近些年来,全脑工作空间理论已经变成了一个主要的解释工具,一个重新审视实验观察结果的棱镜。
该理论的成就之一是弄清了人脑中无意识过程的不同种类。就好比18世纪的瑞典专家卡尔·林奈(Carl Linnaeus)为所有生物进行了“分类”,有组织地将植物与动物分为不同种类和亚种,我们现在可以提出无意识的分类。
让我们回忆一下第2章中的主要观点:大部分的脑运算过程是无意识的。我们所做的和所知道的东西,绝大多数是我们无法意识到的。从呼吸到姿态的控制,从初级视觉到精细的手指运动,从字母拼写到语法规则,甚至当我们处在非注意盲视中,可能都不会注意到一个穿着大猩猩服装的人在捶胸。丰富的无意识处理器编织了我们的身份和行为。
全脑工作空间理论给这片丛林带来了一些秩序 62 。它引导我们将无意识特征根据截然不同的脑机制进行分类(见图5-5)。试想一下,在非注意盲视中发生了什么。这个实验中的视觉刺激远远高于普通的意识知觉阈限,但是我们仍然无法注意到这个刺激,因为我们的注意力完全集中在另一组不同的任务上。当我写下这段话的时候,我正在我太太出生的房子里。这是一栋建于17世纪的农舍,漂亮的客厅里有一个高大的落地摆钟。钟摆就在我的正前方摇摆,我可以清楚地听到它发出的嘀嗒声。但当我开始将注意力转向自己的写作时,这种有节奏的声音就从脑海中消失了,这时非注意阻止了意识的产生。
由于一些不同的原因,知识在脑中经常处于无意识状态。在任何特定的时刻,只有一个单独的想法可以激活工作空间。其他不能进入意识的事物,可能是因为它们没有被注意到而无法进入工作空间,如前意识,或者是这些刺激的强度太弱以至无法产生雪崩式的激活以达到工作空间的级别,如阈下刺激。我们也无法觉察到脱离工作空间的处理器所编码的信息。最后,大部分的无意识信息都将处于脑连接处以及脑活动的微观模式下。
图5-5 全脑工作空间中无意识特征分类
在我们的无意识分类中,我和同事们打算把这类无意识信息标记为“前意识” 63 。这是一种处于等待状态中的意识,激活的神经元已经编码过这条信息,只是暂时还没有受到关注,只要受到关注,它随时可以进入意识层面。实际上,我们从弗洛伊德那儿借用了这个词。在他的著作《精神分析纲要》(Outline of Psychoanalysis )中,他观察到了“一些过程……可能暂时从意识中消失了,但是可以随时毫无障碍地再次进入意识”。这种可以快速从无意识状态变成有意识状态的过程,可以被更好地描述为“进入意识的能力”,或者说是“前意识”。
全脑工作空间的模型展示了一个假定存在的前意识机制 64 。当一个刺激进入我们的模型时,它的激活开始传播并最终激活整个全脑工作空间。反过来,这个意识表征会在周边产生一种抑制,防止同一时间第二个刺激的进入。这种中心竞争是不可避免的。我在前面就说过,意识表征是由它不是什么和是什么所共同决定的。根据我们的假设,工作空间的一些神经元必须沉默,才能示意这不是什么,从而限定当前的意识内容。这种分散的抑制在更高级的皮质中枢形成瓶颈。神经元抑制产生的意识状态使我们不可能同时观察两个物体,或是同时执行两个需要努力的不同任务。但是,该过程不排除早期的感觉区域激活——它们被明显地激活了,事实上即使工作空间已经被第一个刺激占据,这个区域的激活水平也和平时一样。前意识信息暂时缓存在全脑工作空间以外的暂时记忆中,然后会被慢慢地衰减遗忘,除非我们决定将注意力转向它。在一段时间内,正在衰减的前意识信息仍然能够被找回到意识中,这种情况出现在事情发生很久之后我们进行回忆之时 65 。
前意识状态和第二种无意识状态,也就是我们所说的阈下状态,有着鲜明的对比。想象一下那些因呈现得太快或者太模糊而导致我们看不见的图片。这种前提情况就大不一样。无论多么努力,我们也无法知觉到隐藏的刺激。我们永远也捕捉不到夹在两张几何图形中的掩蔽单词。这些阈下刺激确实诱发了大脑视觉、语义和运动区域中可察觉的激活。但这些激活的持续时间太短,不能激活整个工作空间。我实验室的模拟过程再一次把握住了这个特点。
