人脑工作空间所经历的前后两次进化，依赖于特别的基因所带来的特定生物机制。这就自然带来了一个问题：是否有疾病以意识机制为目标？基因突变和脑损伤会逆转进化趋势，从而使得全脑工作空间失效吗？
维持意识的长距离皮质连接可能是脆弱的。与身体中的其他细胞相比，神经细胞可以算是庞然大物，因为它们的轴突就已经长达数十厘米。支持这个比细胞主体大上千倍的附加物，使得基因表达和分子运输变得困难。DNA转录总是发生在细胞核中，而其最终产物必须被输送到几厘米外的突触中去。复杂的生物机制才能解决这个运输问题。因此我们可以预期，已经进化的长距离工作空间连接系统会成为特定损伤的目标。
我和让－皮埃尔·尚热推测，精神分裂这一疾病的神秘精神症状可以在这一层面上找到解释 51 。大约0.7%的成年人患有精神分裂症。这是一种毁灭性的精神疾病，患病的青少年和成年人会和现实失去联系，产生错觉和幻觉，这是阳性症状；同时伴随智力以及情绪相关能力的普遍降低，包括无组织的语言和重复性行为，这是阴性症状。
长期以来，人们很难确定这些多样症状背后的根本原因。但令人惊讶的是，这些缺陷总是影响在理论上与意识工作空间相关的功能。这些功能包括社会观念、自我监控、元认知判断，甚至对感觉信息的基本获取等 52 。
临床上，精神分裂症患者对自己的奇异想法表现出过度的自信。可能是因为元认知和心理理论严重受损，使得患者不能区分自己和他人的想法、知识、动作、记忆。精神分裂症大大地改变了意识整合过程，患者不能形成有条理的思维网络，导致幻觉和混乱感的产生。例如，患者的意识记忆可能产生明显错误。在见过一些单词或图片几分钟后，他们经常不记得自己看到过什么。他们关于自己是否，或者何时、何地看见过某些事物的元认知能力也很糟糕。然而值得注意的是，他们的内隐无意识记忆可能还完好地保留着 53 。
在这样的背景之下，我和同事们设想精神分裂症患者可能存在意识知觉的基本缺陷。我们研究了精神分裂症患者的视觉掩蔽经验。当单词或字母呈现之后，如果在很短时间内出现了另一张图片，那么被试在主观上便看不见之前呈现的单词或字母。结论很明确：精神分裂症大大改变了掩蔽词被看见所需要的最短时间 54 。意识通达的阈限升高了，精神分裂症患者处于阈下的时间更长，他们在能够有意识地看见之前需要积累更多的感官证据。值得一提的是，他们的无意识加工是完整的。一个在阈下仅呈现了29毫秒的数字，就能产生可被观察到的启动效应，这和正常被试完全一样。这样精细的功能得以保留，说明无意识加工的前馈连接依然完好，从视觉再认到意义归因，基本未被疾病所影响。这样看来，精神分裂症的主要问题似乎在于不能把输入信息全面整合为连贯的整体。
我和同事们在患有多发性硬化的患者身上观察到了相似的现象，这种疾病会影响大脑中白质的连接 55 。这些患者和精神分裂症患者类似，同样具有完好的阈下加工能力，但是意识通达却受损了。在尚未出现其他症状的发病初期，患者不能有意识地看见闪过的单词和数字，但仍然可以无意识地加工这些信息。意识知觉缺陷的严重程度可以通过前额叶到视觉皮质的长距连接损伤情况进行判断 56 。这些发现很关键。首先，它们证明了白质受损会选择性地影响意识通达；其次，一小部分多发性硬化患者患上了和精神分裂症相似的精神疾病，再一次表明失去长距离连接可能在心理疾病的初期严重影响病患。
精神分裂症患者的脑成像图表明，他们的意识启动能力大大减弱了。他们早期的视觉和注意加工大致是完整的，但是却缺少大幅度的同步激活，无法在头皮表面形成P3波，即意识知觉的标志 57 。意识通达的另一个标志是突然出现一个连贯的大脑网络，这个网络的各个遥远区域之间在13～30赫兹的β波段内表现出高度相关。然而在精神分裂症患者中，这个标志也缺失了 58 。
