有不同之处。例如，信息加工系统中各个脑区加工不同项目，各个脑区的激活存在竞争，而不是各自独立无关的；激活水平高的脑区在竞争中占优势，进一步得到增强，而其他脑区则受到抑制，其结果是激活水平超过了意识阈值的脑区的信息加工进入意识，而其他受抑制的脑区的信息加工则不能进入意识。

在我们的模型中，信息加工系统中进入意识的加工项目，相关脑区的激活水平必须达到意识阈值。意识的涌现是突变，从无意识加工转变到有意识加工，或从有意识加工转变到无意识加工，都是不连续的。一定脑区信息加工的活动，要么进入意识，要么不进入意识，不是模棱两可。

在我们的模型中，意识涌现过程涉及脑的四个功能系统的许多脑区，并由这些脑区之间的相互作用所决定。信息加工的脑区受调控脑区的作用，但意识内容是由信息加工脑区表达的，并不存在另外的表达系统。

我们曾在选择性注意机制的各种模型（过滤器模型、注意探照灯模型、偏置竞争模型等）基础上建立选择性注意统一模型。选择性注意统一模型指出，具有不同强度的输入刺激引起不同项目的信息加工，它们之间会发生竞争；在竞争中取得优势的项目，原因在于它在不同项目中具有的强度最大，引起脑激活水平最高。注意的作用是使被注意的项目增强，使它在竞争中更占优势，同时使不受注意的其他项目被抑制（唐孝威和郭爱克2000）。

在这个选择性注意模型中，选择性注意的机制有点像具有甄别和符合功能的电子线路。许多输入信号在线路的许多平行的输入通道中加工。在每一个通道中都有一个甄别器。如果加工信号的幅度超过了甄别水平时，那个通道就有输出信号。在这个模型中，线路中许多平行通道的甄别水平会自动调整，使得只有一个通道中的信号能超过甄别水平，那个通道就有输出信号。而在其他通道中加工的信号因为幅度低于统一的甄别水平，所以没有输出。

那个有信号输出的通道，其信号送到二重符合线路，它是符合线路的一路输入，而另一路输入则是注意信号。在二重符合线路中，只有当两个信号在符合分辨时间之内输入时，才会有符合输出；如果两个信号在符合分辨时间之外输入就没有符合输出。所以在符合分辨时间之内和注意信号同时输入的甄别信号，会在符合线路中被增强。

这个模型具有下面一些特点：（1）输入项目的加工是并行的，所以许多个项目可以同时加工。而被注意增强的项目，例如一个被增强的项目和下一个被增强的项目，其加工是串行的，在同一时刻只能加工一个项目。（2）输入项目的并行加工需要一定时间，但是注意并不对所有项目逐个扫描，而只增强占优势的一个项目，所以选择性注意的过程是相当快的。（3）注意的增强作用只在符合分辨时间之内起作用，在分辨时间之外增强作用就停止了。（4）在给定时刻只有一个信号可以和受注意项目符合并且使之增强，所以在同一时刻只有一个项目能被注意。

8.2　无意识活动的一个理论框架

《意识论——意识问题的自然科学研究》一书中提出由一系列理论组成的意识的总体框架。其中包括：意识的四个要素理论，脑的四个功能系统学说，脑区激活与相互作用定律，脑区能态理论，有意识、无意识、潜意识统一理论，意识涌现的理论，意识发展历史的理论等，此外还总结了意识的规律（唐孝威2004）。

脑内大量神经元簇回路组成了具有不同功能的、相对独立而互相连接的功能子系统，功能子系统由完成同一功能的相关脑区构成。脑由大量的功能子系统组成，它们相对独立地进行信息加工；脑功能子系统之间相互连接而形成整体的神经网络，脑的整体功能依赖于功能子系统之间的相互作用。而这些相互作用是通过以大量神经通道为基础的等效通道表现出来，功能子系统以不同方式的连接形成脑的整体网络。

脑区激活与相互作用的理论将感觉、知觉、动作、注意、学习、记忆、意识等脑功能作统一理解。从信息观点分析，在脑系统水平上，脑内信息的载体是脑功能子系统的脑区及其激发态，信息产生、获取、编码、储存、提取、传递、变换等过程都是通过脑区激活与相互作用实现的。

意识是人对外部世界和自身心理、生理活动的觉知。意识的物质基础是脑及其激发态，脑功能子系统处于激发态是意识的必要条件之一。意识不仅是特定脑区神经元簇被激活而产生，更是广泛分布的神经元簇之间动态关联作用的结果。

意识涌现模型认为，当一定脑区的激发态的激活水平未达到意识涌现的临界条件时，脑内进行无意识活动，而在激活水平达到意识涌现的临界条件时，脑内无意识活动转变为有意识活动。这时出现脑内意识的涌现，出现对应于脑区激发态的主观体验。意识活动至少需要两类以上的脑区参与，一类是表征被觉知内容的相应脑区，另一类是负责维持觉醒水平的相应脑区，同时还需要其他脑区的支持与调控。脑内激活水平的临界值受脑内调节觉醒状态的系统（包括脑干网状结构和丘脑等部位）的调节，脑区激活水平还受注意相关脑区（包括前扣带回等部位）的控制。因此，意识觉知是表征内容的脑区与调节系统、控制系统脑区联合活动的结果。

我们的意识理论还指出，进入意识的脑活动必定是脑区激发态，但是，脑区激发态中多数由于激活水平低而不能进入意识，只有激活水平达到临界条件的激发态才能进入意识，意识是脑区激发态激活水平达到临界条件时涌现的，这时产生主观觉知与体验，这个过程需要其他脑区的支持与调控。大量的、激活水平低的脑活动是无意识的，这些不进入意识的脑区激发态是脑功能活动的重要部分——内隐的脑激发态。有意识的脑活动与无意识的脑活动都服从脑区激活与相互作用的普遍定律，无意识的脑区激发态的活动也构成脑内信息自动加工的内容。注意是脑内控制系统的功能，它的作用是增强某一功能子系统相关脑区的激活，同时抑制其他不受注意的脑区。注意参与后，功能子系统脑区的激活更加复杂。注意与意识是密切相关的，原来不能达到临界条件的、激活水平较低的激发态，在注意参与下得到增强，进入意识。这种进入意识的激发态称为外显的脑激发态。这就是在注意参与下，脑区激发态活动构成的脑内信息受控加工过程。

心智包括有意识的心智活动和无意识的心智活动。无意识活动是心智的一种成分，它们服从意识的一般规律。本书着重讨论无意识活动，从心理学、神经生物学和脑动力学等方面阐述了无意识活动的特性，指出：大部分心智活动是无意识活动；无意识活动是脑的活动，脑的四个功能系统是无意识活动的神经基础；无意识活动是客观世界在脑内无意识的反映，无意识活动影响行为并通过行为作用于客观世界；无意识活动时，脑内进行无意识的信息加工；无意识活动在一定条件下与有意识活动互相转变。

我们构建的无意识活动的理论框架中包括无意识活动的四个规律和十个要点。无意识活动的理论框架是意识的理论体系的一个组成部分。无意识活动的理论框架与意识的理论体系是统一的。

在无意识活动的实验资料的基础上，下面归纳无意识活动的四个规律：

第一，无意识活动的结构律——无意识活动具有内部结构，无意识活动有内容、情感、意向等成分，无意识活动是这些成分及它们之间的相互作用组成的心理活动（见要点7，8，9，10）。

第二，无意识活动的脑基础律——无意识活动以脑的四个功能系统为基础，在无意识活动时，有脑的四个功能系统的一些脑区激活与相互作用，无意识的脑区信息加工不进入意识（见要点1，2，4，6）。

第三，无意识活动的过程律——脑内不停息地、并行地进行着大量无意识活动，在无意识活动时，有信息加工相关脑区激活的分布式自发扩散过程。在一定条件下无意识活动与有意识活动相互转变。（见要点3，4，5，6）

第四，无意识活动的发展律——个体脑内的无意识活动随着个体脑发育与个体实践而有发生、发展和终结的历史，个体死亡时，脑内有意识活动与无意识活动全都终结（见要点2，8，10）。

以下是无意识活动理论的10个要点：

1．脑区的低水平激活。

大脑皮层有许多专一性脑区，分别加工不同信息。在脑区激活时，进行相应信息的加工。脑内存在意识阈值，当信息加工脑区的激活水平较低、在意识阈值以下时，脑内进行无意识的内隐加工。这时信息加工不进入意识，其加工的信息具有意义，但不被觉知，它们是阈下的、内隐的加工，即内隐的认知活动。

2．两类神经通路。

脑内除有通达意识的神经通路外，还存在与觉知系统没有联系的神经通路，它们不通达意识，例如一些快速的直接通路，其中神经信号的传递过程不进入意识，是个体意识不到的，但可以引起快速的响应。即Crick和Koch（2003）所说的“刻板模式”。存在这两类神经通路及两类神经传递，在进化过程中有利于个体适应环境。

即使以脑内信息加工的神经活动来说，有许多过程也不能被个体觉知，如脑内信息的储存过程，脑内信息的传递过程，脑内信息加工的具体步骤等。因为它们与觉知系统没有直接联系，所以这些神经活动是不能被个体所觉知的。

3．多个脑区并行的活动。

在同一时刻，脑内信息加工系统的一些低激活水平的脑区，各自分别进行不同内容的无意识的信息加工。它们是脑内分布式的活动。因为脑接收的信息非常多，所以信息加工系统多个脑区同时进行并行的无意识活动，这些并行加工项目是大量的。

这些并行活动的脑区并不独立无关，它们的活动会竞争注意资源。但在脑内调控系统未参与的情况下，这些活动不占据注意资源，因而在同一时刻，脑内可以并行进行许多项目的无意识加工。

4．脑的内禀活动。

脑的内禀活动是指脑内不停息的、持续的活动，其中相当部分是个体不觉知的无意识活动。脑不断进行信息加工，这些内禀的活动消耗能量。从局域脑区来说，活动有时进行，有时停止；而从脑的整体来说，脑的内禀活动是不停息的、持续进行的。

5．信息加工脑区激活的扩散。

无意识活动时，脑区激活在脑内网络中发生不受控制的自发的扩散。脑内信息加工系统的一些专一性的脑区可以在外界刺激下激活，或自发激活。激活脑区与连接的其他脑区相互作用，引起连接的其他脑区激活。虽然这时没有脑内控制系统的参与，但是这些脑区的低水平激活会在脑内网络中自发传递，类似局域扩散过程。这些不受注意控制的脑区激活的自发扩散过程是无意识活动。

6．注意的调控作用。

在脑内许多无意识加工项目之间的竞争中，脑区激活水平最高的加工项目得到注意增强。注意调控作用是使原来无意识信息加工脑区的激活增强。这时不但有大脑皮层信息加工脑区活动，而且有脑内调节控制系统的脑区参与。

信息加工的某一个激发脑区，在没有注意增强时，其信息加工是无意识的。在注意作用下，原来无意识活动会向有意识活动转变。受到注意增强的相关脑区的激活水平提高，达到意识阈值而使信息加工进入意识，这个转变过程类似于相变。

7．前意识与后意识。

有一些原先没有进入意识、当前进入意识的心智活动，它们在未进入意识之前的称为前意识。原先进入意识、当前不再意识到的称为后意识。未进入意识之前的前意识以及不再处于意识中的后意识，都属于无意识。

后意识的例子是：当处于工作记忆中的脑区活动不再受注意增强时，其脑区激活水平随时间衰退，直到停止活动。在注意新项目时，不被注意的原来项目相应的脑区活动，还会受到抑制。这些原来处于工作记忆中的项目退出工作记忆之后，在一段时间内仍进行无意识的加工。

8．内隐认知与内隐记忆。

在内隐认知过程中，大脑皮层信息加工脑区激活，其加工信息具有意义，这时脑内有无意识的信息加工及其意义的内隐表达，并且有内隐记忆。

在内隐学习过程中，低水平的信息加工活动塑造脑内通路，并存入记忆。许多程序性记忆是内隐的记忆。

9．内隐情绪与内隐意向。

大脑皮层信息加工系统与脑内情绪系统及意向系统相连，它们之间相互作用。大脑皮层进行信息加工的脑区活动，引起内隐的预测与评估。情绪系统的低激活水平活动导致内隐情绪。意向系统的低激活水平活动导致内隐意向。脑内内隐情绪与内隐意向是经常发生的，并且会影响认知与行为。

10．自动化的行为。

一些信息加工脑区与动作有关脑区连接，信息加工脑区的活动支配动作有关脑区的活动，影响人的行为，并通过行为作用于环境。

熟练的动作可以变成自动化的动作。与个体自动化进行的动作相应的心理活动是无意识的。这时相关的脑区有一定激活，因而个体有心理活动，但是个体并不意识到这些心理活动。这是无意识活动对行为的内隐作用。当个体对行为给予注意时，自动化的行为可转为受控的。

总之，无意识的心智活动是一个需要进一步探索的领域。要对无意识活动设计和进行更多的实验，把神经电生理学技术、生物化学技术和脑功能成像技术结合起来，研究各种内隐过程。关于脑的内禀活动的详细的实验测量，对了解无意识活动有重要作用。此外，进行婴幼儿意识的实验，有助于了解无意识活动的发展。

注释

　P300指发生在刺激显现后300ms左右的皮层正向事件相关电位。

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附录一
无意识活动与静息态脑能量消耗

宋晓兰〔1〕〔2〕〔3〕　陈飞燕〔4〕〔5〕 唐孝威〔6〕

静息态脑活动是近年来认知神经科学研究的热点。与以往观察脑在特定任务状态下的活动不同，静息态脑活动的研究关注的是个体在清醒、静卧、闭眼时脑的活动情况。大量实验表明，静息态脑消耗许多能量。考虑到神经活动与能量消耗之间的关系，从能量消耗的角度考察静息态脑活动及其功能意义，为探究脑活动及其组织方式提供了新的视角。本文提出用无意识活动解释静息态脑能量消耗的观点，强调在研究无意识活动的心理意义的同时还要研究无意识活动的神经机制与生理表现。

1．意识系统及无意识活动

意识系统包括可以被觉知的有意识活动和不能被觉知的无意识活动。有意识活动具有串行加工的特点，因而容量有限。在Baars全局工作空间理论（global workspace theory）中［1］，全局工作空间中心的内容是有意识的内容，它与工作记忆类似，容量有限。全局工作空间一个重要的作用就是通达各个相对独立的无意识模块，其有限的容量可以通过与无意识的不断地信息交互而获得补偿，使得有意识的内容虽然在某一时刻有限，但可以动态更新。

Koch与Crick把无意识定义为任何未通达有意识感觉、思想或记忆的神经活动［2］。这里指出了无意识含义的两个关键点：第一，无意识不能被我们觉知；第二，无意识是一种神经活动过程。

在Baars的全局工作空间理论中，除了全局工作空间中心的内容是有意识的外，与全局工作空间发生信息交互的各专家化系统和先前的经验都是无意识的［3］。专家化系统的工作是高度自动化的，可以在意识之外平行而高效地进行，而先前经验就像是意识活动的背景，其最初的形成过程可以是有意识的，但最终会以无意识的方式影响意识活动。

