首先，咱们得先搞清楚一个最基础的问题：啥是意识？
可能有人会说，这还不简单？我知道自己是谁，知道自己在干嘛，知道疼、知道开心、知道眼前的东西是啥，这就是意识啊。
你说的没错，但这只是最表面的理解。说白了，意识没有一个统一的定义，不过咱们平时也不用搞得那么复杂——只要你能意识到某种感觉、某个物体的存在，或者意识到自己的行为、自己的情绪，这就算是一种意识活动了。
比如，你现在看着手机屏幕，意识到自己在看一篇关于意识的科普文；比如，你不小心碰到了热水，意识到“疼”；再比如，你想起昨天吃的火锅，意识到“开心”，这些都是意识在发挥作用。
那意识到底藏在大脑的哪个地方呢？
咱们常说的大脑皮层，就是人类意识最核心的“发源地”——它是咱们大脑的最高级神经中枢，里面的神经网络复杂到堪比全球最密集的交通网，密密麻麻的神经元相互连接，每天都在高速运转。
可能有人会问，那是不是只要有大脑皮层，就有意识？
也不是这么绝对，但目前所有的研究都表明，大脑皮层是人类意识的神经基础，没有它，意识基本上就无从谈起。
咱们再说说，外界的信息是怎么传到大脑，变成意识的。
不知道你有没有发现，咱们的嗅觉很特别——闻到香味，瞬间就能反应过来，不用经过太多“手续”。但其他的感觉，比如视觉、听觉、触觉，就没这么“直接”了。
除了嗅觉，咱们绝大多数的感觉，都会先传到一个叫“丘脑”的地方。
这个丘脑，你可以把它理解成大脑的“信息筛选器”，它会先把外界传来的杂乱信息进行初步整合、筛选，过滤掉那些没用的垃圾信息，然后再通过专门的“神经通道”，把有用的信息传递到大脑皮层。
举个例子，你看到桌上的手机，这个视觉信息不会直接传到大脑皮层让你“意识到”这是手机，而是先经过丘脑，丘脑筛选出“手机的形状、颜色、位置”这些关键信息，再传给大脑皮层，大脑皮层再进行处理，最后你才会意识到“哦，这是我的手机，放在桌子上”。
这里就有一个很有意思的问题：大脑皮层的功能是分区的——有的区域负责处理视觉，有的负责处理听觉，有的负责处理触觉，各司其职。但当我们意识到一个物体时，它包含的信息却是复杂的，不是单一的。
还是拿手机举例，你意识到自己的手机放在桌上，这个意识里，同时包含了手机的位置（桌子上）、大小（手掌那么大）、颜色（黑色），如果这时候手机来了短信，还会包含短信的声音（铃声）、画面（短信内容）。这些信息，分别来自大脑皮层的不同区域，但最终却能被我们整合在一起，形成一个完整的意识——这就是意识最神奇的地方之一。
咱们平时大脑里会暂时储存一些记忆，比如你现在记住这篇科普文里的一句话，比如你暂时记住要去买牛奶，这些暂时储存和加工的记忆，就叫做“工作记忆”。
诺贝尔生理学奖得主杰拉尔德·埃德尔曼就说过，工作记忆里的信息，会随着时间的推移慢慢被整合，这个整合的过程，就能在我们的大脑里产生一个稳定的“世界表象”。
说白了，就是让我们对眼前的世界、对自己所处的环境，有一个清晰、连贯的认知，而不是一堆杂乱无章的碎片信息。
可能有人会觉得，这听起来很玄乎，有没有什么科学方法能证明这种“信息整合”呢？
还真有——大脑功能的贝叶斯方法，就成功预测了大脑对多种感觉信息的整合过程。不过咱们不用深究这个方法到底是啥，你只要知道，科学家已经通过科学手段，证明了大脑确实在主动整合各种信息，为意识的产生做准备就够了。
这里就要引出一个关键问题，也是意识研究里最核心的难题之一——“绑定问题”。
啥是绑定问题？说白了就是：大脑的不同回路，比如负责感觉的回路、负责动作的回路、负责语言的回路，它们怎么协同工作，把各种零散的信息整合在一起，产生一个统一、连贯的意识？
举个最简单的例子，咱们来看四种图形：一个红色的圆圈、一个蓝色的正方形、一个蓝色的圆圈、一个红色的正方形。咱们的大脑能轻松判断出这四种图形的区别，能清楚地知道“红色圆圈”和“蓝色圆圈”不一样，“红色正方形”和“蓝色正方形”也不一样。
你可能觉得这很简单，不就是看颜色和形状吗？