在电脑上,一个简短的脉冲活动不能使全脑工作空间启动。因为当自上而下的信号从高级区域回到最初的感官区域,并有机会增强输入信号时,原来的激活已经消失并被掩蔽图代替了 66 。为了捉弄我们的大脑,足智多谋的心理学家设计了一系列非常微弱、短暂但又杂乱的刺激,系统地阻止了全脑启动。“阈下”这个术语对应着这种情况,即感官输入波在全脑工作空间的海上形成海啸之前就消失了。所以,无论我们多努力地去知觉它,阈下刺激还是永远不可能被意识到,然而前意识的刺激却可以,只要我们肯花时间去关注它。这就是它们在脑水平上的主要差别。
前意识和阈下意识的区别并不能囊括我们脑中所有关于无意识的知识。想想呼吸的过程便知:我们生命中的每一分钟都需要呼吸,从脑干深处产生的协调的神经元放电模式,传达到胸部肌肉,产生了使我们得以存活的换气节奏。精巧的反馈回路使呼吸的节奏适应了血液中氧气和二氧化碳的浓度。这些精密的神经机制是完全无意识运行的。为什么?因为这种神经元放电非常强大并且持续时间很长,所以这一过程不属于阈下的范畴;同时它也不能通过倾注注意力进入到你的意识层面,因此也不属于前意识的范畴。在我们的分类中,我们将其归入第三种无意识表征:未连接模式。被封装在脑干中的控制呼吸的激活模式脱离了前额叶和顶叶的全脑工作空间系统。
为了进入意识层面,神经集群中的信息需要和前额叶皮质工作空间中的神经元及相关区域建立联系。但是,控制呼吸的信息被永远地锁在脑干神经元中。激活模式作为标识血液中二氧化碳浓度的信号,不可以被传递到大脑皮质的其他部位,所以你无法意识到它们的存在。许多特定的神经回路被埋藏得很深,缺少能够通往意识的连接。有趣的是,让它们进入意识的唯一方法是通过另一种感觉模式进行编码。例如,我们能通过胸部起伏来间接感受呼吸。
尽管我们认为自己完全掌控着自己的身体,但不断穿过脑的数以百计的神经信号却无法被我们意识到,因为它们缺少与相应的高级脑区之间的连接。在一些中风患者的身上,这种情况更为严重。患者脑白质通路的损伤会切断特定的感觉或认知系统,信号便突然之间无法到达意识区域。当中风影响了连接大脑左右半球的胼胝体,患者就出现了明显的分离综合征。有这种脑损伤的患者可能会失去对自己运动计划的意识。他甚至会否认左手的运动是出于自己的意识,认为自己的左手只是在随机并且不受控制地运动着。出现这种现象是因为左手的运动由大脑右半球控制,而控制语言的脑区在左半球。当这两个脑半球断开了连接,患者就有了两个受损的工作空间,任何一边都意识不到另一边在干什么。
除了未连接模式外,根据工作空间理论,第四种使神经信息保持无意识状态的方法是将信息分散为复杂的激活模式。举一个具体的例子,想象一个视觉光栅,因为被放置得很好或者闪烁很快,频率大于或等于50赫兹,从而使你看不见。尽管你知觉到的只是一片灰色,但实验表明这个光栅确实在你的脑内被编码了:不同的视神经元会对不同方向的光栅放电 67 。为什么这种神经活动模式不能进入意识层面呢?可能是因为它在初级视觉区的放电在时空上极度混乱,编码太复杂,无法被皮质中更高级的工作空间神经元精确识别。尽管还没有完全了解神经编码,但是我们相信,要让信息被意识到,必须先由一组紧密的神经集群对其重新进行精确的编码。视觉皮质的前部分区域必须为有意义的视觉输入分配专门的神经元,然后激活才能被放大,产生全脑工作空间的启动并使信息进入意识。如果信号在无数不相关的神经元激活时被削弱,那么它就无法进入意识。
我们看到的所有面孔、听到的所有单词,都是以这种无意识的形式开始的:数以百万计的神经元不断产生与时空关系并不完全相符的锋电位,每个神经元都只记录全部场景的极小一部分。只要我们能够解码它,就能发现每一个神经元的输入模式都包含关于说话者、内容、情感、房间尺寸等无限的信息,但是我们无法做到这一点。只有当更高级的脑区将这些信息分解为一些有意义的模块时,我们才能意识到这些处在休眠状态的信息。感觉神经元的金字塔等级结构不断提取感觉的抽象特征是使信号变得明确的关键。感觉训练可以让我们意识到很轻的声音或很淡的画面,因为神经元可以调整自己的特性来放大这些感觉信息 68 。在学习过程发生之前,神经元信息已经存在于感觉区域,只不过是内隐的,是一种分散的放电模式,无法为意识所用。