人类具有无限的学习能力，而个体能意识到的只是在工作记忆中表征的当前需要的信息，大量信息的表征是无意识的。同时，信息的表征也不是静态的，而是随时间不断变化的动态过程。建构而非贮存的记忆已经是一个广为接受的观点，因此才有广泛的错误记忆的现象［4］，这些动态变化过程同样不为我们所觉知。容量有限的有意识过程之所以能够顺利工作，是大量的无意识在背后起着作用的结果。从这个角度讲，无意识活动是有意识活动的庞大背景［5］，在某一时刻进入意识中心、被我们所觉知的仅仅是这个庞大背景中的极其微小的部分。

通常认为个体的意识状态从无意识到有意识是一个连续体，两者的过渡区域称为边缘意识（fringe consciousness），边缘意识的内容很模糊。Baars提出的全局工作空间的外围，以及剧院模型中舞台聚光灯的外围［3］，就是边缘意识的内容。清醒时个体经常会“走神”或胡思乱想，研究发现在个体静息或执行任务时都存在这种心智的“游移”（mind's wandering），“游移”的程度与投入任务的心理努力有关［6］。这种意识的“游移”没有目的性，通常我们对这种游移的状态并不是完全无觉知的，但其内容常常要通过回顾，才会进入意识的中心到达觉知水平。这种“游移”就是边缘意识的一种。我们曾提出的“意识的涨落”，也类似于这种边缘意识现象，指的是这一部分信息加工在有意识和无意识之间波动，时而“浮出水面”被我们察觉，时而“沉下水面”淡出意识［7］。

2．无意识活动的表现及特点

无意识过程不能被个体觉知，那么我们如何发现其存在呢？我们可以从行为和神经活动两个层面观察其活动。大量的实验证据证明，在有意识活动之外，存在很多不为个体觉知的心理活动，但其影响可能表现在行为上，也会反映在神经活动上。内隐认知就是这样一类过程，之前进行的信息加工影响了随后的行为，但个体全然不知。在临床上，盲视的病人不能觉知到受损伤侧视野内的物体，却能对其做出反应；阈下启动效应也是通过无意识过程发生作用；以及前面提到的长时记忆中信息的动态表征但个体并不觉知其变化等等，这些都是无意识过程在行为上的表现。Koch和Crick把一些不需要意识参与就可以自动完成的行为称为“zombie”，“zombie”是一个在线系统，可以自动处理很多日常情景，自动化的程序记忆就是其中一种。有的“zombie”通过事后“回顾”可以通达意识，而有的则一直不为我们觉知。在特殊意识状态下，如梦游、癫痫发作时，个体就完全处于“zombie”的控制下［2］。

除此之外，无意识活动必定表现为神经活动。有实验表明，对于个体无法觉知的阈下刺激，或者非注意刺激，大脑的初级感觉皮层都有相应的反应；在“前注意”阶段，虽然个体觉知还未发生，但大脑已有相应的神经活动［1］。这些都说明无意识活动是一种神经活动过程。

根据无意识过程发生是否由当时外界刺激所引发，可以简单地将无意识活动分为两种，一种为由外界刺激引起但没有被个体觉知的神经活动，前面所讲的阈下刺激、盲视等都属于这一类；而另一种是在没有外界刺激情况下个体自发产生的无意识过程，比如长时记忆中的信息的动态表征，以及内隐记忆过程等。前面提到的个体不由自主产生的思想“游移”，除了当前觉知的和事后回顾起来的那一部分可以进入有意识的外，大部分也是无意识的。当然，后一种无意识的产生也离不开个体的先前经验，但它们以内隐的方式持续不断地进行，与当前刺激没有直接的关系。

与有意识活动相比，无意识活动有许多特点，比如：1）无意识活动不断地自动地进行，不像有意识活动那样受控制进行；2）无意识活动的项目是并行加工，不像有意识活动那样在任一时刻只加工一项；3）无意识活动不被觉知，但可以影响行为，不像有意识活动那样外显地支配行为；4）某些无意识活动在一定条件下如注意增强时，可转变为有意识活动，而有意识活动的项目在一定条件如被抑制或者反复练习达到高度自动化后，也可转变为无意识活动。

以上讨论的均为与信息加工过程有关的无意识活动。所谓与信息加工过程有关，是指其神经活动过程本身伴随信息的心理表征的形成或变化，具有心理学的意义。还有一类与信息加工无关的神经活动，如神经细胞进行的一些维持自身新陈代谢的过程，这些过程不能通达意识，属于广义的无意识活动。

3．大脑的“内禀”活动

近年来静息态脑活动引起广泛关注。所谓静息态指的是个体清醒、静卧、闭眼的状态。研究发现脑在没有外在任务的静息态下，存在大量的自发活动，用fMRI技术测量到多个脑区之间的BOLD信号的低频波动（fluctuation）存在相关，即表现出一定的时间同步性［8］，并且通过检测这种自发的BOLD信号低频波动，发现两个内部正相关而相互之间呈负相关关系的网络，它们广泛分布于大脑。其中一个网络在执行任务时活动水平增加，另一个网络在执行任务时活动水平下降，这两个网络在静息态情况下表现出自组织的特点［9］。

研究还发现，在个体执行实验任务时这种BOLD信号的低频波动仍然存在［8］，说明这种持续不断的BOLD信号低频波动反映了脑的一种“内禀”（intrinsic）的活动。这种活动与外在任务无关，被认为是脑的一种自组织的活动方式，“内禀”也由此得名。通过用PET技术测定脑氧消耗率的方法可以证明这种“内禀”活动遍布整个大脑［10］。

4．静息态脑能量消耗

近年来，脑功能成像技术的发展使我们可以研究各种不同条件下的脑能量消耗（energy consumption）。研究发现，成人脑重仅占身体总重量的2％，但其能量消耗却占全身总能量消耗的20％，是其重量比例估算值的10倍。而当环境中存在需个体努力集中注意的刺激即个体处在任务状态中时，脑增加的能量消耗却不到总能量消耗的1％［10］，也就是说，大脑静息态能耗远远大于任务引起的能耗增加。

由此可见，脑在静息态下的“内禀”活动不仅表现为BOLD信号的低频波动，还消耗着大量能量。脑不是只对环境刺激起反应的被动组织，而是时时刻刻进行着某种自组织的活动。有人指出，脑在静息态时的能耗80％以上被用于神经信号加工［11］，我们认为这些“内禀”活动的实质是脑内信息加工过程。

以上讨论的是清醒并觉知的状态。实验给出，在意识状态发生改变的情况下，脑的能量消耗会发生改变。如药物引起的麻醉会使个体全脑葡萄糖代谢大幅下降，由不同药物造成的麻醉引起的代谢下降从31％到68％不等［12-14］。另一项资料来自无觉知状态的植物人，一般认为植物人处于无意识状态［15］。研究发现植物人大脑能量代谢比控制组低30～40％［16］。从外界刺激引起的脑反应来看，大部分研究结果表明植物人对刺激的反应仅限于较低级的感觉运动皮层，但也有个案研究发现有些植物人的脑对语言信息作反应，从fMRI实验数据看，植物人可以根据实验者的要求做心理表象的活动［17］。另外还有来自深度睡眠（慢波睡眠）的资料表明，在此阶段，脑代谢活动总体下降；同时，PET和行为学实验证明，深度睡眠阶段大脑进行着与巩固白天记忆以及加工白天遗漏的信息有关的活动［18］。

这些结果说明，第一，意识丧失的状态伴随着脑能耗的大幅下降；第二，在没有觉知的情况下，大脑的活动仍然在继续进行。

5．用无意识活动解释静息态脑能量消耗

对这些现象，有人提出过几种可能的解释［19］，比如这部分能量被用于静息状态下不受控制的自发的认知活动，如白日梦等。但既然同属意识觉知部分，这部分能量消耗要超过任务状态下增加的能量消耗是说不通的。另一种解释是，这部分能量可能用于神经元之间兴奋性和抑制性联结的平衡，这可能是大脑自发的自组织活动的一个原因［20］，但这种解释没有确切的证据。第三种解释看起来较为合理，即这种内在固有的活动是在不断地进行着信息的保持，以更好地应对环境的变化。尽管提出过这些解释，但是至今还不了解静息态脑能量消耗的本质，因此被称为脑的“暗能量”（借用天文学中的名词）［19］。

我们提出用无意识活动解释静息态脑能量消耗的观点，认为静息态脑内大量能量的消耗，除了用于神经细胞的修复、蛋白质运输等过程外［10］，相当部分用于无意识加工过程，其中主要是在没有外界任务情况下自发产生的无意识加工过程，它们包括了上面提到的为应对环境变化做准备的过程。这些加工过程并不随着外界任务的出现即注意资源的大量占用而停止。

那么脑的无意识过程为什么会消耗这么多能量呢？我们认为，无意识活动的内容虽然不被觉知，但相关的脑区处于激发态，不过其激发的水平比较低，没有到达意识阈值［7］。这些激发脑区的信息加工活动是消耗能量的，虽然单个脑区消耗的能量水平较低，但因为存在大量的、并行地自发进行的无意识活动，就造成了持续不断的高能量消耗。

在这个意义上，在没有外界任务的情况下，大脑也并没有休息［21］而是一直处于活动状态。相对于外界任务引起的瞬时“激活”而言，静息态的“基线”活动是持续不断的［22］，脑进行着的持续不断的信息加工，即我们指出的无意识加工。

总之，我们用无意识活动解释脑的能量消耗，强调：1）无意识活动不但是一种状态，而且也是脑内持续不断的信息加工过程；2）无意识活动不但有内隐作用，而且是消耗脑能量的，大量的自发的无意识活动消耗大量能量；3）不但要从心理层面讨论无意识活动，而且要关注无意识活动的神经机制及其生理表现。

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注释

　原载于《应用心理学》2007年第13卷第1期，第33页。

〔1〕〔4〕〔6〕　浙江大学物理系交叉学科实验室，杭州，310027。

〔2〕〔5〕　浙江大学心理与行为科学系，杭州，310028。

〔3〕　浙江师范大学教育学院心理系，金华，321004。

附录二
无意识加工浅析

宋晓兰〔1〕〔2〕〔3〕　陶丽霞〔4〕〔5〕

心理学以人的心理现象为研究对象，是一门研究主观世界的科学。而意识问题是心理学一个无法回避的问题。自冯特1879年创立科学心理学以来，被试的口头报告和行为反应就一直作为反映心理过程的主要指标。心理学家们利用这些外显的指标对内部心理过程进行推理，构建心理学的模型，从而获得对那些发生在行为背后的、使行为产生的内部原因的了解。虽然从心理学形成之初人们就承认这个内部过程的存在，但对于这个内部过程的细节仍知之甚少。

德国心理学的创始人莱布尼兹早就提出了有关微觉即无意识的思想 ，但对觉知水平之下的无意识过程，仍然缺乏成熟完善的理论。除弗洛伊德以外，很少有心理学家将有意识和无意识作为一个完整系统的两面来做系统的阐述，而弗洛伊德对无意识的研究更多地来源于他的个案研究而非可验证的实验事实。虽然弗洛伊德提出了无意识的观点，并赋予其心理动力的功能，但除了将它融入精神分析理论外，对无意识过程的机制、与意识的关系以及其功能却未能提供更细致的说明。

我们认为弗洛伊德关于无意识的一个观点是正确的，即我们能够觉察到的心理过程仅仅是海面上冰山的一角，无意识才是海面之下冰山的庞大基座。因而，没有对这个基座的理解的意识理论将是不完整的。无意识研究在意识研究中应有其重要的地位。本文将结合对意识的实验研究，重点阐述无意识的表现、特点以及可能的神经机制，以期对无意识研究的现状做一粗浅的概述。

1．无意识概述

1.1　无意识的界定

意识系统包括可以被觉知的有意识活动和不能被觉知的无意识活动。人们是在研究有意识活动过程中发现无意识活动的，因此也经常通过有意识活动与无意识活动的对比来获得对两者的了解。因此在阐述无意识的定义之前，有必要对有意识活动作一番简单说明。

有意识一般就称为意识（consciousness），主要有三个含义［1］：第一，意识指一种觉醒状态，在这个意义上意识是一个连续变量，有程度的变化，即从昏迷、睡眠再到清醒的一系列连续的状态；第二，意识是一种经验，意识通常是有内容的，即有意识就意味着我们意识到某事物，意识的这个含义带来意识的主观性特点，即我们通常所说的“感受性”（qualia）；而第三种含义倾向与将意识与心智（mind）等同起来。

我们通常指的意识往往是前两种含义，其中第二个含义对理解意识和无意识有着非常重要的意义。在第二个含义上，意识等同于觉知（awareness），有意识即有觉知。意识往往伴随着一定的意识内容，而没有觉知，仅有觉醒的意识状态，仍然属于无意识状态。关于意识的觉醒和觉知这两个维度，Laureys曾根据两者与意识、无意识的关系，就各种意识改变状态如植物人、昏迷、快速眼动睡眠、麻醉、梦游、癫痫发作等在这两个维度上的位置做过总结［2］。一般情况下觉醒和觉知是相伴随的，但植物人和快速眼动睡眠是觉醒和觉知分离的两个特殊状态，前者有觉醒但无意识内容，而后者有意识内容却不伴随觉醒。本文中我们不讨论快速眼动睡眠的意识状态，因为它涉及梦意识。在考察病理状态的无意识部分时，会涉及关于植物人意识状态的讨论。目前倾向于认为植物人属无意识状态，但这一观点仍然是存在争论的［3］。

无意识可以是一种意识状态，也可以是一种心理加工过程。有人认为可以将无意识定义为一种缺乏意识的状态，认为当我们不清醒且没有做梦时，我们就处在一种无意识的状态［4］。或者像Morin说的那样，无意识作为意识系统的最低层次，指的是一种对自我及环境无反应的状态［5］。而Baars在与意识伴随主观报告的特点对比之后，将无意识事件定义为那些被试不能准确报告但确实存在的过程［6］。Koch则将无意识活动定义为那些任何未通达（access）有意识感觉、思想或记忆的神经活动［7］。

在本文中，我们仍然在觉知这一维度上划分意识与无意识。伴随觉知的意识状态和意识过程我们称之为意识，而无意识则指那些不能被我们觉知的信息加工过程，也指那些不伴随觉知的意识状态。即，无意识状态下个体没有主观体验，没有觉知内容；而那些没有达到觉知水平但确实存在的信息加工过程就是无意识加工过程。虽然不能被觉知，但无意识加工可以影响个体行为，并且如Koch和Crick所指出的那样，必定表现为某种形式的神经活动。

