尽管主流医学在19世纪和20世纪取得了重要进展，但在20世纪90年代，当我和同事开始将脑成像技术应用于阈下知觉的时候，对于那些看不见的图像在大脑中的问题仍存有大量疑惑。我们提出了很多互相矛盾的、有分歧的观点。最简单的一个观点是大脑皮质，即组成我们两个大脑半球表面的层层叠叠的神经元，是有意识的，然而其他所有的回路都没有意识。大脑皮质是哺乳动物脑中进化得最充分的一部分，负责注意、计划和语言的高级运算。因此，我们很自然地认为，凡是到达大脑皮质的信息都是有意识的。相反，无意识操作被认为只发生在如杏仁核或者丘脑等特定的神经核团中，这些神经核团在进化后执行特定的功能，比如探测令人恐惧的刺激或者眼动等。这些神经元构成了“皮质下”回路，之所以称其为“皮质下”，是因为它们都位于大脑皮质的下面。
一个与以上观点不同但是同样天真的观点提出将大脑两个半球割裂开来，认为左半球主管语言回路，能够报告正在做的事情。因此，左半球具有意识，而右半球没有。
第三个假设认为，有一部分皮质回路是有意识的，另一部分则没有。尤其是，无论什么样的视觉信息，只要是通过腹侧通路，即主要负责物体和面孔识别的通路，在大脑中的传递都需要意识的参与。同时，通过背侧视觉通路传递的信息将会永远处于不为人知的无意识状态，背侧通路贯穿顶叶并且借助物体的形状和位置来指导我们的行为。
然而，这些过于简化的二分法没有一个能够通过检验。基于我们现在已知的证据，几乎所有的脑区都既可以参与有意识的思维过程，也可以参与无意识的思维过程。然而，为了得到这个结论，我们要用精妙的实验来逐步扩展我们对无意识范围的理解。
起初，对那些脑损伤患者进行的简易实验显示，无意识思考酝酿于大脑隐藏的“地下室”中，也就是发生在大脑皮质的下面。比如说，杏仁核是位于颞叶下面的杏仁形状的一群神经元，它标记着日常生活中发生的重要的情绪状态。杏仁核对于编码恐惧刺激起着尤为关键的作用，比如当一个人看到一条蛇的时候，信息从视网膜通过一条快速的通路传递到杏仁核，这一过程远远快于将情绪登记在有意识的大脑皮质的过程 9 。
很多实验已经表明，像这样由杏仁核的快速回路调控的情绪评估过程是极其迅速而且是无意识的。在20世纪早期，瑞士的神经学家爱德华·克拉帕雷德（édouard Claparède）提出一种无意识的情绪记忆：他在与一位失忆症患者握手的同时用一根针刺她。第二天，她因为失忆症而不能记起这位神经学家，但断然拒绝与他握手。诸如此类的实验都提供了最初的证据，证明复杂的情绪处理可以在意识水平之下进行，并且通常是由一系列专门加工情绪的皮质下核团引发的。
另一个阈下加工过程的数据来源于“盲视”患者，他们的初级视觉皮质受损，而初级视觉皮质是大脑皮质视觉输入的主要来源。“盲视”这个前后矛盾的词尽管有些匪夷所思，但准确地描绘了莎士比亚笔下的一类人：看得见，却又看不见。初级视觉皮质的损伤会使一个人失明，它也确实剥夺了这些患者的有意识视觉。他们会向你保证他们看不见视野中的某一个特定位置，这个位置与受损的皮质区域恰好吻合，且他们的行为与盲人并无二致。然而，令人难以置信的是，当实验人员向他们展示物体或者闪过一束光的时候，他们可以准确地指向它们 10 。他们可以像僵尸一样无意识地引导自己的手指向他们看不见的地方——这的确称得上是“盲视”。
在盲视患者身上哪一条完整的解剖学通路可以支持无意识视觉呢？很显然，这些患者获得的部分视觉信息依然通过视网膜一直传递到手上，而绕过了使他们失明的患处。由于到达患者视觉皮质的入口损坏了，研究者们最初怀疑他们的无意识行为完全是由皮质下回路引起的。一个重点的怀疑对象是上丘脑，它是位于中脑的一个核团，专门负责视觉的交叉感受、眼动以及其他空间反馈等。最初关于盲视的功能性磁共振研究确实表明，没有看见的目标使上丘部位强烈激活 11 。但是那个研究也足够确定地表明了，看不见的目标也激活了皮质，而且之后的研究也证实了看不见的刺激通过绕过受损的初级视觉皮质的方式，既可以激活丘脑也可以激活更高级的视觉皮质 12 。显然，参与我们无意识内部“僵尸”的行动并且指引我们手眼运动的大脑回路不只包含了旧的皮质下通路。