这个事实将引出一个非常神奇的结论:脑包含了许多连自己都会忽视的信号,比如闪烁的视觉光栅或者微弱的动机 69 。脑成像已经开始解码这些神秘的信号结构。美国军方开展了一个项目,向一个受过训练的观察者每秒闪烁10张卫星图片,同时监控他的脑电压,观察是否出现了发现敌机的无意识直觉。我们的无意识中藏着数不胜数的资源等待利用。未来,通过放大那些感官可以察觉到、但被意识忽略的微型放电模式,有计算机辅助的脑解码可以让我们了解一种严格意义上的超感知觉,那是一种更强的对周围环境的感知。
最后,第五类无意识信息在神经系统中以潜在的连接形式处于休眠状态。根据工作空间理论,只有在神经元形成全脑规模的激活时,我们才能意识到它们的放电模式。然而,大量的信息存储在静态的突触连接中。即使在出生前,神经元已经开始对这个世界进行统计取样并对神经元之间的连接做出相应的调整。我们一生的记忆都沉睡在人脑上万亿的皮质突触中,数以百万计的突触每天都在诞生和消亡,特别是在生命的最初几年,脑在大多数情况下都会根据环境做出调整。每一个突触都有着微小的统计智慧,它们知道突触前端的神经元有多大可能性比突触后的神经元先放电。
脑中无处不在的连接是所谓的无意识直觉的基础。在早期的视觉加工中,皮质的连接编码了将线条连成物体轮廓的数据 70 。在听觉和运动脑区中,隐藏着我们对于声音模式的知识。多年的钢琴练习会使灰质密度发生可察觉的改变,这些改变可能是由于突触密度、树突尺寸、白质结构以及起支撑作用的神经胶质细胞发生了变化而导致的 71 。在颞叶下方的卷曲结构——海马中,突触包含了我们的情景记忆:何时、何地、和谁发生了怎样的事件。
我们的记忆可以休眠许多年,其中的内容被压缩在突触棘。我们不能直接利用突触的智慧,因为它们的形式和产生意识思维的神经元放电大有不同。为了重新提取这些记忆,我们需要将其从休眠状态中唤醒。在提取记忆时,突触会重现当时的神经元放电模式,这时候我们才能进行有意识的回忆。有意识的记忆只是一个旧的意识时刻,是对曾经的激活模式进行类似重构。脑成像显示,记忆必须被转化为具体的神经元激活模式,侵入前额叶皮质和互相连接的扣带回区域,我们才能重新有意识地获得生命中的某个特定片段 72 。这种在有意识回忆时远距离皮质的重新激活与我们的工作空间理论完美吻合。
潜在连接和活跃放电之间的区别,很好地解释了为什么我们在说话的时候完全意识不到语法规则。在“约翰认为他很聪明”这句话中,“他”是不是指代“约翰”?那么“他认为约翰很聪明”这句话中呢?还有“他解决这个问题的速度取悦了约翰”?我们知道答案,但是我们不知道自己是如何得出这些答案的。我们通过建立语言网络来加工单词和短语,但是这种语言网络的接入方式我们却永远意识不到。全脑工作空间理论可以解释这个原因:对于意识通达来说,这些知识的形式是错误的。
数学和语法之间就有着鲜明的对比。当我们将24和31相乘时,我们的意识高度集中。每一个中间运算,包括运算的性质和顺序,甚至偶尔出现的错误,都能被内省察觉。相比较而言,当我们加工言语时,却完全不能说出它的内在过程。语义处理器所解决的问题和算术同样复杂,但我们完全不知道自己是如何解决的。为什么存在这样的不同呢?因为复杂的计算是一步一步进行的,由工作空间网络的关键节点,即前额叶、扣带回和顶叶直接控制。这些复杂的序列直接由前额叶的神经元放电编码。单个细胞编码了我们的意图、计划和步骤,编码了各自的数量甚至出的错误以及如何更正 73 。所以,对于算术而言,计划以及计划是如何展开的都被精确地编码在神经元放电中,这些神经元位于支持意识的神经网络中。相对而言,语法由连接左前颞叶和额下回的神经束编码,省去了在背外侧前额叶皮质中的对语法进行有意识加工的神经网络 74 。在麻醉状态下,颞叶语言皮质的大部分区域继续以一种自动的方式加工语言,不需要意识参与 75 。我们还不知道神经元是如何编码语法规则的,但我预测语法的编码方式一定和心算有着本质的不同。