1.2　无意识的表现

既然无意识过程不被觉知，那我们是如何知道它们存在的呢？

人在一定时间内能够觉知到的信息加工是很有限的，绝大多数的信息加工是不为我们所觉知的无意识加工。意识具有串行加工的特点，其内容具有流动性且转瞬即逝。而大脑很明显还具有并行加工的能力，那些与“意识流”平行发生的神经事件都是无意识的［8］，这些都是广为接受的观点，也得到了大多数心理学家或神经科学家的认可。比如，Dehaene认为，在任意时刻，都存在着大量的模块化的皮层网络以并行的方式进行无意识加工［9］。在Baars提出的全局工作空间理论中，意识系统中除了其中一个全局工作空间外，另外两个部分都是无意识的，即背景（context）和专家处理器（processor）［10］。Koch和Crick也认为，存在无意识的庞大体系是不争的事实，他们将那些由无意识系统控制的过程称为“zombie,”“zombie”能够快速高效地处理大量定型化的日常事务［7］。涉及到无意识的理论我们会在第二部分阐述。

人类个体的学习能力是没有限度的，但在一定时间内我们能意识到的只是当前在工作记忆中表征的信息，大量知识的表征是无意识的。同时，这些信息的表征也不是静态的，而是一个随时间不断变化的动态的过程。记忆是一个建构而非贮存的系统，我们积累的知识经验在不知不觉地发生着变化，新的经验不断被整合进旧的知识体系，因而整个长时记忆系统中的信息每时每刻都在不断地修正和改变中，也因此产生了广泛的错误记忆的现象［11］。这些动态的过程不为我们所觉知。容量有限的有意识加工之所以能够顺利进行，大量的无意识在背后发挥作用。从这个角度讲，无意识活动是有意识活动的庞大背景［6］。在某一时刻进入意识中心的只是这个庞大背景中的一小部分。

除了长时记忆的动态表征是无意识的以外，个体还可以对某些强度不足以引起觉知的刺激进行无意识加工，这种加工可以影响随后的觉知任务，即我们通常所说的阈下启动效应。有时我们意识到了刺激的物理特征却不一定对刺激背后的规律有觉知，而这种规律可以得到无意识加工并被个体掌握，这就是内隐学习的现象。另外，在临床上，盲视和忽视症病人为我们提供了无意识加工的天然模型。盲视的病人对受损侧视野内的物体不能觉知，但行为反应却表明这些物体得到了加工；忽视症的病人不能觉知某一相对空间位置（通常是左侧）内的物体，但同样可以对这些物体做出反应。以上无意识加工现象在本文的第三部分将有进一步的说明。此外，无意识加工同样可以反映在加工的时间特性上，实验证明在个体觉知到运动意图以前，“大脑已有相应神经活动。提示在觉知之前，无意识加工已经开始［12］。还有一些更为宏观的无意识现象，如在社会心理学层面，个体之间的情绪传染和行为模仿就来自无意识加工，一个群体中一个人打哈欠，可能会有很多人跟着打哈欠，而我们对这些“传染”现象并不觉知，这被称为无意识心理模仿［13］。

1.3　无意识的种类及研究方法

1.3.1　无意识的种类

同样是不被觉知，无意识体系内部也有着不同层次和种类。根据无意识过程是否由外界刺激引起，我们可以把无意识分为反应的无意识过程和自发的无意识过程。反应的无意识过程是近年来无意识实验研究的焦点，主要指的是那些存在外界刺激（视觉、听觉、触觉等）但个体无觉知的信息加工过程。说它们是“信息加工过程”，是因为它们虽然不被个体觉知但可以引起相应的大脑活动及行为变化。比如我们在第三部分中要介绍的阈下加工、非注意盲、内隐认知等。关于这一类无意识加工，Dehaene曾做过进一步的分类［14］。一类是阈下加工（subliminal processing），即因为刺激强度不足以引起意识觉知而形成的无意识加工过程。另一类是前意识加工（preconscious processing），指的是因为没有得到注意而非刺激强度不足造成的无意识加工，这一类无意识加工在有注意的情况下可以转化为意识加工，因而他们是潜在可通达的（potentially accessible），例如我们在第三部分要提到的非注意盲和注意瞬脱现象就属于这一类情况。区分不能觉知的原因是有必要的，刺激强度不足和没有得到足够的注意是两种不同的原因，它们引起的大脑活动也有区别［14］。

自发的无意识过程指的是那些不是因为当时的外界刺激引起的无意识加工过程。记忆研究中得到公认的错误记忆现象就是一个非常好的例子［11］，错误记忆的现象说明，长时记忆信息在人脑中的表征不是静态的存贮，而是在不断变化的动态的过程。而这些动态的过程都是不被我们觉知的。再如我们在第三部分要提到的睡眠过程中的信息加工，也是一种与当时的外界刺激无关的自发的无意识加工过程。已有证据表明睡眠不仅是一个休息的过程，同时也是对白天的信息进行积极整理和巩固记忆的过程［15］。还有我们每个人都会经历到的突如其来的灵感和创造性，其中不乏那些看似与当时的外界刺激毫无关系的“怪念头”。我们的大脑无时无刻不在进行信息的获取、整理、传递等加工，它可以是对过去信息的再整理，也可以是对未来的规划。而这些过程很大程度上都发生在无意识的层次。

我们还可以根据主体的状态将无意识现象分成常态的无意识和病理的无意识。常态的无意识指的是心智正常的个体内部进行的无意识加工，如非注意盲、注意瞬脱、内隐认知等与有意识过程平行进行的无意识加工。而病理的无意识指的是个体在特殊的意识状态下进行的无意识加工，这时他们在意识觉知受到损伤的情况下仍能进行无意识加工，如植物人和麻醉病人的无意识加工，大脑受损造成的忽视症和盲视现象等。有关病理态的无意识加工我们将在第三部分阐述。

当然对于无意识的分类还可以有其他的方法，比如Baars把无意识过程分成专家处理器和背景（context），这是从与意识加工的关系上来看待无意识的［10］。专家处理器是一些高度专门化地处理外界信息的结构，而背景是一些可以影响意识加工但本身不被意识到的过程。Baars的意识理论将在第二部分详细介绍。还有前面提到的觉醒与觉知的分离，觉醒但不觉知与觉醒觉知都缺失也是两种不同的无意识情况［2］。

1.3.2　无意识的研究方法

无意识活动既然不被觉知，我们如何确定这种过程存在呢？即采用什么样的研究方法来探测并研究无意识活动呢？这里我们主要介绍针对外界刺激无觉知的反应无意识活动的一般研究方法。对于自发的无意识活动的研究范式，我们将在第四部分详细介绍。

在反应无意识研究中，我们往往通过设定实验条件，使得被试对实际呈现的刺激无觉知，来研究无意识加工。这时我们一般用两种方式来检测个体对外界刺激的觉知水平：主观测量方法和客观测量方法［16］。主观测量方法就是以被试的口头报告作为是否觉知的标准，如在阈下视觉刺激实验中，被试报告“看到”就代表刺激被觉知，即有意识加工，而被试报告“没有看到”就代表刺激没有被觉知，它引起的信息加工就是无意识加工。因为被试的口头报告并不一定能穷尽意识经验，因而又提出了客观测量方法，它基于被试的迫选反应，当被试在几种可能的选择中做出的辨别正确率要显著高于随机水平，就说明刺激被觉知。Marcel［17］首创了用客观测量方法来定义觉知阈限的实验范式，在实验中，当被试对刺激的选择率和随机水平一样时（即被试不能区分刺激呈现和不呈现这两种情况），此时的刺激强度为阈下刺激的强度，即觉知阈限。Marcel发现用客观测量方法定义的觉知阈限下的刺激对随后的词汇判断仍有启动，他的方法也成为研究阈下启动的第一个基本范式。通常认为用客观测量方法定义的觉知阈限比主观测量方法定义的觉知阈限要更加严格［18］。

对反应无意识的研究范式可以从两个角度来进行分类［16］。第一个角度是实验所基于的逻辑。第一种实验逻辑为分离（dissociation）逻辑，第二种实验逻辑是对比逻辑，即比较刺激获得有意识加工和无意识加工后不同的结果。

分离逻辑基于这样的假设，对于一个刺激，如果被试口头报告为不能觉知，而在随后的迫选测验中对目标刺激的“猜测”又显著高于随机水平，那么在两种测验中就出现了分离，这种分离说明被试实际上对先前报告为不能觉知的刺激有觉察，即存在无意识加工。

对比逻辑通过比较有意识加工和无意识加工来研究两者的不同。它基于这样的假设，个体可以有意识地控制得到有意识加工的信息，而被无意识加工的信息只能引起自动的反应，不能被个体控制。当我们能够证明在某些条件下先前呈现的阈下刺激可以自动地不受意识控制地影响现在的行为，而阈上刺激的影响可以受意识控制，即发现了两种刺激加工造成了不同的结果，就可以说明对阈下刺激存在无意识加工。

例如内隐记忆中常用的排除测验用的就是这个逻辑［19］。实验中控制掩蔽刺激与目标词的时间间隔，当间隔时间为50ms时目标词不能被觉知，但当要求被试不要用先前看到过的词来完成词干补笔任务时，被试用先前呈现过的阈下刺激词完成补笔的比率要显著地高于间隔时间为150ms（即目标词被觉知）时。说明被试先前的无意识加工对现在行为的影响是自动进行、不能被控制的。

无论是分离逻辑还是对比逻辑，都涉及到如何控制刺激条件使某些刺激不能进入意识加工的问题。这就是反应无意识研究范式的第二种分类角度，即根据对觉知程度的控制方式来划分。一种是用阈下刺激的方式来控制意识加工，即通过“降级”（degraded）刺激强度的方式，如使刺激呈现时间过短或亮度／对比度（对于视觉刺激）、响度（对于听觉刺激）过低使得刺激无法被觉知；另一种是通过控制个体注意的方式，从而使不被个体注意到的刺激不能引起觉知，比如让被试只注意一个空间位置，而刺激可能出现在此空间位置以外的地方，此时被试通常只能觉察到出现在预期位置的刺激，而对其他位置的刺激“视而不见”；或者因刺激间隔时间过短而对一系列刺激中的部分刺激不能觉知。我们在日常生活中经常处于丰富刺激的情境中，而我们能够注意到的刺激是很有限的，这样，我们就可以借助控制注意条件的方式来研究在自然情景中因为注意不足的原因而没有被觉知的刺激的加工情况。

综上所述，我们可以根据实验逻辑和控制刺激条件两个维度将反应无意识研究的方法分成四类，即分离逻辑实验范式下的阈下刺激范式和注意控制范式，以及对比逻辑实验范式下的阈下刺激范式和注意控制范式。

2．有关无意识的理论

无意识和有意识一样，都属于意识现象。对于过去几十年的研究而言，是“人类为什么会有意识”引起了人们的兴趣，即“我们物质的大脑如何产生主观的意识觉知”，也就是通常说的“难问题”（hard problem）。无意识是相对于有意识提出的一个现象，涉及无意识的研究都是基于这个对比（无意识与有意识），目前并没有专门解释无意识现象的理论。实际上也不可能孤立地研究无意识和有意识现象，有意识和无意识本来就是两个互相依赖的概念。就好像知觉中的“图形”和“背景”，我们往往关注“图形”而忽略“背景”。而实际上“图形”永远是相对“背景”而言的。目前，几乎所有有关意识的理论的重点都在于解释“图形”是如何从“背景”中凸显出来，而不是“背景”为什么成为“背景”。即大部分意识理论的重心放在解释意识是如何从无意识中凸显出来。至于无意识过程本身，对它的阐述仅限于描述性的，即无意识是怎样一个过程，以及为什么这个过程是无意识的而非有意识的。

因此，对无意识过程的阐述大都作为意识理论的一个部分。如下面要介绍的Baars的全局工作空间理论（global workspace theory）和Dehaene的全局神经元工作空间理论（global neuronal workspace theory）。

2.1　Baars的全局工作空间理论

在Baars的全局工作空间理论（以下简称GW理论）中，将意识系统分成三个理论结构［10］：专家处理器（expert processors）、全局工作空间（global workspace）和背景（contexts）

GW理论的基本假设之一就是，大脑是一个由大量专门化的无意识网络构成的组织［20］。专家处理器就是其中之一。专家处理器是一些专门化的不被意识到的信息处理器，特征检测器（detectors）就是其中之一。Crick认为，感觉皮层的主要功能就是构建并使用这些高度专门化的特征检测器（detectors），比如对朝向、运动或人脸的特征检测器［21］。专家处理器还可以是整个网络或者某一神经元系统，如皮层功能柱或者功能区（如Broca区）。这些无意识的专家处理器在有限任务领域内是非常有效的。在常规任务中他们能够自动化地工作，不需要意识的参与。

全局工作空间是这个系统中唯一与觉知直接相关的结构，它与整个系统的信息整合和任务分配有关，像一个乐队指挥台。这个指挥台允许形成新的专门处理器，用来完成已有的专门处理器不能完成的新问题或者困难的任务。全局工作空间需要不断地和另外两个无意识结构进行交互才能工作。进入全局工作空间的信息可以向无意识的专门化处理器“广播”，即意识过程可以影响无意识过程。信息从有意识的视觉情景传递至无意识的海马系统就是这种广播的一个明确的例子［6］。

第三种结构是背景。背景的作用十分强大，可以理解为限制意识内容而自身不被意识到的结构。比如早期经验可能在当时甚至以后再也不进入意识，但它能对当前的意识经验产生影响。再如经过顶叶的背侧视觉通路与觉知内容并不直接相关，但可以调节视觉特征细胞从而对觉知到的意识内容起作用，所以背景可以限制意识事件。而意图和情绪可以看成是一种“目标背景”，影响意识行动但本身并不被觉知。目标背景的层次结构可以起到一个执行网络的作用，对意识事件做出解释或发生作用，而本身并不进入意识，有实验表明额叶皮层似乎起这种作用［6］。下面第三部分要谈到的启动效应，也是这种背景影响意识加工的一个证明。

需要指出的是，提出这些结构只是为了理解意识的需要，它们并不一定对应于绝对分离的神经解剖结构。

2.2　Dehaene的全局神经元工作空间理论

Dehaene的全局神经元工作空间［9，22］理论结合认知神经科学对意识现象的研究成果，将Baars的全局工作空间理论在实证的基础上进一步细化，指出了全局工作空间神经元（workspace neurons）的可能组成部分，以及针对一个外界刺激，脑的神经网络如何实现由无意识到有意识的转换。Sergent和Dehaene认为，对外界刺激的信息加工要经过两个阶段的过程［23］。第一个过程为专门化的处理器对信息的分门别类的加工，如对一个物体的颜色、形状、大小等信息由感觉区负责各特征的处理器进行分别加工，此时的神经活动是局部的，是一个并行加工的过程。这里的专门化的处理器就类似于Baars提出的专家处理器。到了第二个加工阶段，信息进入全局工作空间，即引起全局工作空间神经元的活动，表现为大脑前部额叶、顶叶皮层的活动以及全脑范围内有关神经元的长程连结（long-distance connectivity），并进一步引起全局工作空间网络内神经元活动的全局发放（global ignition）。这个过程使得信息可以向不同的脑区“广播”（broadcasting），正像Baars所描述的那样。

第一个阶段是一个自下而上的自动化的过程，而第二个阶段是自上而下的串行加工的过程，容量有限，一次只能加工一个表征。信息加工进入第二阶段才能被个体意识到，仅停留在第一阶段的加工就是无意识加工。从第一阶段到第二阶段的转换是一个“全或无”的非线性过程。