有更直接的证据证明精神分裂症患者的全局工作记忆网络出现了结构上的变化吗？有。弥散张量成像显示，连接皮质区域间的长距离轴突束出现了大量异常，连接两个大脑半球的胼胝体纤维也受到了损害。同样受损的还有联系前额叶皮质和海马、垂体以及其他较远皮质区域的连接 59 。这些受损部分严重破坏了静息态的连接性。在安静休息时，精神分裂症患者的前额叶皮质不再是原本的连接中枢，激活也不像正常控制组被试那样是一个整合性的功能性整体 60 。
从更微观的水平来看，精神分裂症患者背外侧前额叶第二、三层的巨大锥体细胞及其延伸出来的能接收数千突触连接的树突，比正常人要小得多。它们几乎没有树突棘，而树突棘是兴奋性突触的终点。人脑中拥有大量的兴奋性突触。这类连接的缺失也可能是精神分裂症的一个主要原因。两个主要的分子神经递质系统在前额叶的突触传递和可塑性中起关键作用，它们分别是多巴胺D2和谷氨酸NMDA受体。精神分裂症中许多被破坏的基因的确会影响这两个神经递质系统 61 。
更有趣的是，正常成人在摄入诸如苯环己哌啶（又名PCP、天使粉）和克他命这样的毒品时，会短暂体验到类似精神分裂症的症状。这些药物通过阻碍神经传递而起作用，更具体地说，它们作用在NMDA型兴奋性突触上。这种突触在跨越皮质进行自上而下的信息传递过程中起重要作用 62 。在我用计算机模拟的全脑工作空间网络中，NMDA突触在意识启动中起到了至关重要的作用。NMDA突触以自上而下的方式连接高级皮质区域和最初激活它们的低级加工区域，形成了长距离回路。从模拟中去除NMDA受体，导致了全局连通性大面积受损，意识启动也消失了 63 。其他模拟还表明NMDA受体对缓慢的证据积累十分重要，这些证据是进行思维决策的潜在基础 64 。
自上而下连接的整体缺失可以用来解释精神分裂症的阴性症状。它虽然不会影响感觉信息的前馈传递，但是可以选择性地阻止自上而下的长距离回路实现全局整合。因此精神分裂症患者完全可以表现出正常的前馈加工，包括产生阈下启动效应的精细加工。但他们会在随后的启动和信息传播过程中体会到不适。这些不适破坏了他们的意识监控、自上而下的注意、工作记忆和决策能力。
患者的阳性症状，即奇异的幻觉和妄想又该怎么进行解释呢？认知神经科学家保罗·弗莱彻（Paul Fletcher）和克里斯·弗里思（Chris Frith）提出了一个明确的解释机制，这个机制建立在受损的信息传播的基础上 65 。正如我们在第2章中谈到的，夏洛克·福尔摩斯的脑可以从多角度输入信息，无论是知觉还是社会信息，以此做出最优推论。这样的统计学习需要信息的双向交换 66 ：感觉区域将信息向上级传递，高级区域做出自上而下的预测反应，它们共同组成了一个不断解释感觉信息的学习算法。当高级表征的预测和自下而上的信息输入完全匹配时，学习便停止了。此时，大脑知觉到了一个可以被忽略的错误信号，即预测信号和观察信号之间的差异，于是我们便认为这个信息不是新奇的。此时输入的信号不再有趣，从而不再引起任何学习。
想象一下，由于长距离连接的受损和NMDA受体的失效，精神分裂症患者自上而下的信息减少了。弗莱彻和弗里思认为，这会导致统计学习机制的严重失调。感觉输入永远得不到令人满意的解释，错误的信号会永久停留在大脑中，引发如雪崩一样无穷无尽的解释。精神分裂症患者会持续地感觉到有些事情仍需要被解释，世界蕴含着许多层隐藏意义，而只有他们自己能知觉到并对其进行深层次解释。造成的结果是，他们会持续地捏造出关于周围环境的牵强解释。