加拿大心理学家梅尔文·古德尔（Melvyn Goodale）对另一位患者的研究进一步支持了皮质在无意识加工中的作用。一位名叫D.F.的患者在34岁的时候一氧化碳中毒 13 。缺乏氧气导致她的左右外侧视觉皮质严重受损，并且这种损伤是不可逆的。结果，她失去了意识视觉中的一些最基本的方面，逐渐患上了一种被神经科学家称为“视觉形状失认症”的疾病。
在识别形状方面，D.F.可以说是完全看不见的——她无法将细长的矩形同正方形区分开来。她的缺陷严重到无法辨别直线的方向，不管直线是垂直、水平或倾斜的。但是她的动作系统功能却完全正常：当要求她在一个倾斜的缝隙中投入一张卡片的时候，虽然无法感知缝隙的倾斜程度，但她的手可以准确无误地完成这个过程。她的运动系统仿佛总可以无意识地“看见”物体，比有意识地去看的时候还要准确。她还会自觉地根据要拿的东西的大小调整手张开的大小，然而她却完全无法自主地用大拇指到食指的距离来比划那件东西的大小。
D.F.在动作中表现出的无意识能力似乎远远超过了她有意识地感知同样视觉形状的能力。古德尔和同事们认为她的表现不能够单纯地通过皮质下的运动通路来解释，其中一定还涉及了顶叶皮质。尽管D.F.没有意识到物体的大小和方向的信息，这些信息却依然无意识地在枕叶和顶叶进行了加工。在那里，完好的通路将那些她无法有意识地看见的关于大小、位置甚至形状的视觉信息提取了出来。
此后，我们对大量类似患有严重的盲视和失认症的患者进行了研究。他们中有一些人可以在不碰到任何东西的情况下穿过堆满东西的走廊，但他们自己却说什么也看不见。还有一些患者经历了另一种形式的无意识加工，叫作“空间忽视”。在这种有趣的情况下，右半球靠近大脑顶下小叶部位的损伤使患者无法注意到左侧的空间。这导致的结果是，他们常常完全忽视了左侧的风景或者物体。如一个患者强烈地抱怨给他的食物不够：他已经吃掉了盘子右边的所有食物，但却没有注意到盘子左边还是满的。
患有空间忽视的患者，尽管在意识判断和报告方面有严重障碍，但是他们的左侧视野并不是真的失明了。他们的视网膜和初级视觉皮质功能依然完好，但是由于某种原因，高级皮质的损伤使他们没有注意到这些信息，无法使之进入到意识的层面。这些没有注意到的信息完全丢失了吗？答案是否定的，大脑皮质仍然对这些被忽视的信息进行了无意识的加工。
约翰·马歇尔（John Marshall）和彼得·哈利根（Peter Halligan）以一种巧妙的方式展现了上述观点，他们向患有空间忽视的患者展示画有两个房屋的图片，其中位于左侧的房屋着火了（见图2-2） 14 。而这个患者坚决否认两个房屋是不同的——他宣称这两个房屋是完全相同的。但是当问他更希望居住在哪一个房屋里的时候，他总是避免选择着火了的房屋。很显然，他的大脑依然对视觉信息进行了足够深入的加工，才能让他将着火列入应该避免的危险类别中。几年之后，用脑成像技术对患有空间忽视的患者进行研究，发现看不见的刺激仍然会激活腹侧视觉皮质区域，这个区域可以对房屋和面孔做出反应 15 。甚至被忽视了的词语和数字的含义也悄然地到达了患者的脑中 16 。
脑损伤患者提供了第一个可靠的证据：无意识图像是在大脑皮质上加工的。古德尔和米尔纳（Milner）的患者D.F.在脑损伤后失去了所有的视觉识别能力，完全不能观察和描述形状，即使像倾斜的狭缝那么简单（图片上部）。然而，她能够精确地将卡片投进去，这意味着患者可以无意识地引导手的复杂运动。马歇尔和哈利根的患者P.S.患有左侧空间忽视的缺陷，他无法从图片下部的两个房屋中有意识地察觉出任何不同。但是，当问到更倾向于居住在哪个房屋里时，他始终避开了着火的房屋，这意味着他无意识地理解了图画的意思。
图2-2 无意识图像在脑中的加工实验