Dehaene的全局神经元工作空间理论将Baars的全局工作空间学说进一步扩展和具体化。使得有意识加工和无意识加工的区别不仅仅限于参与结构的不同，还在于加工过程的不同。相对于Baars的学说，Dehaene的学说更为具体和有实证意义。

3．有关无意识加工的实验研究

在实验条件下研究无意识现象使得无意识过程作为一个科学现象得到客观的研究。在这一部分我们对前面提到的一系列无意识实验，包括针对反应的无意识和自发的无意识现象的实验做一介绍。我们根据无意识加工的主体是否受到脑损伤或药物作用而改变意识状态，分别介绍常态下的无意识研究和病理态的无意识研究。

3.1　常态下的无意识

对于反应无意识的研究，通常用对比分析（contrastive analysis）的方法来观察对刺激的觉知和不觉知之间的差别，尤其是在神经活动上的差异［20］。意识的产生和两个阶段有关，感觉皮层的活动为初级阶段，而其他联合皮层等更高级区域的加工为次级阶段［24］。意识内容的产生需要感觉皮层，但仅有感觉皮层的活动是不够的，没有顶叶和额叶的参与，觉知不能产生［9，25］，大量的实验都发现了无意识刺激只能引起局部的感觉皮层的活动而被意识到的刺激引起的激活却可以扩展到额顶叶皮层［6］。

3.1.1　启动效应与阈下加工

启动指的是先前经验对后面行为的影响。我们经常用阈下启动的研究范式来证明，信息加工可以在无意识层面进行。常用的方法是用快速呈现并随后呈现掩蔽刺激的方法控制刺激的觉知水平，使得刺激不能被觉知，在随后的测验中，观察先前刺激对后来任务的影响。已经得到证实的阈下刺激加工可以发生在多个水平，包括知觉、语义和运动水平［9］。实验发现，阈下刺激可以促进个体在随后的任务中对同样刺激的反应，即重复启动效应［26］。当阈下刺激与随后任务中的目标刺激不一样但是有语义关联时，启动同样可以发生，说明无意识加工可以发生在语义水平［27］。在一个实验中，被试的任务是判断目标刺激（数字）是否比5大，当先前以阈下方式呈现的数字和5的关系与目标刺激一致时，反应会加速。而且，对阈下刺激的加工不仅发生在语义水平（是否比5大），还发生在运动准备水平。被试的任务是当目标刺激比5大时用右手按键，当先前呈现的阈下刺激也比5大时，在运动皮层表现出与目标刺激比5大时类似的反应。即对不能觉知的阈下刺激，个体不仅可以进行语义水平的加工，大脑还能自动做好运动的准备，而这些过程都发生在无意识水平［27］。类似的结果还表现在对刺激的控制感上，阈下呈现的刺激可以影响被试对未来出现的刺激物的预期，并引起控制错觉［28］。在另一个实验中［29］，当目标词与先前阈下呈现的刺激相同时，目标词引起的皮层激活强度会减小，且不管阈下刺激和目标刺激的外形（大小写形式）是否一致，都会出现这种阈下刺激抑制效应，说明阈下刺激引起的皮层抑制效应是独立于刺激的物理特征的，达到了语义水平。这个实验部分揭示了阈下启动的神经机制，即启动的发生部分是源于相同神经活动的习惯化，表现为神经元活动强度的降低。

阈下刺激还可以引起情绪加工［30］。在一系列的中性情绪表情的人脸刺激中，短暂呈现一个恐惧情绪人脸并用掩蔽刺激进行掩蔽，发现在杏仁核部位，被掩蔽的恐惧人脸引起的活动要显著高于中性情绪人脸，而杏仁核是与情绪加工有关的重要结构。更直接的证据来自于开颅手术中植入电极的数据，发现阈下情绪词汇引起杏仁核的长程电位变化［31］。还有实验发现了阈下情绪刺激（如恐惧情绪人脸）引起早期脑电变化，且与阈上情绪刺激引起的脑电成分有显著差异，说明情绪加工存在早期的自动化的无意识成分，区别于后期有意识加工成分［32］。

3.1.2　内隐学习

内隐学习又称为无意识学习［33］，与阈下刺激引起的无意识加工不同，内隐学习都是发生在对刺激本身有意识但对刺激背后的规律无意识的情况下。内隐学习的发生是因为人类个体具有强大的无意识联合学习机制（unconscious associative learning mechanism）。经典的内隐学习的证据最早来自于Reber的人工语法学习。被试记忆一系列字母串，这些字母串是根据某一套规则组织起来的，这套规则就是人工语法。尽管被试不能说出这套规则是什么，但被试可以准确地判断新的字母串是否符合刚才的规则。实验说明被试习得了那些他们自己也不知道的规则，习得的过程是无意识的［34］。在变量学习和反应时序列学习任务中也都发现了相似的结果，即个体无意识地习得了复杂规则［35］，并能将之运用于新的情景。内隐学习的这种可迁移性和持久性与阈下启动是不同的。

3.1.3　自发的无意识加工

前面的例子都来自反应的无意识，即针对即时刺激的无意识加工。我们还可以从另一个角度研究无意识加工，即无时无刻不在进行的无意识加工过程，它可以源于先前的刺激，但在时间上已经较为久远，可以认为这种无意识加工是独立于即时外界刺激的，即自发的无意识过程。

与上面列举的从较为初级的水平研究无意识加工的实验不同，在更高级更复杂的信息加工水平，如决策，也可以发生在无意识水平中［36，37］。实验证明在某些情况下，在受到干扰而不能进行有意识地仔细思考的情况下做出的决策要优于专心致志思考后做出的决策。在一个实验中，被试的任务是在5幅艺术画中选择一幅最喜爱的。选择情景分三种，第一种是立即决策，第二种是经过一段时间的仔细思考后决策，第三种为在经过相同时间的干扰任务（拼图）后决策。这一类实验的基本逻辑是，在受到干扰的过程中，个体虽然不能有意识地思考，但仍然可以在无意识水平中对之前的信息进行加工。结果表明，第三种情景下进行决策的被试事后对自己的选择更为满意，即在无意识思考后做出的决定要优于在深思熟虑后做出的决定。我们不能从这个实验结果中得出无意识加工和有意识加工孰优孰劣的结论，但可以推论的是：首先无意识加工过程肯定存在，并且在初始刺激呈现之后的时间内持续不断地进行，其次基于无意识加工过程的决策有着与有意识加工过程不同的特点。

研究表明，个体的联系记忆（relational memory）可以进行“离线”（off-line）加工［38］。在实验中被试先学习5个前提命题（A＞B，B＞C，C＞D，D＞E，E＞F），其中包含着一个被试不知道的隐含的逻辑关系（A＞B＞C＞D＞E＞F）。经过不同的时间间隔（offline delay）后，检测被试是否习得了这种隐含的逻辑关系（B＞D，C＞E，B＞E）。各不同时间间隔组的被试对五个前提命题的保持率没有差异，但对隐含逻辑关系的推理判断成绩出现显著差异。其中12小时组和24小时组显示出高于75％的正确推理能力，而20分钟组没有这种效果，此外，如果在间隔时间内包含睡眠过程，那么推理能力将进一步增长。需要强调的是，在间隔时间内，被试没有进行刻意的复述和再学习。说明这种对隐含逻辑关系的学习是随时间发展进行的，且被试对此并不觉知。另有实验表明，对于命题之间关系的学习可以在缺乏觉知的情况下发生，学习之后的推理成绩与被试对这种推理知识的觉知没有关系［39］，被试可以在对逻辑关系毫无觉知的情况下表现出推理能力，即这种知识的获取可以在无意识的情况下发生［40］。

类似的现象也发生在运动技能的获取上。我们学习复杂运动技能时，在最初阶段通常会将复杂动作分解，但经过一段时间（offline periods）后，我们就能够自动地将这些分离的部分整合成一个完整的运动—记忆程序，这些过程都在没有复述的无意识情况下自动完成［41］，且技能训练结束后包括睡眠阶段的时间里，一些高级联系和扩展到其他运动—记忆表征的能力能够得到加强［42］。此外，离线加工还可以促进新近学习的复杂声音模式之间的关系提取，同样，这些过程也是无意识的［43］。

在这类情况下，虽然对学习材料本身是有意识的，但对学习材料背后的关系的获取过程却是内隐的、无意识的，这就是前面提到的内隐学习，内隐学习不仅仅发生在任务执行时，在任务完成后的时间里，内隐学习还可以持续不断地进行。当我们没有刻意进行某项活动时，对信息的巩固和整理仍然可以在无意识层面继续进行，甚至在睡眠中也是如此。经过睡眠的个体，更能发现白天遗漏掉的信息之间的联系，说明睡眠中个体的大脑仍然在“学习”以发现深层的规则［15］。

睡眠的功能近来引起普遍的关注。已有神经科学的证据显示，睡眠绝不仅仅是一个单纯的休息过程。在睡眠过程中，包括深睡眠和快速眼动睡眠阶段，大脑都在进行信息的整理、巩固工作［15，44］。

关于睡眠时进行记忆巩固的最早的证据来自老鼠［45］。在老鼠的海马区有一些神经元称为“地点细胞”（place cells），因为它们只对特定的位置起反应。每次老鼠走不同的路线，都会对应于不同的神经元序列的活动。当老鼠白天走了某些路线后，在睡眠中，老鼠的这些特定的神经元序列会再次活动，就好像老鼠在睡眠中“重演”白天的事件。随后在人类个体身上也发现了同样的现象［46］。被试在白天进行虚拟导航的游戏，并同时记录海马的活动，在晚间的慢波睡眠（深度睡眠）阶段，海马的相同区域被再次激活。并且，PET数据表明，慢波睡眠时此海马区的活动强度与被试第二天玩导航游戏的成绩正相关。

慢波睡眠通常被认为是一种无意识状态，个体在此时对外界的刺激无觉知，且很难被唤醒。但此时个体大脑仍在进行积极的工作，如上面的实验中提到的记忆巩固。同时，此时的大脑也并非对外界刺激一无所知。当个体完成卡片位置记忆任务时，给以某种嗅觉刺激（如玫瑰香气）。那些在慢波睡眠中接受相同嗅觉刺激的个体，其海马活动程度提高，且第二天的测试成绩更好［47］。说明记忆可以通过睡眠中的“线索”得到加强，在这里这种“线索”是某种与白天学习时相同的刺激。这个研究也说明了海马在个体记忆巩固中的作用，即新的记忆向长时记忆转变的过程中，海马起到关键的作用，而海马的这个工作在睡梦中也没有停止。这个结果强有力地支持了无意识过程无处不在无时不在的假设。

起记忆巩固作用的除了海马，可能还有其他区域的参与。已有实验发现老鼠的视皮层在睡眠中也会“重演”白天的活动［48］。提示无意识加工的大脑活动区域可能是非常广泛的。

完整的睡眠周期要经历一系列的阶段，除了慢波睡眠，快波睡眠在记忆巩固中可能也有类似的作用，只不过它们所支持的记忆类型有所不同。慢波睡眠与空间信息和陈述性知识的巩固有关，而情绪性的记忆和动作技能的巩固有可能与快波睡眠相关［15］。

总之，我们的大脑可能从未真正休息，哪怕在睡眠中，也在进行积极的工作，但这些工作相当程度上都在无意识层面上完成。

3.2　来自神经心理学的无意识证据

3.2.1　盲视（blindsight）与忽视症

盲视现象最早发现于1973年［49］。四个视皮层受损的病人不能觉知受损侧视野内的物体，但却可以对其做出反应。盲视病人的大脑损伤往往在枕叶皮层的初级视皮层，造成盲视病人对出现在特定视野范围内（受损侧枕叶脑区对侧）的物体不能觉知，但对这些物体却保留了相当程度的无意识加工。比如，一个著名的盲视病人D．F．，她不能看见受损侧视野内信槽的方向（水平或垂直），但却可以准确地将信塞进信槽。当灯灭时，她就不能完成这个任务。说明D．F．完成投信的任务是依赖视觉，此视觉加工直接影响行为，却不能被觉知。此后盲视现象不断得到验证和研究，证实了无意识加工不仅可以针对阈下刺激或注意力不足的情况，在意识觉知之外，另有一条加工通路可以指导行为反应［9］，这条通路可能是皮层下的，使得个体可以应对那些与种系生存密切相关的刺激，比如人脸、蛇、蜘蛛等刺激，做出快速反应，这条通路由进化而来，它只抽取较低的空间频率，为生存提供快速的无意识反应［50］。例如，情绪性的人脸刺激可以引起盲视病人杏仁核活动的改变，虽然此时被试对刺激没有觉知［51，52］。

忽视症是一组与空间注意能力受损相关的症状，表现为对同时呈现在左右两侧的刺激的一侧无觉知，比较常见的是右侧顶下小叶受损造成左侧空间注意受损。忽视可以表现在多个通道内，虽然以视觉通道的单侧忽视较为常见。与盲视病人不同，忽视症病人的觉知缺失并不是发生在初级感觉加工水平，而是注意选择的水平，通常忽视症病人的选择出现了高度偏向性［53］。因而对忽视症病人而言，一个刺激是否被觉知往往取决与这个刺激与周围其他刺激的关系，即这个刺激在空间中的相对位置决定了它的觉知水平。很多实验都证实了被忽视的刺激仍然可以获得无意识加工。在图—词启动实验中［54］，忽视症病人对忽视侧图片的检测率维持在随机猜测水平，但对随后出现的与前面呈现的图片有语义关联的词汇进行词汇判断任务（即判断是否为真词）时，左右两侧的语义启动量却没有差别，说明尽管不能进行意识觉知，但忽视侧的图片确实得到了语义水平的加工。还有实验表明，左侧忽视的病人对双侧刺激的报告（即刺激出现在任何一侧都按键）要快于对右侧刺激的报告，尽管被试并不能觉知到左侧刺激，也不知道这两类实验有何不同，并报告说只能看到右侧的刺激，说明此时被试对忽视侧（左侧）的刺激进行了无意识加工［55］。还有很多实验证实了出现在忽视侧的刺激可以对非忽视侧的刺激有启动作用，且这种启动可以发生在颜色、形状甚至语义水平［53］。

忽视症与盲视有着类似的表现，两者对某视野范围内的物体都不能觉知，对受损侧视野范围内信息都能进行无意识加工。但两者也有许多不同。盲视的研究重点在于为什么初级视皮层受损仍然可以保留对相应刺激的加工，即为什么盲视病人能够“看见”；而忽视症的研究重点在于初级视觉通路完好的情况下个体为什么看不见。虽然神经机制不同，但针对忽视症和盲视病人的研究都表明，不能觉知的物体仍然可以得到无意识加工。