但其实，这背后就是大脑在进行“视觉特征绑定”——把“红色”这个颜色信息，和“圆圈”这个形状信息，绑定在一起，形成“红色圆圈”的意识；把“蓝色”和“正方形”绑定在一起，形成“蓝色正方形”的意识。
别小看这个过程，这可是意识产生的关键。
如果大脑不会进行这种“绑定”，那么我们看到的世界，就是一堆零散的碎片：只看到颜色，看不到形状；只看到形状，看不到颜色；听到声音，不知道声音来自哪里；摸到东西，不知道是什么东西。那样的话，我们根本无法形成完整的意识，也无法正常生活。
所以说，只要能解决这个绑定问题，咱们就相当于敲开了意识世界的大门。那咱们的大脑，到底是怎么做到这种“信息绑定”，怎么统一我们所感知的世界的呢？
这就不得不说说大脑皮层的结构了。
咱们的大脑皮层，看起来平平无奇，厚度也就2~4毫米，但里面的结构却非常复杂——总共分成6层，每层都有不同的神经元，各司其职。
这6层结构里，主要有三种神经元：锥体细胞、梭形细胞、颗粒细胞。其中，锥体细胞是大脑皮层特有的，也是最主要的“信号发射器”——它会把大脑处理好的信号，传递到其他脑区，相当于大脑里的“快递员”。
这些锥体细胞，不管在哪个层级，都有非常丰富的“树突”——你可以把树突理解成锥体细胞的“触角”，这些触角相互连接，把整个大脑皮层的神经元都联络在一起，形成一个庞大的神经网络。
尤其是第五层的大型锥体细胞，它们发出的神经纤维会集合成束，能传递到大脑的各个部位，比如基底核、丘脑、延髓、脑干等等。也就是说，这些锥体细胞，就是大脑各个区域之间的“联络官”，负责传递信息、协调工作，为信息整合打下基础。
除了神经元的连接，大脑里还有一种很重要的现象——神经振荡。
啥是神经振荡？
说白了，就是大脑里的神经元群体，会周期性地兴奋和抑制，就像咱们平时鼓掌一样，有节奏地一起动，这种有节奏的同步放电，就形成了神经振荡。而神经振荡产生的电波，就是咱们常说的“脑电波”。
在众多脑电波中，有一种叫做“γ波”的，和意识的关系特别密切——频率在25Hz以上的γ波，被证明和我们的工作记忆、认知、注意力、感知、情绪都有关系。简单来说，你越清醒、越专注，大脑里的γ波就越活跃。
而这种γ波，最常出现在“丘脑皮层环路”里——丘脑向不同的脑区投射信号，不同的脑区也会向丘脑反馈信号，形成一个循环的回路。在我们有意识地感知某个东西的时候，大脑皮层里很多广泛分布的区域，都会通过这个环路，进行同步通信。
科学家研究发现，在丘脑皮层环路中，不同大脑区域的γ波放电频率是同步的——也就是说，它们在“同频共振”。而且，警觉性和专注度越高的动物，大脑里的γ波就越突出。比如，当我们专注地看一个单词、听一句话的时候，大脑里的γ波就会出现跨皮质区域的同步振荡，相当于大脑各个区域在“齐心协力”处理这个信息。
这些研究都说明，意识活动不是大脑某个区域单独完成的，而是多个区域协同工作的结果，而γ波，就是这些区域协同工作的“信号”。有研究者就认为，这种能让大脑远程区域之间同步工作的能力，正是我们能形成连贯感知、产生意识的关键。
再说说丘脑的作用——丘脑中央的核团，主要负责唤醒和注意力。
如果丘脑受到一点点损伤，人就可能出现意识障碍，甚至陷入深度昏迷，醒不过来。这也从侧面证明，丘脑在意识产生过程中，起到了至关重要的作用。
所以，现在很多科学家都认为，丘脑皮层环路对信息的整合处理，极有可能是意识诞生的基础。而且不光是人类，所有的哺乳动物，都有这样的意识基础；就连那些没有新皮层的鸟类，它们的意识基础，也能在大脑皮层的同源物中找到。
虽然丘脑皮层环路被认为是解决绑定问题的关键，但要真正搞清楚它到底是怎么工作的，搞清楚意识的真相，还有很长的路要走。不过好在，科学家们已经做了很多实验，试图追踪意识活动的轨迹，其中最典型的，就是“双眼竞争”实验。
啥是双眼竞争？
简单来说，就是当你的两个眼睛分别看不同的物体时，你的视野会出现两种情况——要么两个画面融合在一起，要么两个画面互相替换，一会儿看到这个，一会儿看到那个。