例如，让我们思考一下精神分裂症患者的大脑是怎样监控自己的行为的。当我们移动时，预测机制一般能抑制动作带来的感觉。多亏了这一点，我们在拿起咖啡杯的时候才不会感到惊讶：手即将感受到的温暖和轻微的重量是可以被准确预测到的，甚至在行动前，我们的运动区就向感觉区发出了自上而下的预测，通知其即将会体验到一个抓握动作。这个预测十分有效，于是当我们行动时，基本不会知觉到触觉。只有当预测出错时，比如意外拿到了一个烫手的马克杯，我们才会敏锐地有所觉察。
接下来，想象一下我们现在生活在一个自上而下的预测已经系统性失效的世界里。即使是自己的咖啡杯也感觉有问题，当你握住它的时候，它的触感与你的预期有出入，使你一直在想是谁或者什么东西改变了你的感觉。尤其是你会觉得自己讲话变得特别奇怪，说话的时候你可以听到自己的声音，并且听起来很奇怪，这会一直吸引你的注意，你开始想是不是谁在捣乱。很快，你就开始相信大脑中有一个声音，而发出这个声音的恶魔可能是你的邻居或者中央情报局，它控制了你的身体，扰乱你的生活。你发现自己一直在寻找别人不曾注意到的离奇事件背后的原因，这正是精神分裂症的典型症状。
简而言之，精神分裂症似乎就是一种长距离连接遭到破坏的疾病，这种连接用来传播全脑信号并形成意识工作空间系统。当然，我并不是说精神分裂症患者就是无意识的行尸走肉。我的意思是，精神分裂症患者的意识传播比其他自动加工受到的破坏更严重。由于疾病受损一般受限于特定的神经系统，所以精神分裂症患者可能只有一种生物机制受到了破坏，这个机制用于维持自上而下的长距神经元间的连接。
精神分裂症患者的生物机制损坏并不彻底，否则他们就会陷入无意识状态。那么这种极端的医学案例真的存在吗？在2007年，宾夕法尼亚大学的神经学家发现了一种神奇的新型疾病 67 。当时入院的年轻人患有各种各样的疾病，其中不少是患有卵巢癌的女性，其他一部分人只表现出头疼、发烧或者类似流感的症状。不过很快，他们的病情发生了意外转变，表现出“典型的精神病性症状，包括焦虑、烦躁、怪异行为、妄想或幻想症以及幻听和幻视”，成为一种快速发展的获得性急性精神分裂症。短短三周内，患者的意识开始消退，他们的脑电图也显示出只有在睡眠或者昏迷时才出现的慢波。他们变得不能活动，无法对刺激产生反应，甚至无法自主呼吸。一些人在几个月内就死去了。另外一部分人后来恢复了正常的生活和心理健康，但不记得那些没有意识的日子。
究竟发生了什么？一份细致的调查表明，所有这些患者都患有一种广泛的自身免疫性疾病。他们的免疫系统并没有监控外部侵入的细菌或病毒，而是把目标指向自身。免疫系统选择性地破坏了患者体内的一种分子——神经递质谷氨酸的NMDA受体。正如我们之前所了解到的，它是大脑的必要成分，在皮质突触自上而下的信息传递中起着关键作用。当培养皿中的神经元暴露在患者的血清中时，这些神经元的NMDA突触在数小时内差不多全部消失。但是只要移去致命的血清，受体会再次出现。
人体失去一种分子就足以对心理健康造成选择性的损害，并最终影响到意识本身，这的确令人惊奇。根据全脑神经工作空间理论，我们可能见证了一种破坏长距离连接的疾病，这种长距离连接是构成意识体验的基础。这种集中性攻击迅速破坏了意识，并首先导致类似精神分裂症的症状，然后摧毁了人体的警觉状态。在未来的研究中，这种身体反应可能被认为是一种典型疾病，用它的分子机制可以解释精神疾病的发病原理、发病时间以及和意识体验的关系。