3.2.2　注意在意识中的作用——忽视症、非注意盲与注意瞬脱

从忽视症的病例中也可以反映出意识与注意之间的关系，即一个刺激是否被意识到除了刺激强度这个自下而上的影响因素外，还决定于个体的注意水平和注意选择性。在这点上忽视症和正常个体身上出现的“非注意盲”现象有类似［16］，即当刺激没有受到个体注意时，往往不会引起个体的觉知，此时对非注意刺激的加工在无意识水平，实验发现没有被注意到的刺激可以影响随后的词干补笔和再认任务，证明非注意刺激得到了无意识加工。以上是空间注意的选择性造成刺激不能被觉知，在时间上，注意也具有类似的效果。注意瞬脱（attentional blink）现象是个很好的例子。注意瞬脱现象指的是，当两个刺激在时间上靠得很近时，对第一个刺激的加工会阻碍第二个刺激的加工，使得对第二个刺激的加工不能达到觉知水平，但却可以得到无意识加工［56］。

这些现象说明，个体的注意状态会造成大脑对同一个刺激有非常不同的反应，未被注意到的刺激的加工维持在无意识水平，但也可以对后来的行为产生影响。

3.2.3　其他病理态无意识现象

人面失认症病人不能识别人脸，是一种选择性的知觉缺失。但用事件相关电位技术却发现人面失认症（prosopagnosic）病人对熟悉的人脸和不熟悉的人脸有不同的反应［57］。虽然病人报告不能识别熟悉的人脸，脑电信号却显示可以反映知觉加工的P300对熟悉人脸的反应要更短且幅度更大，同样的结果也反映在皮肤电位的变化上［58］。

裂脑人（split-brain patient）是指那些因为某种原因被割裂左右大脑半球间联系的病人。在裂脑人身上发现了很多耐人寻味的现象。比如，裂脑人可以报告右侧视野中的物体，但却声称看不见左侧视野的物体，原因是右脑没有言语表达的能力。但裂脑人却可以顺利地把左侧视野中的物体画出来，或者通过行动完成左侧视野物体的匹配以及其他一些简单的操作［59］。裂脑人不能通过言语觉知到左侧视野中的物体，但其行动却反应出左侧视野也得到了加工。这里涉及语言和意识之间关系的问题，还有待研究。但可以确定的是，行为和觉知可以分离。那些不能通达意识但却表现在行为反应上的加工，很可能与无意识加工有着密切的联系。

3.2.4　植物人

植物人通常表现为有正常的觉醒—睡眠周期，虽然保留一些低级反射，也有某些自发的流泪、呢喃等行为，但对外界刺激无行为反应也无主动行为。通常认为植物人处在一种无意识状态。同时，近年来的研究表明，植物人大脑的某些区域仍然保留着部分功能［60］。比如，植物人的感觉皮层对感觉刺激有反应，但因为额顶区受损，觉知也不能产生，这在Laureys的一系列实验中都得到了证实，在额顶区受损的植物病人身上发现了其听觉皮层和体感皮层分别保留了对听觉刺激和体感刺激的初级加工，但不伴随意识觉知［61，62］。最新的实验表明植物人能够进行更复杂的语义加工。在一项研究中报道了一个23岁因脑外伤导致的植物人的案例［63］。当给她听句子时，其专门加工口头语言的脑区有激活，并且当呈现的句子中有同音词时，与语义加工有关的左侧额叶区激活。说明她在无觉知状态下仍能进行语义加工。更有趣的是，这个植物病人还能根据指导语进行心理表象。当要求她“想像正在自己家中观察自己的房间”或“想像自己正在打网球”时，其大脑的激活模式与正常人完成这两个任务时很类似，一些经典的与视觉表象和运动有关的脑区被激活。上述实验引起了关于植物人到底有没有意识的争论［3］。但就植物人没有主动行为、对外界没有行为反应这两点来看，植物人是没有觉知的。以上实验说明了，即使是在没有觉知的植物人身上，仍在进行信息加工。我们认为这些加工属于无意识加工。

无意识加工还可以体现在麻醉病人身上。麻醉通常伴随感觉和意识觉知的缺失，虽然目前对麻醉状态是否是绝对的无意识尚有争议，但一般认为麻醉属无意识状态。麻醉状态下的个体是否仍然有学习能力？就目前的证据来看，知觉启动而非概念启动，在意识觉知缺失状态下是可以发生的［64］。

3.3　Zombie与自动化程序

如上所述，已有确定的证据表明，个体的部分感觉运动系统可以在缺乏意识觉知的情况下工作。这些不需要意识觉知参与就能发挥功能的系统被称为“zombie”［7］。大脑中有大量的“zombie”模式（zombie modes），它们能够自动应对很多常规情景（即非新异刺激）。个体可以对“zombie”控制下的行动有意识，但往往是通过回顾而非即时的觉知。

我们可以通过区分“为知觉的视觉（vision for perception）”和“为行动的视觉（vision for action）”来证明zombie与觉知是两个独立的系统。例如，被试坐在黑暗的房间中，注视并用手指指向一个光点，在视野的外围会有另一个光点出现，被试的任务是尽快将注视点和手指都移向那个新出现的光点。当被试的注视点转移的过程中，新的光点会产生一个微小的平移。实验证明，尽管被试可以毫无困难地完成这个任务（即快速地调整注视点和手指的位置以使最后注视点和手指可以准确地落在平移后的光点上），但被试对这个平移本身毫无觉知，对自己的手指和注视点做的调整也没有觉知［7］。在Castiello的实验中也观察到类似的实验结果［65］。实验中被试的任务是抓取目标刺激，实验条件下被试的抓取动作发起后，目标刺激的位置会发生偏移，被试必须调整自己的运动轨迹才能顺利完成任务，并且当意识到目标刺激发生偏移时要立即报告。控制条件下被试的抓取目标不发生偏移。结果显示，与控制条件相比，实验条件下被试的运动轨迹有更早的加速峰值，并且，口头报告比运动轨迹的调整晚了300ms。说明在觉知之前，对运动矫正的加工早已开始，这些加工就是一些自动、快速反应的感觉运动系统的无意识加工。

自动化加工还可以通过眼动指标表现出来。在一个最新的实验中，被试的任务是报告文本中的错误，错误分为词内反转和词间反转，词内反转即组成一个词的字或字母的顺序颠倒，而词间反转指句子中词与词的顺序颠倒。实验发现，当被试发现错误时，对目标词的注视时间这个指标上，词间反转要高于词内反转，有趣的是即使被试没有发现错误即漏报时，这种眼动模式仍然存在。说明在阅读中无意识的、自动化的加工过程已经发现了这种错误，虽然没有到达觉知水平。同时，该实验说明眼动也可以作为反映无意识加工的指标［66］。

在前面列举的盲视的例子中，盲视病人的视觉觉知系统受到了损伤，但视觉却能够绕开觉知系统对行动发生影响，即“为行动的视觉”部分相对完整。此时，“为行动的视觉”就是在这里起作用的“zombie”。类似的例子还可以在梦游症和癫痫发作时的意识障碍个体身上看到。梦游时个体能够自动避开障碍物，甚至完成开车之类的技能动作。这类自动化的不需意识控制的行为就是“zombie”，它引起的反应是快速高效的，但同时也较为定型。这些模式化的反应可以理解为无意识的皮层反射［21］。反复练习导致的自动化加工不需要意识的参与，对应的神经活动也有变化。新异任务常常需要我们集中注意，同时其执行过程往往是有意识可报告的，参与的皮层区域非常广泛。而当同样的任务被充分学习，变成自动化加工后，皮层神经活动模式就会发生很大的改变，这种变化类似于无意识活动引起的神经活动［8］。与zombie mode相比，意识系统负责处理那些复杂的新异情景，需要较多时间来思考和计划更为复杂的行为。我们不需要对所有加工都有意识，特别是那些经常重复的常规化的情景以及自动化的动作技能。而在新异情景中，则必须统合各种无意识单元，集中资源来应对新的变化，此时就需要意识加工的参与。这两个系统组合在一起，无疑有着进化上的优势。

4．大脑的自组织性与无意识

人脑并不仅仅是一个执行刺激—反应的组织，当不存在外界刺激时，我们的脑也从不休息。大量的证据表明，人类大脑在静息时仍然进行着有组织的活动，这里的静息是指静卧、清醒、闭眼的状态。脑的这种自组织性表现在有规律的自发内禀活动（spontaneous intrinsic activity）上。这些内禀活动与无意识活动之间联系紧密，并为意识活动提供背景与支持。同时，在静息态下我们的内心世界也并非“一片空白”，内心体验告诉我们会有层出不穷此起彼伏的精神内容在脑中涌现。这些自发涌现的意识内容与大脑的自组织性之间，可能有着一定的联系，无意识是他们背后共同的机制。

4.1　心智的“游移”

当没有面临需要集中注意去应对的情景时，我们的大脑在干什么呢？一个普遍的现象是我们的大脑从不会“空着”，即在我们清醒时，很少有意识内容为零的现象。我们总是觉知着什么，当不需要集中注意关注外界刺激时，觉知的内容就会来源于内在的过去的经验。比如在上班的路上，我会一会儿想起昨晚精彩的电视节目，一会儿想到今晚回家路上别忘了买酸奶。我们把这种在缺乏集中注意的情况下意识内容的游荡不定的现象称为心智的游移（mind wandering）。这种游移通常不需要心理努力，不需要意识的刻意控制，甚至在需要集中注意的任务过程中也会出现，即“走神”的现象。走神时的个体通常是有意识的，即个体知道自己在想什么，但却并不加以控制，也不知道这些意识的内容是从何而来。更常见的情况是这种“游移”的内容是通过事后的内省才被个体觉知，如果不内省，大部分“游移”的内容随时间消逝，就好像我们在高速行进的列车中看到的窗外风景一样，一闪而过。“游移”与由外界刺激引起的有目标的信息加工不太一样，大部分“游移”看上去像是自己突然“冒出来”的。而对它们的来源，我们通常是无意识的。

在实验室研究中，这种“游移”被称为SIT或TUT（stimulus-independent thought, task-unrelated thought，“刺激不相关想法”），指那些在实验任务中出现的与当前任务无关的意识内容。多项实验发现了这种“游移”与默认活动网络内相关脑区的活动之间的关系［67-69］，并证明“游移”的频率与任务难度呈负相关的关系。说明在大脑没有集中注意加工外界刺激时，这种“游移”就开始进入意识，并与大脑在静息态时的活跃区域有密切联系。

“游移”的内容究竟从何而来？有研究表明这些突然“冒出来”的想法来源于语义记忆、情景记忆及“长程启动”（very-long term priming）［70］。一个值得研究的猜想是，“游移”是无意识加工单元之间竞争的结果，竞争的胜出者进入意识，形成被我们意识到的“游移”的内容。而“游移”现象本身说明个体的大脑无时无刻不在进行着无意识加工。

4.2　大脑默认活动模式与内禀活动

除了行为学数据揭示的心智的上述“游移”的表现，神经科学证据也表明脑在进行从不停歇的活动。近年来一系列研究发现，人脑中有一些相对固定的区域，其活动水平在静息时要强于执行外在任务时，由此提出人脑的默认活动模式（default mode network）的说法［71］。这些脑区涉及到额叶、顶叶和前扣带回的一些区域。PET研究表明，这些区域在静息态时有着最高的能量代谢［72］。更进一步的研究表明，从脑区活动相关性的角度发现默认活动网络内脑区的自发低频BOLD信号有着强功能连接［73］，且在除了上述脑区之外的其他区域，也发现了以低频BOLD信号功能连接为特征的多个网络，提示这种神经元集群之间连接是普遍的、有规律的［74，75］。这些自发的低频振荡是持续性的，与外界刺激并不直接相关，而是脑的一种内禀（intrinsic）特性。这种高度组织化的内禀活动遍布全脑，是脑的一种默认的功能性活动［76］。此外，在麻醉态的猴脑中，也发现了类似的多个网络，网络内部持续性的、自发的BOLD信号振荡高度相关［77］，说明脑的这种自组织性不仅在人类身上存在，在灵长类动物身上同样存在，同时，这种自组织性并不随着觉知的消失而消失，表明其与无意识状态可能有联系［78］。

4.3　脑能量消耗及其与无意识活动的可能关系

脑的重量占全身总重量的2％，却消耗着全身20％的能量，而且在有外界任务的情况下大脑消耗能量的增加也不会超过其静息时的1％。这个现象近来引起了研究者们的兴趣。静息态下没有需要高度关注的外界任务，那么多的能量究竟用来干什么？虽然有各种各样的猜想，但至今不明了这部分能量消耗的具体原因，因此将它称为“暗能量”（dark energy）。可以肯定的是暗能量与神经活动有关。研究表明，静息态下80％的脑能量用于神经元突触间神经递质的活动，即用于信息加工活动［79］，这说明相对于外界任务，引起的瞬时“激活”而言，静息态的“基线”活动是持续不断的［80］。我们推测这种持续不断的信息加工活动，相当一部分源于无意识加工，并且，持续不断的无意识加工是持续不断的高能量消耗的重要原因［81］。

5．总结与回顾

意识问题被认为是从神经科学到心理学到哲学的广泛领域里挑战人类智慧的谜题。从生理心理学到神经心理学再到最近的功能成像技术，更多的新技术在参与寻找意识体验的特征与神经过程的关联。在大家为“盲视”现象作出解释的同时，越来越多的证据显示在意识内容的背后，还有大量的无意识加工。虽然这些加工不被觉知，但无论在行为上还是在神经活动层面，无意识过程的痕迹无处不在。研究这些未进入觉知的信息加工的外在表现和神经机制有利于了解意识觉知的特点和功能，从而对意识有更全面的理解。

人类个体的大脑是进化的产物，在数百万年的自然选择中，我们的大脑不断发展优化，形成今天高度发达的新皮层。意识是脑的产物，同时也是进化的产物。对于生存而言，由于有意识加工具有的串行、容量有限的特点，对所有事件都进行有意识的加工是不经济的，我们要利用有限的心理资源去完成那些重要的事件，比如新的情景或任务。而对于那些重复的、相对简单的情景或任务，由于每次的反应都相对一致，我们可以形成自动化的行为去应对，而不需要每次都经历像第一次学习那样的过程。一些对感觉刺激的简单反射行为，则是进化过程中保留下来的那些对生存有重要意义的感觉信息的自动加工，这些自动加工可以使我们不必调动资源深思熟虑就能快速做出反应。而对于一些强度非常微弱的信息，其对生存的影响微乎其微，也不太可能构成威胁，因而初级感觉皮层的加工就已足够，不必动用宝贵的意识资源。这样看来，无意识加工是我们通过进化发展而来的一种节约有限心理资源的能力。从进化的角度解释意识系统的活动［8］是近年来一个新的研究角度，值得我们思考。

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81．宋晓兰，陈飞燕，唐孝威．无意识活动与静息态脑能量消耗．应用心理学，2007，13：33～36．

注释

　原载于《语言与认知研究》，唐孝威，黄华新主编，社会科学文献出版社，2007年第一辑。

　莱布尼兹，1640—1716，德国心理学奠基人，其有关微觉的思想对弗洛伊德无意识学说的产生有直接影响，莱布尼兹把人的认识分成三个系列，最低级的称为微子，也就是无意识，一种模糊的昏睡状态，就好比海浪是由无数的小水滴构成的，海浪的巨响就是由这无数的小水滴的声音形成的，而小水滴的声音我们是感受不到的，但它却是存在的。