你自己也可以做这个实验：找两个卷起的纸筒，分别用左右眼看眼前的物体，而且要靠得足够近，让左右视野重叠。这时候你会发现，两个眼睛看到的画面，要么重叠在一起，要么交替出现。
如果两个眼睛看到的画面区别很大，比如左眼看键盘上的字母N，右眼看字母M，那么其中一个眼睛看到的画面会更占优势，你会一会儿看到N，一会儿看到M；如果两个画面比较相近，比如都是圆形，只是颜色不同，那么它们就更容易融合在一起，你会看到一个混合颜色的圆形。
这个实验最神奇的地方在于，当双眼视觉交替竞争的时候，我们的意识感知也会跟着交替——你看到N的时候，意识里就只有N；看到M的时候，意识里就只有M；两个画面融合的时候，意识里就是一个融合的画面。
科学家们用猕猴做了这个实验，发现了一个很有意思的现象：当出现双眼竞争的时候，猕猴大脑初级视觉皮层的活动基本没有什么变化，只有极少数神经元做出了反应；但在负责识别的高级中枢——下颞叶皮层上，几乎所有的神经元都对优势视觉做出了反应。
这说明什么？
说明大脑主要感觉区域的活动，并不足以产生意识。
也就是说，仅仅是眼睛看到了、耳朵听到了，并不代表你“意识到”了这个东西。还有一项实验也证明了这一点：即使受试者的大脑初级视觉皮层对刺激有明显的电反应，他们也可能没有意识到这个刺激的存在。
近年来，关于人类大脑神经振荡的研究，还发现了一个更有意思的现象：丘脑自下而上的振荡活动，往往不容易产生意识；而高级皮层自上而下的活动，往往更容易产生意识。
说白了，就是如果信息是从丘脑传到初级皮层，再传到高级皮层，这种“自下而上”的传递，很难让我们产生意识；但如果是高级皮层主动去提取初级皮层的信息，这种“自上而下”的调控，就更容易让我们意识到某个东西。
更神奇的是，当我们的感觉信号，和大脑内部的感觉意识不一致的时候，这种自下而上的反馈，甚至可以否决初级感觉皮层的活动，让我们看不到眼前的东西。
比如，你专注于看手机的时候，即使眼前有一个东西在动，你也可能完全没意识到——这就是高级皮层在主动筛选信息，把无关的信息“屏蔽”了。
不过这里要说明一点：虽然初级感觉皮层不容易单独产生意识，但它却能直接影响意识活动的结果。比如，当你主观上觉得眼前的光更亮的时候，大脑内脑电频率的变化，仅仅发生在初级视觉皮层里。
也就是说，初级感觉皮层不参与意识的产生，但它能决定你意识里的感觉质量——是亮还是暗，是疼还是痒，是清晰还是模糊。
结合这些实验，咱们就能梳理出感觉意识产生的大致途径了，其实一点也不复杂：
首先，我们身上的各种感觉神经末梢，比如皮肤、眼睛、耳朵，会在一瞬间收集到大量的感觉信息——比如皮肤感觉到的温度、眼睛看到的画面、耳朵听到的声音，这些信息杂乱无章，就像一堆乱码。
然后，这些乱码信息会被送到丘脑，丘脑会进行初步的筛选和整合，过滤掉那些没用的信息（比如皮肤感受到的衣服的触感，平时我们不会特意去意识它），留下有用的信息。
接着，丘脑会通过丘脑皮质环路，把这些筛选后的信息，投射到初级感觉皮层。初级感觉皮层会对这些信息进行整理，比如把视觉信息、听觉信息分开处理，然后再通过皮层之间的联络，把这些整理好的信息，传递到更高级的中枢。
最后，高级中枢会选择性地提取这些信息，让我们对特定的信息产生意识感知。
举个例子，当你专注打字的时候，你的注意力都在屏幕和键盘上，高级中枢就会主动提取屏幕上的文字、键盘的位置这些信息，让你意识到自己在打字；而脚底接触地面的触感，虽然初级感觉皮层也接收到了，但高级中枢没有去提取这个信息，所以你就不会有意识地去感知脚底的感觉。
但如果我现在提到“你的脚底”，你的高级中枢就会主动去提取脚底的感觉信息，你就会突然意识到“哦，我的脚踩在地上，脚底能感觉到地面的硬度”，甚至能仔细感知脚底各个部位的触感——这就是高级中枢在主动调控信息，决定我们意识到什么，不意识到什么。
还有一个很关键的发现：通过电刺激大脑里的某些部位，比如屏状体、中央外侧丘脑、脑干网状结构，会出现“意识关停”的现象——也就是说，一刺激这些部位，人就会失去意识，就像关掉了一个开关一样。
这说明什么？