〔1〕〔4〕　浙江大学心理与行为科学系，杭州，310027。

〔2〕〔5〕　浙江大学物理系，交叉学科实验室，杭州，310028。

〔3〕　浙江师范大学心理系，金华，321004。

附录三
意识神经相关活动的实验探索

曹丙利〔1〕　唐孝威

意识问题是人类探索大自然的本质过程中遇到的最引人注目的难题［1，2］。现在多数科学家都同意意识是脑的机能，但也有少数科学家，如在神经元与突触电生理方面做出了突出贡献而获得1963年诺贝尔生理与医学奖的Eccles，却持笛卡尔所提出的二元论观点，认为精神是独立于身体之外的实体［3，4］。我们认为意识不是独立于物质之外的实体，而是不同物质形态之间相互作用的一种过程［5］，体现为脑和外部世界之间、脑和身体的其他部分之间、脑内不同的脑区之间及不同的神经元之间等多个层次的相互作用。

Wundt等在实验心理学建立初始就明确地将意识作为研究对象，但被Watson极力推动的行为主义打破，以致自1913年起意识问题被长时间忽视［6］。直到20世纪80年代初，认知神经科学取得了一系列的重大成就之后，这一状况才得以改观。心理学与神经科学及相关领域的科学家重新将意识作为一个科学问题进行系统的理论和实验研究，伴随着出现了大量的意识研究论文和书籍［7］。

塞尔建议［8］，对意识进行的科学研究应沿着下面三个步骤进行：首先是探索与意识活动相关的神经事件，然后证实这种相关存在着必然的因果关系，最后发展一种包含若干法则的理论来说明神经活动和意识之间的因果转化。克里克和科克于1990年首次在出版物中正式使用了意识神经相关物（Neural Correlates of Consciousness, NCC）一词［9］。按照他们的观点，NCC是指能够产生一种特定的意识内容的最少神经活动集合［10］。他们认为，如同发现DNA的双螺旋结构之后便找到了理解生命奥妙的钥匙一样，如果可以找到视觉的意识神经相关活动，就能够解释视觉意识并进一步理解其他各种模态的意识。目前较多的认知神经科学家赞同这个观点。艾德曼则认为意识是具有高度复杂性和可变性的整体过程，可以通过一种再入的动态核心（the reentrant dynamic core）机制实现［11］，而不是像Zeki和Bartels所认为的那样，意识由各种各样的微意识组成［12，13］。

为了探索意识的神经相关活动，已经开展了大量的实验研究。常用的研究手段包括侵入性的细胞电记录如单神经元电活动记录、多神经元电活动记录和局域场电位（LFPs）记录，与无创性的脑活动探测如脑电图（EEG）、事件相关电位（ERP）、脑磁图（MEG）、功能核磁共振成像（fMRI）、穿颅磁刺激（TMS）及需要注入少量正电子标记物的正电子发射断层成像（PET）等［14，15］。现在应用最广泛的是血氧依赖水平（BOLD）的fMRI，这种方法可以测定与认知活动相对应的脑内血液动力学变化［16］。越来越多的实验证据表明，神经元群的电发放活动与BOLD信号是线性相关的［17，18］，因而通过fMRI实验所获得的脑激活图可以间接反映相应脑区的神经元活动。以下介绍近年来用实验方法，特别是功能核磁共振成像技术，对意识的神经生物学机制进行的若干重要探索。

1．无意识感知

用行为学、神经心理学与脑成像等方法进行的大量实验研究表明，存在着许多不能通过内省觉察的认知过程，如盲视等无意识感知现象。这些无意识心理过程的发现有助于缩小意识神经基础的探索范围。

无意识感知现象存在的证据最初来自脑损伤病人的研究。Pöppel等在1973年观察到4例因初级视觉皮层损伤而出现对侧盲的病人，发现他们仍能探测到呈现在盲区的视觉刺激［19］。这种现象被称作盲视（blindsight），被试者虽然报告不能意识到损伤对侧的视觉刺激，但能够完成与刺激线索一致的目标行为［20］。与盲视相关的神经通路至今仍未完全揭示清楚。Sahraie等对一位盲视病人进行的fMRI研究发现，在该病人意识不到但可以辨别出物体正确的运动方向时，其上丘有明显激活［21］。Stoerig等的研究发现，盲视病人接受视觉刺激时V1区完全没有激活而纹外皮层有不同程度的激活［22］。因此，由上丘经丘脑枕到皮层的通路很可能是使盲视病人具备无意识感知能力的神经基础。

Milner等详细研究了一个名为D．F．的患者病例的感觉与意识分离现象。D．F．因为一氧化碳中毒导致脑损伤而无法识别形状和方向，当被询问一条细长的信箱狭缝的方向是水平或者垂直时她只能猜测，但当让她将一封信投入信箱时，她总是可以毫无困难地将信准确投入狭缝；当她伸手抓取铅笔或者杯子时，她能够做得像正常人一样好，但她坚持声称自己没有看到任何东西［23］。Milner和Goodale根据这些观察事实提出，对视觉来说大脑中存在着两个相对独立的系统，一个是无意识的、快速反应的实时在线系统，主要由视觉背侧通路完成快速而相对粗糙的信息处理；另一个是有意识的、相对较慢的反应系统，主要靠视觉腹侧通路完成更精确的感知功能［24］。

对正常被试者，一个刺激呈现后的数十毫秒内再呈现另一刺激可以掩蔽被试者对前一刺激的有意识感知。被掩蔽刺激虽不能被意识觉察但仍能对后续刺激的处理过程产生可测量的效应，这种现象被称为掩蔽启动（masked priming）［25］。Bar和Biederman研究发现，在不同的任务中对目标刺激的处理过程都可以被前面的相同掩蔽刺激易化，这种现象被称为重复启动（repetition priming）［26］。Dehaene等研究了数字刺激的语义启动效应，同时还发现在运动皮层有明显的被掩蔽刺激的激活［25］。Morris等发现被掩蔽的不同人脸表情可引发不同的杏仁核活动［27］。这些掩蔽启动的脑成像实验证实了无意识感知过程的存在，直接探测了无意识处理过程的相关脑区。今后通过对接近感受阈的刺激效应的研究也许可以进一步揭示在无意识感知向有意识感知转变过程中大脑神经元活动的一些规律［28］。

2．双眼竞争

视觉实验中同时给被试双眼呈现不同的图像，被试者看到的不是两种图像的叠加，而是两个单眼图像各持续一定时间并且以随机的方式不断转换。比如给左眼呈现竖直条纹而给右眼呈现水平条纹，被试者不会看到交叉网格，而感觉到的是水平和竖直条纹的交替出现。这种现象看起来似乎是在双眼的输入刺激之间存在一个动态的竞争，因此被称作双眼竞争（binocular rivalry）。在此过程中，外界的输入刺激保持不变但被试者有意识的主观感觉却不断发生变化，使得双眼竞争成为探索意识神经相关活动的经典实验范式。

自从Dutour于1760年的首次描述和Wheatstone在1838年开始系统的研究以来，人们对双眼竞争现象做了大量的实验并作出了数种理论解释。初期的观点认为双眼竞争是由于注意的转移引起的［29］，后来在更多的实验事实基础上Blake提出了一个与单眼刺激直接对应的神经元群之间交互抑制的模型［30］。这个模型解释了许多双眼竞争的现象，但与新的一些神经电生理学的实验事实不符。Logothetis和同事对经过严格训练的猴子进行了一系列出色的实验［31-33］，发现在整个视觉通路中部分神经元如V1区的大量神经元的电发放和单眼刺激保持一致而与猴子的感知状态无关，另一部分神经元的活动则和猴子报告的感知状态密切相关并且在视觉通路的不同层次所占的比例不同，在V1区和V2区各约有20％，而在不接受任何直接的单眼输入刺激信息的下颞区则高达90％。这些结果表明，双眼竞争不是发生在对双眼的输入刺激直接处理的早期阶段，而是在对刺激进行再现的视觉通路的后期阶段［34］。

近几年所做的一系列人的fMRI实验进一步证实和发展了猴子单神经元电记录结果所得出的结论。Lumer等首次通过巧妙的fMRI实验设计直接探测了与两种感觉状态的转换相关的大脑皮层活动［35］。被试者在两种情况下完成视觉任务，第一种情况是双眼同时呈现竞争性的刺激，实验中采用的是一只眼睛呈现红色的移动光栅而另一只眼睛呈现绿色的面孔，被试通过按两个按键之一来报告所观察到的刺激；第二种情况下用同样的两种刺激根据被试者在第一种情况下的按键报告结果，以一种“重播”的时空序列分别呈现到单眼，并且在发生感觉转换的时刻给被试者呈现混合的两种刺激。通过对比两种情况下的BOLD fMRI信号发现，纹外皮层19区、顶下回、顶上回和大脑右半球的额下回在竞争条件下比“重播”条件下有更强的激活。在之后的实验中，Lumer和Rees探测了被试在不需要做报告的双眼竞争体验过程中不同脑区的相关活动，他们发现纹外皮层和包括BA46区在内的几个额顶区之间的活动存在着确实可信的共变［36］。尽管双眼竞争与视空间注意明显不同，感觉的竞争也不需要意志控制的参与，但被试者仍然会在一定时刻不能知觉某一视觉刺激，因此Lumer等推测，通常被认为参与短时记忆和运动计划等认知过程的右侧额顶区可能在产生对某一刺激的意识的选择过程中起到了重要作用。

Tong等用对梭状回面孔识别区（FFA）和海马旁回房屋识别区（PPA）有特定激活的面孔和房屋作为刺激进行实验，发现在对两种刺激的感觉发生转换时会伴随与刺激对应的脑区激活的加强和另外一个脑区活动的减弱，而且竞争性任务和非竞争性任务中FFA和PPA中神经元的激活程度几乎等同［37］。这个结果与Logothetis等的实验结果一致，进一步支持了双眼竞争发生在纹外皮层等视觉通路的后期阶段的判断。但是Tong和Engle在之后新的实验［38］中却又得到了不同的结果。他们用fMRI探测了大脑V1区中只接受同侧视觉刺激输入而不接受对侧输入的盲点区的神经活动。竞争任务实验中给被试者的一只眼睛呈现红色的竖直条纹，而在另一只眼睛对应的视觉盲点及周围区域呈现绿色的水平条纹，被试者通过按键报告所感觉到的刺激。分析fMRI信号后发现，初级视皮层单眼盲点区在被试者感知到盲点眼条纹时活动受到抑制，而在感觉转移到另一只眼条纹时则活动增强，并且这种变化与实际改变条纹时所产生的效应无显著差异。Tong和Engle认为这个实验结果首次给出了双眼竞争发生在单眼刺激之间的生理学证据，而且V1区在觉知视觉信息的选择和表达过程中起重要作用。

尽管还有其他的实验证据［39］表明双眼竞争可能发生在与单眼刺激直接对应的V1区水平，也有实验提出双眼竞争可能与大脑左右半球之间的相互作用有关［40］，但结合多数单神经元电活动记录和fMRI实验结果可以认为双眼竞争是刺激再现水平的竞争，视觉腹侧通路的纹外皮层和背侧的前额叶、顶叶区在两种感觉的觉知和转换过程中起到了重要作用［41］。V1区虽然是引起视觉意识的必要条件，但V1区神经元的活动本身不是视觉意识神经相关活动的组成部分［42］，何生等完成的方位依赖的后效应（orientation-dependent aftereffect）实验进一步支持了这一结论［43，44］。

3．选择性注意

注意可能是刺激被选择进入意识的重要机制［45］。大量探索意识神经相关活动的实验致力于揭示选择性注意的神经机制［46］，特别是探索与注意刺激和非注意刺激相关的神经活动是否存在显著差异。

Driver和Mattingley发现，右侧顶叶损伤的病人很难探测并且无法对损伤对侧的刺激作出反应，这种现象被称作忽视（neglect）［47］。也有的顶叶损伤病人只能对右侧视区的刺激保持注意，但当在其视网膜的相同区域单独呈现同样的左侧视区刺激时，刺激可以被正常感知。被忽视刺激虽然不能引起注意但其信息在视皮层进行了高度处理。Vuilleumier等发现，被忽视的左半区刺激与正常看到的相同刺激引发的V1区活动没有明显差异［48］。这至少表明，在顶叶皮层损伤的情况下V1区本身的活动不足以产生有意识视觉。

Mack和Rock详细研究了一类被称作无注意盲（inattentional blindness）的现象［49］。被试者在视觉区域的特定位置完成视觉区别任务，任务过程中在视觉区域的不同位置同时呈现另一视觉刺激，尽管刺激具有在单独呈现时被觉知所需的足够对比度和持续时间，而且启动效应的测量也表明其信息在大脑中受到了相当程度的处理，但大部分被试者都未能意识到后一刺激。这类无注意盲现象表明注意的容量在空间维度是有限的。

注意容量的有限性同时也体现在时间维度方面。在快速序列视觉呈现（RSVP）范式实验中，当两个掩蔽刺激以小于500ms的时间间隔相继呈现时，被试者尽管可以正确地报告第一个刺激（T1）但通常不能准确报告第二个刺激（T2），而当要求被试者不注意T1，或者T1和T2的时间间隔大于500ms时，被试者能够准确报告T2。这种前一刺激的正确辨认严重干扰与其时间上临近的后一刺激辨认的现象被称为注意瞬脱（attentional blink）［50］。Vogel等进行的ERP实验发现在注意瞬脱过程中与感觉处理过程对应的ERP成分（P1和N1）没有变化，但是与工作记忆的信息提取密切相关的P3成分被完全抑制，表明注意瞬脱是由后感觉处理阶段受到阻碍所致［51］。Marois等进行的fMRI实验发现在注意瞬脱过程中大脑右半球的顶内皮层和额叶皮层有明显激活［52］，进一步的实验发现中颞区在被试者报告或不报告视觉刺激时都有激活，而额叶只有在被试者能正确报告视觉刺激时才激活，结果表明中颞区的作用可能是对视觉刺激进行快速的分类，而额叶皮层则可能是注意容量有限性的一个瓶颈［53］。这些实验事实表明，注意的一个作用是使刺激处于能够进入意识的水平，注意是产生意识的必要条件。

Treisman和Gelade对正常被试者进行的视觉空间搜索实验［54］表明，注意的指向对一个给定刺激能否进入意识起关键作用。Duncan［55］与Schoenfeld等［56］的研究揭示了注意基于客体特征的选择机制。最近Mitchell等通过巧妙设计的行为学实验发现注意和双眼竞争均依赖于基于客体特征的选择机制［57］。给被试者的双眼分别呈现相同的一组圆点，其中一半圆点围绕中心一固定点作顺时针方向转动而另一半圆点作逆时针方向转动，被试者在单眼看到的是两个重叠的透明表面。当转动持续到750ms时，其中一个透明表面的圆点由转动变为朝向8种方向之一的某一方向运动，沿此方向运动150ms后再进行之前的转动150ms。要求被试报告转变的方向，此过程中发生运动方向转变的表面被注意标记。随后将一只眼的注意标记表面和另一只眼的非注意表面分别移除，被试者判断在双眼竞争过程中观察到的表面类型。结果表明多数被试者只能观察到被注意标记的表面，而且在之后随机的判断转变方向的任务中非注意标记表面的准确率偏低。这一结果提示选择性注意与双眼竞争等多稳态感知现象［58］可能依赖于共同的神经机制。