说明这些脑结构，可能就是感觉、知觉到意识形成的关键通道。比如，很多失去意识的植物人，大多都有脑干网状结构受损；而屏状体和中央外侧丘脑，通过电刺激，甚至可以反复“开关”意识——刺激一下，意识就没了；停止刺激，意识就恢复了。
屏状体的这个功能发现得比较早，中央外侧丘脑是近年来才被发现的，但不管是哪个，都从侧面证明了：意识活动不是某个脑区单独完成的，而是多个脑区协同整合的结果，就像一个精密的机器，每个零件都缺一不可。
综合以上所有的研究，我们其实可以得出一个大致的结论：意识活动，更像是大脑对信息处理之后，产生的一种整合的感知。但这里有一个很颠覆认知的点——这种感知，其实是“延迟”的。
上世纪80年代，有个叫李贝特的心理学家，做了一个特别有名的实验，直接颠覆了咱们对“自由意识”的认知，这个实验咱们一定要好好说说。
实验的过程很简单：李贝特找了5个左撇子的大学生，让他们坐在躺椅上，放松头部、颈部和前臂的肌肉。然后告诉他们，在接下来的1~2秒里，不用提前计划，不用刻意关注，随机快速动一根手指或者手腕，重复40次。
在这些大学生动手指的时候，研究人员测量了三个东西：第一，贴在前臂的电极，记录手指动作开始的时间；第二，贴在头皮上的电极，测试动作开始时大脑的预备电位（也就是大脑准备动手指的信号）；第三，让大学生在感受到“想动手指”的冲动时，喊出屏幕中钟表的时间，从而测出他们“决定动手指”的时刻。
这个实验做了几百次，最终的结果让所有人都惊呆了：大学生“决定动手指”的时刻，竟然出现在大脑预备电位之后，平均时间间隔是350毫秒——也就是1/3秒。
说白了，当你觉得“我要动手指”的时候，你的大脑其实在1/3秒之前，就已经开始准备动手指了。也就是说，不是你“决定”动手指，而是大脑先“决定”了，然后才告诉你“你要动手指了”。
这个结果一出来，很多研究者就悲观地认为：人类根本没有自由意识，我们所有的决定，其实都是大脑早就安排好的，我们只是被动地接受这个“决定”，还以为是自己主动做的选择。
你是不是也觉得很颠覆？平时我们总觉得，自己能自由地决定做什么、不做什么，比如“我决定今天吃火锅”“我决定现在去散步”，但按照这个实验的结果，这些“决定”，其实早就被大脑安排好了，我们只是后知后觉而已。
不过别着急，李贝特后来又做了进一步的实验，给了我们一丝“希望”。他让这些大学生，在做出“动手指”的决定之后，尝试否决这个行为——也就是大脑已经出现了预备电位，已经准备动手指了，但故意不让手指动。
结果发现，虽然大脑出现了预备动作电位，但只要大学生刻意否决，最终就能阻止手指动，手上也检测不到动作的电位。近年来的研究也进一步表明，当大脑的动作电位出现后，在一定时间内，我们是可以否决这个动作的；但如果距离动作发生的时间太近，否决的成功率就会大大降低。
这说明什么？
说明不管人类有没有自由意识，我们在一定时间内，都有“否决”的自由。也就是说，大脑虽然会提前准备动作，但我们的意识，依然可以批准、修改或者取消这个动作，并不是完全被动的。
这40年来，有大量的研究都支持李贝特实验的结果——意识决定，往往会延迟于大脑的动作，延迟时间短则几百毫秒，最长甚至能达到10余秒。
还有一个实验也很有意思：研究人员用经颅磁刺激，改变了受试者的左右手使用习惯——比如平时习惯用右手的人，被刺激后，下意识地会用左手。但受试者自己并不知道，还以为是自己“自由决定”用左手的。
还有一些实验发现，当受试者出现无意识的判断或者冲动行为时，他们也会认为，这是自己主动做出的决策。甚至直接刺激高级皮层，受试者还会出现错误的意识判断——比如，他们会觉得自己做出了某个动作，但实际上，他们根本没有动。
这些实验似乎都在证明，人类没有自由意识。但最近10多年，一些研究者却有了新的发现，否定了这种“悲观”的看法。
2009年，有研究者修改了李贝特的经典实验：他们给志愿者播放一段音频，然后让志愿者决定是否敲击一个键。结果发现，不管志愿者最终有没有选择敲击键盘，两种情况下，大脑都出现了相同的预备电位。
这个结果说明，大脑的预备电位，并不代表已经做出了“决定”——它可能只是大脑注意到了信号，或者在对信息进行预处理，而不是已经确定要做某个动作。
还有一个实验，让志愿者即刻决定用左手还是右手按键，结果发现，大脑早期的动作电位，在两种情况下没有任何区别。这也进一步证明，大脑早期的预备电位，并不是“决定”的信号，只是对信息的初步处理。
近年来，越来越多更精确的研究方法，也证明了一个观点：意识决定不是瞬间出现的，而是逐步建立起来的。有研究者就认为，决策结果的早期神经标记，并不是无意识的，而是反映了有意识的目标评估阶段——也就是说，大脑在这个阶段，正在评估“要不要做这个动作”，这个评估还不是最终的，在达成最终的意识活动之前，这个决策可以被终止或者改变。
说白了，一个动作可能在我们“意识到”它之前就已经开始了，但这并不意味着我们的意识不能干预它——我们可以批准这个动作，也可以修改它，甚至可以取消它。
结合我们之前说的丘脑皮质环路、初级皮层到高级皮层的投射，我们其实可以做出一个推测：
大脑整合信息的过程，本身就是先传到初级皮层，再传到更高级的皮层。初级皮层随时随地都在收集各种信息，储存起来，供高级皮层使用。高级皮层在做决定之前，会先调控初级皮层，提取自己需要的信息，然后再决定“做还是不做”。
而有时候，初级皮层会先对我们的躯体进行控制，比如下意识地动一下手指，然后这个信息再反馈到高级皮层，高级皮层就会把这个“下意识的动作”，当成是自己的主观决定——这就是为什么我们会觉得，是自己“决定”动手指的，但实际上，大脑早就提前准备好了。
所以，大脑依旧是具有一定程度的自由意识的——我们虽然不能完全控制大脑的所有活动，但我们可以在一定范围内，干预和否决大脑的决策。
当然，“自由意识”这个概念本身，就充满了争议。在一些对“自由意识”有严格定义的人眼里，人类依然是没有自由意识的——毕竟，我们的决策，还是依赖于大脑的信息处理，而大脑的信息处理，又受到基因、环境、经验等多种因素的影响，我们无法真正“自由”地做出选择。
不过不管意识是否自由，李贝特的实验都证明了一个核心观点：意识，是大脑进行信息整合时，产生的一种感知。没有大脑的信息整合，就没有意识的存在。
聊到这里，可能有人会问：那意识到底只有高等动物才有，还是大多数生物都有？
开篇我们就聊过，人类的意识，与丘脑皮层环路密切相关。在一些以人为中心的研究者眼里，大脑皮层（尤其是新皮层）、丘脑皮层环路，是产生意识的必要条件——也就是说，那些新皮层很少，甚至没有新皮层的动物，是不具备意识基础的。
但这种观点，其实有点“人类中心主义”的傲慢。因为非脊椎动物和低等脊椎动物，与高等脊椎动物的大脑（或中枢神经系统），并不是绝对的继承关系——它们虽然没有丘脑皮层环路，但我们不能因此就断定，它们没有其他形式的意识产生条件。
而且，意识的产生，本身就是一个逐渐进化的过程，不是突然出现的。
我们假设，1.8亿~3.5亿年前起源的（类）哺乳动物，具有真正意义上的意识，那么从进化的逻辑来说，在3.5亿年前的脊椎动物，也应该已经具备了意识的基础——毕竟，进化是循序渐进的，不可能突然出现一个全新的功能。
持这种观点的研究者并不在少数。甚至还有人提出，意识的起源，可以追溯到更早的时候——比如，细胞中微管水平的量子效应，与意识有关，这样一来，意识的起源甚至可以早到数十亿年前。不过这种观点，并不被大多数科学家支持，毕竟太过于玄乎，也没有足够的实验证据。
还有一些研究者认为，在前寒武纪时代，两侧对称动物起源的时候，就已经产生了意识的雏形。因为这些动物，进化出了比刺胞动物（比如水母）更为复杂的梯形神经系统，具备了联想学习和记忆的能力——比如蠕虫和海兔，科学家已经通过实验，充分证明了它们有学习和记忆的能力。
但这里有一个问题：计算机也有学习和记忆的功能，但计算机距离产生意识，还非常遥远。所以，仅仅凭借学习和记忆能力，就断定这些低等动物有意识，还是有些牵强，这种观点也只有少数人支持。