4．总结与展望

综上所述，掩蔽启动等无意识感知实验表明刺激必须持续一定的时间和保持一定的清晰度才能够进入意识；双眼竞争等有意识感知实验则表明刺激信息即使经过初级大脑皮层的充分处理也不一定进入意识；注意是意识产生的必要条件。

进行意识神经相关活动的实验研究需要明确地区分两点：一是要区分开意识水平的神经相关活动和意识内容的神经相关活动，也就是说要将有意识（being conscious）和意识到什么（being conscious of X）的神经相关活动区分开来；另一点是要区分开引起某一特定意识体验的神经活动与伴随的无意识神经活动，也就是说要区分出在意识体验过程中无法进入到意识的部分神经活动［59］。

克里克曾把意识神经相关活动的实验探索比喻为试图侦破神秘的谋杀案。要了解案件的一些线索，还要知道与案件可能有关的许多杂乱的事实；可以试着将案发地点限定在某一区域并在现场抓住嫌疑犯，也可以通过寻找凶手的犯罪动机和典型特征来锁定凶手的范围［60］。目前由于技术方法的限制，对人的意识相关神经活动的实验探索仍然局限在探测大量神经元的群体活动方面。如果意识的神经相关活动只是与部分皮层神经元的活动或者与神经元电发放的精确时间有关，那么神经元水平的活动探测就非常重要。在现有技术条件下如何以群体神经元的活动为基础，更深入地分析单个神经元的活动，是今后研究应该考虑的一个重要方向。结合计算机建模方法进行灵长类动物的fMRI研究是解决这一问题的一个可能途径［61］。

用正确的态度来看待意识问题，从分子、神经元和脑等三个层次进行系统的联合实验研究，向解决意识这一困惑人类数千年的科学和哲学难题进军已提到日程上。全世界心理学、神经科学、计算机科学和物理学等领域科学家共同的交叉合作研究最终必将揭去意识的神秘面纱，揭示其内在的神经机制。与国际上对意识研究的热潮相比，目前国内的实验研究还比较少，这是我们今后应该加强努力的方面［62］。

致谢：感谢加州大学伯克利分校Walter J. Freeman教授、中国科学院生物物理研究所汪云九研究员、北京大学李量教授、本实验室程邦胜、王元、沈花、高源厚等与我们就意识问题开展的启发性讨论。感谢中国科学院武汉物理与数学研究所雷皓研究员在脑成像技术方面的指导与建议。

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注释

　原载于《自然科学进展》第15卷第9期，2005年9月。

〔1〕　浙江大学理学院物理系，杭州，310027。

附录四
意识问题的研究与展望

程邦胜〔1〕　唐孝威

意识是自然科学重大难题之一，它所涉及的广泛的学科知识使得它成为物理科学、化学科学、生物科学、神经科学、信息科学、心理科学、认知科学等各个学科交叉的研究前沿。在过去的几年时间内，科学界以极大的热情从自然科学的角度探索意识之谜。

在2003年上半年，就先后有多篇论著论述意识问题。克里克等［1］对他们关于意识的研究方法进行了总结，并在基于以前研究的基础上提出了一个解释意识的神经相关物（NCC）的整体框架。这个有十个假设性建议的框架，由竞争性神经细胞协作体（coalition）的假设把它们连为一体。他们认为，正如生命科学的发展破除了对生命的“活力论”解释，脑科学的发展也正在揭开关于意识的神秘面纱。“精神”现象和主观感受被纳入自然科学的范畴已经是势所必然。无论是神经科学、认知科学，还是信息科学，意识的研究已经成为解开一系列难题的开始。

唐孝威在《脑功能原理》［2］一书中根据实验事实归纳出支配意识体验的四条定律，作为解释意识活动的系统框架。在这个框架中，意识的物质基础是脑及其激活态，在脑内多个功能系统的协调活动下，脑内信息加工系统中的一些脑功能子系统处于激活态是意识的必要条件之一。

Edelman［3］提出了解释意识的另一种理论框架，在这个框架内，一套进化和发展的原则成为解释意识属性的生物学基础。他认为，关于意识的理论应该是基于物理学规律的，并且满足进化论原理。意识应该是一个在大脑、躯体、环境交互作用下所涌现的信息处理的过程。

目前对意识的科学解释上的争议说明这门学科还处于发展阶段，需要更多的实验研究和理论突破才能真正地从科学上攻克意识难题。

1．意识问题的复杂性

意识问题涉及一个心智—身体（mind-body）的问题［4］，也就是要问，在意识与大脑之间存在什么样的关系？我们意识经验中发生的事件与我们大脑中发生的一切有怎样的联系？

这些问题是非常复杂的问题，根据Zeman［5］所做的归纳，目前对这些问题有四种观点，第一种观点认为在意识中发生的事件与大脑中的神经事件是等同的。依照这种观点，可以把意识简约为大脑的神经生物学属性。然而对这种观点的疑问在于，我们即使知道了大脑的所有的物理化学性质以及大脑的行为模式，也不能知道关于意识的一切。也就是说，关于意识的神经生物学属性不能让我们直接了解意识的主观内容，意识经验的主观特性不能完全简约为它所依赖的神经结构和生物学过程。

第二种观点则认为意识的本质在于它所提供的功能［6］，意识是神经系统把输入信号转化为输出信号的特定变换的集合。这种功能主义的观点主要来源于人工智能科学。对这种观点的争议在于它不能解释意识的定性的特点。如果我们的大脑等同于一个“虚拟的机器”，为了完成现有的功能，意识对它难道是必需的吗？是否会存在一种系统，它能够完成人类大脑的功能，但不产生意识？

第三种观点承认意识和大脑中的神经事件是紧密相关的，但认为意识和神经事件是根本不同的现象。例如Chalmers［7］坚持二元主义的观点，认为用神经系统的结构和功能对意识进行解释并不能说明为什么这些神经系统的结构和功能会产生意识。这种观点的疑点在于：我们的直觉说明我们意识的主观特性可以改变我们的生活。但如果意识现象与物理现象完全不同，那么意识事件的非物理性质怎么会改变我们基于物理的行为过程呢？二元主义观点倾向于认为意识现象只是物理世界的一种点缀，对人的行为不具有功能性的作用，而这是违反我们的直觉的。

第四种观点认为自然界的一些事件既具有物理特性，也具有意识特性［8］，就如同一个硬币的两面，它们并不是附带相关的。这种观点认为意识经验是不可简约的，而是与物理世界密切相连的，意识对物理世界是必需的，但这种必需性目前超出了我们所理解的范围。这种观点的缺陷在于把意识归结为事物的另外一种基本属性，而这种属性我们不能理解，这种观点难以找到科学的支持。

以上这些关于意识问题进行争论的不同观点并不妨碍对意识进行科学的探索。因为对意识的科学的探索更多的是基于科学实验，而不是基于逻辑的推演。

意识作为自然科学问题来说，科学界有以下三个直觉判断［7，8］：首先，意识是需要进行解释的现象；其次，意识与物理世界是关联的；最后，意识对物理世界产生影响。这三个直觉判断构成了对意识现象进行科学研究的基础。基于这三个直觉判断，科学界认为意识问题可以在自然科学的框架内得到解决，我们可以利用已经建立起来的实验科学的各个分支（如神经科学、心理科学、认知科学等）来建立一个解决意识问题的自然科学框架。由于意识现象直接涉及大脑的神经生物学过程，所以许多神经生物学家都认为意识问题是一个神经生物学问题。

从神经生物学的角度来说，意识问题就是：大脑的神经生物学过程是怎样引起意识状态的？以及这些意识状态是怎样在大脑的神经生物学结构中实现的？［9］这两个问题又可以分解成一系列较小的问题：什么是意识状态的神经相关物？这些神经相关物当中哪些与意识状态的产生具有因果联系？神经生物学过程产生意识状态的原理是什么？是否能够用已有的理论工具解释意识，或者需要引入新的变革性的理论概念来解释它？意识现象是局限于大脑的特定区域还是大脑的一个整体现象？如果意识局限于大脑的某些区域，那么这些区域是哪些区域？意识与大脑的哪些生理学性质（如特定类型的神经细胞）有关？我们需要在哪一个层次（量子层次、神经细胞和神经突触的层次、神经元簇和神经回路的层次、全局的层次）对意识进行解释？这些问题类似于其他领域的科学问题，完全可以通过科学的方法进行解决，并最终找到正确的答案。

虽然意识可以被纳入自然科学研究的范畴，但它所具有的一系列的特性却对科学的研究形成了挑战［10］。首先，意识具有定性的性质，任何意识状态都有一个特定的定性感觉，例如喝茶的感觉与听音乐的感觉是非常不同的。其次，意识具有主观的特性，任何意识状态只有被主观体验时才会存在。这不同于分子原子这些物理实体，它们的存在不依赖于是否有生命存在，而意识的存在必须以主体的存在为前提，这就是意识的主观特性。最后，意识具有整体统一的特性，在任何给定的时刻，所有的意识经验都是一个统一的整体意识的一部分。意识经验的定性性质、主观性质和统一性质共同构成了意识的本质特征，是它们把意识现象同其他的自然现象区分开来，成为科学界所面对的独一无二的现象。

意识还具有其他一系列需要自然科学进行解释的特性［10］：（1）意向性（intentionality），意识状态的意向性是指我们的心智状态可以指向现实世界中的具体的物体和事件。（2）中心意识和边缘意识。在任何时刻我们可以在意识场当中把我们的注意力从一个方面转移到另一个方面。（3）所有的意识经验都发生在一定的心境当中。（4）所有的意识状态都发生于愉快和不愉快的维度当中。（5）意识状态具有格式塔结构，我们能够把模糊的不完全的感知刺激组织成为完整的知觉形式。（6）熟知性（familiarity），我们倾向于把陌生的感觉刺激归类为熟悉的知觉形式。上面这些意识的特殊性质需要关于意识的科学理论予以解释。

意识现象的复杂性、奇异性对科学研究构成重大挑战，只有多个学科的交叉合作，我们才可能最终从科学上解释意识现象，解决意识问题。

2．意识的实验研究

近年来，以下几个因素促进了科学界对意识进行自然科学的研究：第一是实验技术的发展，特别是脑成像技术（包括脑功能磁共振成像技术fMRI、正电子发射断层成像技术PET、脑磁技术MEG、脑电技术EEG等）提供了研究人类大脑认知功能的有力工具，从而把人类的认知现象和大脑的神经生物学活动联系起来，为进行意识的科学探索提供了实验基础。第二是心理科学、认知科学、神经病理学的发展逐步揭开了人类认知现象的规律，并促进了对意识现象的科学研究。第三是神经生物学、神经生理学、神经解剖学和神经药理学的发展，使得对神经系统的微观结构和宏观结构有了更进一步的了解，从单个神经细胞到多个神经细胞构成的神经网络的生物学、化学和电学的运作原理也逐步被揭开。随着这些学科的进一步发展，我们将对人类大脑这个复杂的神经系统的生物学、化学和电学的运动规律有更加全面的理解，从而可能对发生在这些运动过程基础之上的意识现象作出科学的解释。第四是信息科学、人工智能科学、计算神经科学、机器人学的发展提出了机器智能、人工生命、计算意识等一系列概念，促进了对意识进行科学的探索，并为意识的研究提供新的视野和新的方法。这些学科发展将与意识的科学研究的发展互相促进，并将最终改变人类对意识现象的理解。

在对意识现象的科学研究过程中，实验研究的进展一直起着关键的作用。其中有两类有趣的实验研究［5］：一类是对大脑意识状态（清醒状态和睡眠状态）的研究，例如寻找与睡眠状态和清醒状态相关的神经基础；另一类是对意识内容的研究，主要是探索与意识内容，特别是视觉意识内容相对应的神经生物学活动的基本规律。

意识状态的研究目的是弄清楚各种不同的意识状态之间进行转换的脑机制，以及在不同的意识状态之下脑活动的基本规律，以建立各种意识状态的神经生物学基础［11-13］。对意识状态的实验研究包括几个研究方向。最早是对脑电的研究，随着脑电图（EEG）技术的发展，通过对脑电图的分析，逐步发现了脑电图中的alpha波（8—13Hz）、beta波（＞13Hz）、theta波（4—7Hz）和delta波（＜3.5Hz）。对睡眠的研究发现了“快速眼动睡眠”（REM）和“慢波睡眠”（SWS）。这些研究的结果把正常人的意识状态划分为三个不同的主要状态：清醒状态、快速眼动睡眠状态和慢波睡眠状态。而大脑活动中大范围的脑电同步现象的发现，可能为意识内容的整体统一性提供解释。随着脑电图技术的进一步发展，特别是其时间、空间分辨率的提高，将为意识状态的电相关提供更多的实验证据。

对意识状态研究另外一个方向是试图弄清楚大脑从有意识状态到无意识状态变化的规律。其中神经解剖学研究试图找到控制意识状态的脑结构［14，15］。根据这一方向的实验事实，提出了“上行网状激励系统”（Ascending Reticular Activating System, ARAS），认为脑干中的“网状核”结构是调控意识状态的脑结构。最近的发展又认为控制意识状态的脑结构并不局限于脑干，而涉及更多的脑区。通过动物实验、脑电图实验，以及麻醉实验结合的方法，正在寻找控制大脑清醒状态和睡眠状态的解剖学结构。神经生理学研究则试图通过神经细胞的类型和神经网络的结构来解释意识的上述三个主要状态的行为属性和电学属性［16，17］。到目前为止这个方向已经取得了很大的进展，研究显示，丘脑皮层的神经细胞在不同的意识状态展示着不同的神经活动模式。

神经药理学的研究［18，19］通过研究大脑中不同部位的神经递质的化学差别来探明意识状态的药理学基础。研究已经显示，在“网状激励系统”中存在一系列相互作用、具有不同化学性质的子系统，它们包括类胆碱系统、去甲肾上腺素系统、多巴胺系统、血清素系统和组胺系统。而神经病理学［20，21］则通过对昏迷状态、脑干死亡状态、植物人状态、癫痫状态的临床研究，对无意识状态和有意识状态进行对照研究，揭示出其中的生物学规律。

对意识内容实验研究［22］的目的是寻找不同的意识内容所对应的神经相关物。目前，在对意识的神经相关物研究中占比重最大的是视觉意识的神经相关物的研究。这主要是因为人类是视觉动物，视觉感知鲜明生动，具有丰富的信息，并且视觉输入具有高度的结构化特征，容易在实验中进行控制。借助于fMRI技术、PET技术和其他实验技术，过去几十年中对视觉系统的研究进展已经彻底改变了人们关于视觉意识所对应的大脑神经活动的整体图像［23，24］。其中重要的发现是视皮层由大量不同的区域构成，它们构成了并行分布式的处理系统。除了V1视皮层，其他视皮层区域都是由统一的六层神经细胞结构构成。这些并行的视觉处理系统专职于不同的视觉功能。其中一个系统的损坏并不会影响其他系统的工作。一些视觉属性的感知要先于其他视觉属性的感知，如颜色的感知要先于运动的感知，视觉系统的每个皮层区域都有多个的输入和多个的输出。这些发现和进展大大加深了人们对视觉意识产生的整体图像的理解。对意识的神经相关物的研究，特别是视觉意识神经相关物的研究已经成为意识研究的主流方向之一，随着实验研究的不断进展，将使我们对意识的神经生物学本质有更加深刻的理解。