相比之下，“早期脊椎动物可能具有意识”这个观点，得到了更多人的关注。有研究者提出，脊椎动物的初级意识，早在寒武纪时期就已经起源了。
我们都知道，所有的脊椎动物，都有相同的神经系统渊源。
虽然寒武纪时期的动物，还没有进化出我们人类这样的新皮层，但它们的大脑，已经有了除嗅觉之外，“高等”脊椎动物的端脑结构——比如，用于选择和维持行为动作的纹状体，用于处理情绪的杏仁核和其他边缘结构，以及用于形成记忆、进行空间导航的海马。
在只有原始中枢神经的文昌鱼身上，我们只能看到一些简单的无意识反射，比如光动反应、反射性撤退——面对复杂的环境，这些无意识的反射是机械的，不需要意识参与。但寒武纪时期的早期脊椎动物，生活在食物链的底层，面临着各种危险，这就迫使它们的感官中枢变得越来越复杂，逐渐具备了整合各类感官信息、应对复杂环境的能力。
在这些早期脊椎动物的中脑里，有一个叫做“四叠体（顶盖）”的结构。这个结构，在我们人类的大脑里，仅仅只是视觉的中继站，作用不大；但在非鸟、非哺乳的脊椎动物脑中，这个结构却非常发达——它不仅是它们的主要感觉部位，其层状组织，还能有效且广泛地整合来自不同感官的信息。
七鳃鳗，是现存最为原始的脊椎动物，它们拥有真正的眼睛，大脑里也有视觉、嗅觉、体感和其他感觉的所有必要区域和神经分层路径。这些信息整合在一起，能让它们产生注意力、知觉、神经同步和记忆——而这些，都是意识形成所必需的元素。
所以，有研究者认为，七鳃鳗的丘脑和顶盖之间的相互联系，可以形成多模态的感觉表征，它们至少具备了最基础的感官意识——也就是说，它们能意识到周围的环境，能意识到食物和危险。
后来，随着进化的推进，早期鱼类逐渐进化为合弓纲（类哺乳动物）和蜥形纲（爬行动物），它们的背侧大脑皮层逐渐增大，慢慢成为了感觉意识的主导中心。而对于鸟类和哺乳动物来说，感觉意识的中心，从视顶盖转移到了大脑皮层，从而扩展和丰富了意识体验——这也是为什么，人类和其他高等哺乳动物，能拥有更复杂、更丰富的意识。
纵观所有的研究，我们其实可以发现一个核心规律：意识存在的最核心基础，是感官的整合。只要一个生物的感官系统足够发达，并且拥有能整合这些感官信息的脑结构，那就有诞生意识的条件。
大脑皮层，可能是产生复杂意识的充分条件，但并不是必要条件——也就是说，没有大脑皮层，也可能拥有简单的意识；但有了大脑皮层，就能拥有更复杂、更丰富的意识。而意识能力的高低，则同时取决于感官系统的发达程度和信息整合能力。
除了脊椎动物，节肢动物（比如蜜蜂、蚂蚁）和软体动物（比如章鱼）的意识研究，目前还比较少。但从信息整合的角度来看，章鱼的大脑非常发达，感官系统也很完善，能整合各种复杂的信息，所以有研究者认为，章鱼可能也具备一定程度的意识。不过这还需要更多的实验来证明，目前还没有定论。
聊完了动物的意识，咱们再回到人类自身，聊聊意识最可能的理论基础。既然意识是大脑信息整合的结果，那么大脑最基本的意识单元是什么呢？
我们知道，单个感觉神经元的活动，是非常“嘈杂”的——它的信号很不稳定，充满了噪声，仅凭单个神经元的活动，根本无法在大脑内重建出完整的感觉场景。比如，单个视觉神经元，只能感受到一点点光线，无法形成完整的画面。
早在1949年，著名神经科学家唐纳德·赫布，就提出了一个重要的理论——赫布理论，这个理论是突触可塑性的基本原理，其中就提到了“神经元集群”的概念。
什么是神经元集群？简单来说，就是一群神经元聚集在一起，协同工作，共同处理和传递信息。相关实验也证明了这一点：当猴子进行伸手和抓握运动时，神经元集群会同时编码手臂的位置、速度和手的抓握力，注意力和记忆的位置，也能通过这些神经元集群被解码出来。
到了20世纪末，有神经科学家通过神经元群体，解释了运动皮层的编码方向——也就是说，我们的动作，不是单个神经元控制的，而是一群神经元协同控制的。
其实，用一个通俗的比喻，就能理解神经元集群的作用：大脑的神经通路，就像一根稻草编制的长绳，你单独追溯一根稻草的轨迹，根本无法知道整根绳子的走向和用途；但所有稻草集合在一起，形成一根完整的绳子，它的用途就很明确了。单个神经元的不确定信息，在集合成集群的时候，会被平均掉，最终形成一个清晰、稳定的信息。
而神经元集群的基本单位，就是“皮质柱”。
科学家通过在大脑皮层表面垂直插入探针，连续穿透皮层，发现这个区域内的神经元，有着几乎相同的感受野——也就是一个神经元所反应的刺激区域，所以就把这个区域的神经元集群，称为皮质柱。
皮质柱内的神经元，编码的信息具有相似的特征，这也支持了大脑皮层的“模块化”——也就是说，大脑皮层是由一个个独立的“模块”组成的，每个模块负责处理一类信息，然后再通过神经元的连接，整合在一起。
虽然皮质柱假说，是目前解释大脑皮层信息处理最广泛的假说之一，但遗憾的是，这种模块化的功能结构和遗传机制，至今还没有相关的研究结果来支持——也就是说，我们虽然提出了这个假说，但还没有足够的证据证明它是正确的。
从皮质柱到意识的产生，中间还有很多未知的环节。虽然没有确凿的证据，但目前主流的，有四大意识理论，咱们就用最直白的话，一个个聊聊，不用搞那些晦涩的学术表述。
第一个，高阶理论。这个理论的核心观点很简单：普通的心理状态，比如“感觉到疼”“看到红色”，经过大脑的加工，变成更高阶的“元心理状态”——也就是“我意识到我感觉到疼”“我意识到我看到红色”，这个时候，意识就诞生了。
咱们平时说的前额叶，就和这个理论密切相关。前额叶是大脑最晚进化出现的结构，也是人类发育最晚成熟的脑结构，它负责抽象认知、注意力调控、行为决策、思维推理、工作记忆等，这些都是和意识高度相关的活动。
不过我个人觉得，这个理论有点过于“形而上”。因为它所说的“元心理状态”，是凌驾于普通心理状态之上的，但前额叶和其他高级皮层，本质上是并列的，并不是说前额叶就比其他皮层“高级”，而且意识的形成，也不仅仅是前额叶一个区域的功劳，其他很多关键脑区，也都参与其中。
更关键的是，如果我们定义“前额叶诞生的意识就是元心理状态”，那这个理论就陷入了循环论证——相当于“因为前额叶能产生元心理状态，所以能产生意识；因为能产生意识，所以前额叶能产生元心理状态”，这就没有意义了。
第二个，全局工作空间理论。这个理论的想法很简单，它把大脑看作是一个“办公系统”，里面有很多专门的“部门”（比如负责视觉的部门、负责听觉的部门、负责记忆的部门），每个部门都有自己的功能，各司其职。
这些“部门”之间，通过长距离的神经连接，进行信息传递和共享。而意识，就是在某个时刻，这些“部门”把自己的信息，共享到一个“全局工作空间”里，形成一个统一的信息，从而产生的。
这个理论，有很明确的脑科学研究支撑——毕竟大脑确实是分区的，各个区域之间也确实在进行信息共享。但它的问题在于，“全局”这个概念，太抽象、太模糊了——到底什么是“全局共享”？多少个部门共享信息，才能算是“全局”？没有一个明确的标准。
和高阶理论一样，如果我们定义“能产生意识的共享，就是全局共享”，那这个理论也会陷入循环论证，无法真正解释意识的产生。
第三个，信息整合理论。这个理论，是目前最被看好的意识理论之一，它的核心逻辑，就是围绕大脑的信息整合机制展开的。它的野心很大，试图以意识的现象特征为基础，构建一套几何式的公理，来解释意识的产生。
这个理论的核心观点是：任何一个系统，只要能产生一个非零的、不可约的整合信息的最大值，就足以诞生意识。说白了，就是只要一个系统（比如大脑）能把零散的信息，整合成为一个不可分割的整体，并且这个整合的程度达到一定的标准，意识就会出现。
我个人也觉得，信息整合理论，是解释意识起源最有可能的方向之一。但它也有一个争议点：大脑的信息整合过程，可能是混沌的、无序的，不一定存在一个统一的、标准的范式。而且，即便真的存在这样的范式，意识的诞生方式，也不一定就和这个理论提出的完全一样——毕竟，我们对大脑信息整合的了解，还远远不够。