另外，对视觉想像、视幻觉、视觉注意转移、双眼竞争等进行的实验研究［25，26］正在为视觉意识的神经相关物的研究提供更加清晰的图像。但是视觉意识神经相关物的研究需要更加复杂的方法和更加精确的仪器，其中发展具有更高的空间分辨率和时间分辨率的脑成像技术是目前进行实验突破的急迫需要，在这方面的进步将大大加快视觉意识神经相关物的研究进展。

与视觉意识神经相关物的研究互相补充的，是对那些不能引起我们知觉意识的神经活动的研究，其目的是探明无意识活动的神经基础。通常认为，从意识相关的神经活动中减去无意识活动相关的神经活动，就会得到与意识活动内容直接相关的基本神经活动，从而找到支持意识活动的最基本的神经活动机制。但是由于现在没有合理的测度来度量意识经验，在应该怎样区分有意识的神经活动和无意识神经活动的问题上存在着很大的争议，因此一般采用心理学中内隐认知过程和外显认知过程作为实验的框架。

基于内隐认知的实验就是我们施加到神经系统的刺激，虽然对经验、思维和行为没有产生可以觉察的影响，但它对神经的活动会产生影响。这已在麻醉实验以及其他实验中得到证实。但令人惊讶的实验结果则是：虽然一些事件没有让人产生意识，但可以对人的经验、思维和行为产生影响。这在催眠实验中以及盲视、忽略症（neglect）、癔病症等神经心理学临床案例中也得到证实［27，28］。这些研究结果表明，即使那些我们并未意识到的感觉刺激也能够对神经活动和以后的行为产生影响。对这种现象现在有多种解释，但最终的结论还需要更多的实验进行检验证实。

同意识内容的神经相关物的研究有紧密联系的是对记忆和行为的研究。正如存在内隐认知和外显认知的区别，人的记忆和行为看起来有一些比另外更加有意识。对记忆的研究发现了两类非常不同的记忆模式：陈述性记忆和程序性记忆，其中陈述性记忆的形成依赖于意识的参与，而程序性记忆并不依赖于意识。［29，30］对行为的研究则沿着两个方向进行，其一是试图找到获得新技能过程中，从开始的意识参与的学习阶段向最后技能的熟练化、自动化阶段转变的神经生物学基础，其二则是通过研究一些对自己意图的拥有感产生缺失的失调病症，来探索与意志有关的行为背后的神经生物学根源，其中包括对“异肢综合症”（alien limb syndrome）、运动式癔病症、催眠状态下所发生的外来控制幻觉的研究［31-33］。

意识的状态（清醒水平）与意识的内容之间具有复杂的关系，意识状态水平的过高和过低都会引起意识内容的丧失［34］。而在睡梦当中，很低的意识状态水平下却能够产生活灵活现的感知意象，这可能对意识本质的探究具有很大的意义［35］。

3．意识的理论研究

意识的科学理论不仅要能够解释目前为止所得到的一系列的实验结果，而且要能够解释意识现象所具有的一系列特征，并为意识现象未来的实验研究指明方向。但是目前对意识现象的科学研究还处于初步阶段，由于实验技术的限制，我们对大脑这个极度复杂的神经系统的结构和运作原理的了解还非常有限，还难以对意识现象给出确实的理论图景。因此现在的关于意识的所有理论框架在很大程度上由一系列带有推测性的原理构成，并且由于各个理论框架所关注的焦点不同，导致各个理论框架做出的基本假设就不尽相同，对意识现象也就给出了不同的理论图景，并对意识的实验研究指出了不同的研究方向。

有两个问题可以成为各个意识理论的分水岭［36］：其一是在大脑中是否存在专门的“意识模块”负责意识的产生和处理？其二是意识的产生是由信息在大脑中的神经表达本身所具有的性质决定的，还是由在这些神经表达的基础之上进行的信息处理过程所具有的性质决定的？这两个问题形成了两个独立的维度，把各种意识的理论划分成四种不同的类型。

第一种理论认为大脑中存在专门的“意识模块”，并且一旦信息在此“意识模块”中得到表达并具有了某种特定的性质（比如形成稳定的神经表达）就会形成意识。这种理论的代表是Atkinson等［37］所提出的短时记忆模型，认为一旦信息在短时记忆系统中得到表达，就会成为意识中的内容，但这种理论由于过于简单而不再被认为能单独构成意识的理论。

第二种理论也认为意识产生于大脑中特定的“意识模块”，但意识的产生不仅要求信息在意识模块中得到表达，而且要求在这些神经表达之上进行特定的处理过程。其中较为典型的理论是Schacter［38］提出的“意识知觉系统”（Conscious Awareness System, CAS）模型，认为“意识知觉系统”中对信息进行的操作使得大脑对正在进行的心智活动产生知觉，从而形成意识。Baars［39］的“全局工作空间”（Global Workspace, GW）模型认为“全局工作空间”是意识的计算基础，信息一旦在其中得到表达，就可以为下层的理性行为所访问，从而形成意识。最近的神经病理学研究对此理论给予了支持［21］ 。 Carruthers［40］和Rolls［41］则认为如果主体对一个心智状态具有更高层次的思想，则这个心智状态是有意识的。

第三种理论认为意识的产生并不依赖于大脑中的某个特殊的机构，而只依赖于大脑对信息的神经表达的特殊性质。一旦信息在大脑中的神经表达具有了某种特殊的性质（如稳定性），就会产生意识，意识并不依赖于所谓的“意识模块”。O'Brien等［42，43］的“知觉经验的连接主义理论”认为知觉经验等同于大脑对信息的显式表达，即在由神经细胞所构成的并行分布式处理网络中形成了稳定的激活模式。Greenfield［44］认为从无意识状态到有意识状态构成一个意识状态的连续统（continuum），意识状态强烈的程度对应于当信息的一种神经表达在竞争性过程中压制住其他可能的神经表达，从而占据主导地位时，皮层神经激发的绝对量。而Penrose等［45］则认为意识是对应于发生在神经细胞微管蛋白质结构中的量子事件。

第四种理论同样认为大脑中并不存在“意识模块”，但认为意识的产生是由于大脑中发生的具有特定属性的信息处理过程引起的。Tononi和Edelman的“动态核心假设”认为在大脑中并不存在专门的意识脑区，意识过程是在大脑神经细胞间形成一种稳定强烈的互相激发模式所产生的一个神经信息处理过程［3，46，47］。Grossberg［48］的“自适应共振理论”则认为意识过程是自上向下的反馈信息和自下向上的前馈信息发生共振的过程。John［49］认为意识过程是大脑的复杂神经系统从局部到全局的神经共振过程。

唐孝威［2］提出的观点接近上述第四种理论，但也包含第三种理论的一些特征。这种观点强调脑内多个功能系统的协同作用和意识的动态过程：当大脑皮层某一专一性脑区的激活水平未达到意识涌现的临界条件时，脑区信息加工保持无意识；在多个脑功能系统协同作用下，当这一脑区的激活水平达到意识涌现的临界条件时，脑区信息加工从无意识转变为有意识，这时脑内意识涌现，出现相应于这个专一性脑区激活的主观体验，类似于物理现象中对称性破缺的发生。

以上是根据各个理论的核心假设的不同对意识理论进行的分类。如果根据各理论对意识现象进行解释的角度进行分类，意识理论可以划分为以下三类：基于神经生物学的意识理论、基于信息处理的意识理论和基于社会学的意识理论［5］。

基于神经生物学的意识理论注重于意识的神经生物学根源，主要从大脑的神经生物学原理来解释意识现象。它们认为脑干在维持大脑的清醒状态上起着关键作用，而丘脑和大脑皮层的活动决定着意识的内容。并且大多数此类理论都认为意识的神经相关物可能是一些大脑皮层的神经元簇，例如Tononi和Edelman［3］的“动态核心”、Crick和koch［1］的神经细胞协作体、Zeki［50］的“微意识”。

唐孝威［2］提出，脑功能由离散分离而又复杂整合的基本功能单位组成，这些单位称为脑功能因子（“知因”）。知因的神经基础是脑内专一性的神经元簇。意识的内容是在脑内多个功能系统的协同作用下知因信息的表达。知因的内隐表达是无意识的，知因的外显表达则是有意识的。

这些基于神经生物学的意识理论的发展很大程度上依赖于大脑的神经生物学的研究进展，我们对大脑的神经生物学属性了解得越多，基于神经生物学的意识理论就会更加完全。

基于信息处理的意识理论是从意识的功能性角度来理解意识现象。它们关注的是意识是怎样作用于物理世界的，因此采用信息处理的框架来解释意识现象。这些理论倾向于把意识同选择性注意和工作记忆联系起来。Baars［39］的模型认为“全局工作空间”可以把意识的内容广播到广泛分布于大脑的神经系统。Shallice［51，52］则认为意识的主要作用是综合集成各个心理学子系统的活动。这些理论把意识等同于信息处理的不同模块和不同阶段，并且假设意识对指导我们清醒状态的行为起着重要的作用。

基于社会学的意识理论认为对意识现象的理解需要考虑意识的社会学功能。它们认为意识经验不仅是神经生理学和神经心理学现象，同样还是一种由社会构建的现象。意识问题的很多困难之处可以通过意识的社会学维度进行解释。humphrey［53］所提出的意识的社会功能理论认为意识的作用是使得社会性群体的成员通过了解自己的心理学动机来对他人的行为进行建模，从而让社会合作能够顺畅地进行下去。Frith等［54］的“心智理论”认为意识的作用是发展人类的“社会智力”，从而让人类的社会互动能够成功地进行。基于社会学的意识理论对于解释“自我意识”或者“高层意识”是有帮助的，但对更基本的感知意识却难以进行解释。

在意识的神经生物学理论当中，根据各理论对意识现象所作的基本假设的不同又可以分成两种不同的理论［6］。在对整体意识的基本构成原理上，它们持完全不同的观点。

第一种是块结构（building block）意识理论，认为就像一座建筑由一块块的砖块所构成的那样，整体意识也是由大量小的意识构件所共同构成。为了解释意识现象，需要找到各个构件所对应的神经相关物。并且如果找到其中一个意识构件（如视觉意识）的神经相关物，将对解决整个意识问题有很大的帮助。持这种观点的最典型的理论是克里克等［1］的意识理论，他们否认意识的整体统一性，认为整体意识可以拆分为视觉意识、听觉意识、嗅觉意识等更小的意识构件。通过寻找视觉经验的神经相关物，就可以解释视觉意识，然后可以仿照视觉意识的研究方式，去找到听觉意识、嗅觉意识等的神经相关物，把这些意识的构件放到一起，就可以得到意识的整体图像。

Zeki等［50］也否认意识的整体统一性，他们认为整体意识由大量的微意识构成。知觉处理系统的每一个结点的活动都有与其相关的意识，各个微意识通过绑定（binding）而形成更大的意识场。这种结构化的理论倾向于认为意识问题有一个简约主义的解答，正如我们可以把物质简约为原子、分子进行研究，我们也可以把意识简约为更小的结构进行研究。

与块结构意识理论相对立的是统一场（unified field）意识理论，它们否认统一的整体意识可以分割为更小的意识构件。Llinas等［55］、塞尔［10］认为意识是涉及大量脑结构的统一的功能状态，感觉输入是用来调制已经存在的意识，而不是用来产生新的意识的。因此他们否认存在类似视觉意识、听觉意识等更小的意识结构。他们相信意识的神经相关物是丘脑皮层的神经同步振荡，而不是视觉意识等的神经相关物。Tononi和Edelman［3，46，47］的“动态核心假设”认为意识经验是大脑的特定的神经过程的一种全局特性，否认大脑中存在局部的神经细胞与意识具有优先的相关性。

也有些意识的神经生物学理论试图既承认意识的整体统一性，又承认意识整体的可分割性。例如John［49］认为意识把当前多模态感觉环境的信息同记忆中过去的相关元素结合起来。各个模态的感觉信息被不断地分解为不同的属性，由不同的、专职提取这些属性的脑区进行局部处理，并通过这些脑区间的相互作用进行全局处理。此理论认为，为了解释大脑把同步分布的神经发放转化为无缝的、全局的主观意识的转变机制，需要同时考虑信息的局部处理和信息的全局处理。又如唐孝威［2］从系统水平上对脑与意识的关系进行研究，认为意识的涌现是在脑内多个功能系统的协同作用下，大脑皮层的专一性脑区信息加工情况的相变。

4．研究展望

虽然意识现象已经被纳入自然科学的研究范畴，但意识科学还处于发展的初期。无论是意识的实验研究，还是意识的理论研究都处于探索阶段，还有大量的问题等待解决。对于意识科学的发展来说，实验研究的进展取决于实验技术的发展和实验方法的创新。例如重复式大脑磁激励（repetitive trans-cranial magnetic stimulation, rTMS）技术的发明使研究人员能够主动改变大脑神经活动，可能对意识的研究产生巨大的促进作用［56］。而神经遗传学、神经信息学的发展将会为意识的研究提供新的实验方法。

无论是对意识状态的实验研究，还是对意识内容的实验研究，我们都可以看到意识的科学研究是一个跨越多个学科门类，需要多个学科进行交叉合作的综合性的实验科学。随着意识科学研究的进一步的深入，这种综合性将会更加明显地体现出来。

对于意识科学的理论研究来说，根据实验数据对各种理论进行综合以形成理论框架，已经成为意识理论的发展方向。意识理论的多样性来自意识现象本身的复杂性。由于目前对意识的研究处于不成熟的阶段，导致对意识现象本身所具有的一些性质难以给予合理统一的解释，从而形成了不同的理论。意识现象跨越多个学科，各个学科都从自己的视角对意识现象进行解释，从而形成了不同的有自己学科背景的理论。但是，关于意识的最终的科学理论应该是包括各门学科知识在内的统一的理论框架。

造成对意识现象的块结构式理论和统一场式理论的争论的，是意识现象本身所具有的整体统一性与自然科学研究中的还原论传统的矛盾，这种矛盾将随着对意识现象本质的认识逐步加深而得到消除。目前对意识现象的科学解释的多样性和矛盾性应该是暂时的现象，这是每一门新的学科发展所必经的道路，随着这门学科的逐步成熟，各种理论将在新的实验数据面前进行不断的修正和综合，并最终形成更加合理的综合性的理论。

另外，意识的研究将与一系列的学科互相促进，意识科学的发展可能会促进一系列新的学科的诞生，并使得一些门类的技术科学产生巨大的变革。

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注释

　原载于《自然科学进展》第14卷第3期，2004年3月。

〔1〕　浙江大学理学院物理系，杭州，310027。