第四个，再入和预测处理理论。这个理论的核心，是强调“自上而下”的信号，对意识感知的重要性。它认为，大脑（尤其是高级皮层），不需要依赖外界的刺激，只要对感知皮层内的局部信息进行“再处理”“再发生”，就足以产生意识。
这个理论，也脱胎于我们之前聊过的意识研究——比如，高级皮层自上而下的活动，更容易产生意识；意识存在延迟现象，这些都能被这个理论解释。
简单来说，这个理论认为，意识就是大脑对感官信息的“最佳猜测”——比如，你看到一个模糊的影子，大脑会根据自己的经验，猜测这个影子是什么，然后形成意识。这种“猜测”，就是大脑对局部信息进行再处理的结果，相当于大脑在“脑补”信息，从而产生意识。
除了这四大理论，还有一个理论的呼声也很高，那就是“注意力图式”理论。这个理论，是最机械化、最直白的一种解释，咱们重点聊聊。
这个理论的核心主张是：“注意力图式”，是大脑计算注意力过程和当前状态的一个简化模型。说白了，就是大脑会建立一个“简化版的注意力模型”，用来处理外界的刺激信息，从而产生意识。
根据这个理论，当我们“意识到某个东西”时，其实经历了三个步骤：
第一步，这个东西（比如手机）在大脑中被编码成一种表征，和其他的刺激表征（比如桌子、杯子）竞争大脑有限的处理资源——就像一群人在抢一个座位，谁能抢到，谁就能被大脑深度处理。
第二步，如果这个刺激（手机）赢得了竞争，就会被大脑深度处理，然后加入到“注意力图式”中。
第三步，“注意力图式”会选择性地提取这个刺激的一些基本特征，比如颜色、形状、位置，然后形成一个简化的模型——这个简化模型，就是我们对这个东西的意识。
其实我们平时的生活，就很能体现这个理论。比如，你看到一部手机，即使把手机拿走，你也能在脑海中构想出它的基本特征——黑色、长方形、手掌大小，这就是大脑中的“注意力图式”在发挥作用。虽然我们无法确定这个理论的正确性，但大脑处理工作记忆的方式，确实和这个理论描述的很像。
结合这五大理论，我们其实可以对意识的产生，有一个更清晰的推测：
首先，意识的核心是“信息整合”——高级皮层在处理不同分区初级皮层的信息时，会产生一个简化的模型，这个简化模型，可能就是意识形成的基础。
其次，这个整合过程，可能是通过某种特定的范式（比如数学关系）达成的；如果这个整合过程，超出了普通心理状态的范畴，就可能形成更高阶的意识（也就是高阶理论所说的元心理状态）。
最后，意识的产生，离不开注意力的参与——大脑会通过“注意力图式”，筛选和提取关键信息，避免信息过载，从而形成清晰、连贯的意识。
聊到这里，可能有人会问：既然意识是大脑的信息整合，那我们能不能通过技术手段，读取意识？能不能把意识上传到电脑里，实现“永生”？
首先，意识当然是可以通过技术手段读取的。无论是脑电波破译技术的突破，还是我们之前聊过的各种意识研究，都证明了这一点——我们已经能通过技术手段，读取大脑中的一些简单意识信息，比如“想动手指”“看到了红色”。
但目前，我们的能力还非常有限，只能读取一些简单的特征信息，想要读取整个意识，还非常困难。因为意识是一个复杂的、动态的信息整合过程，不是一堆固定的代码，想要完全读取，需要建立一个和大脑信息整合机制高度相似的模型。
不过也不用太悲观，哪怕我们永远无法完全搞清楚意识的真相，只要我们建立的模型，能无限接近意识的特征，我们未来读取的意识，就能无限接近我们的真实意识。比如，未来我们可能能通过技术，读取一个人的记忆、情绪、想法，虽然不能完全还原，但已经足够我们了解一个人的意识了。
但有一个问题，可能是我们永远无法解决的——意识上传。
从意识诞生的机制来看，意识是大脑多区域协同整合信息的结果，是大脑这个“硬件”和信息处理这个“软件”的结合体，它依赖于大脑的神经结构、神经振荡、信息传递，是一个动态的、实时的过程。
而我们目前的技术，只能复制信息，无法复制大脑的神经结构和动态的信息整合过程——就像我们能复制一篇文章的文字，但无法复制作者写这篇文章时的情绪、想法、思维过程。所以，意识上传，可能永远只是一种幻想，无法真正实现。
热门跟贴