电子化、智能化将是人类未来的生活基础和主流，这意味着脑科学，尤其是意识问题，将成为人类研究的核心。本书的新探索、新方法、新范式、新观点无疑会为将来脑科学发展开辟新疆土。

斯坦尼斯拉斯·迪昂的研究跨越神经科学、教育学、心理学、生物学，作为全世界极具影响力的认知神经科学家、欧洲神经科学领军人、“神经科学领域的诺贝尔奖”大脑奖得主，迪昂已超其导师、认知神经科学的创始人之一迈克尔·波斯纳，确立了自己在脑科学领域的大神级地位。

这本书适合所有奋战在一线的医疗技术人员、医生和人工智能技术专家，它可以帮助医疗人士对病人的意识情况做出诊断，让人工智能专家找到如何让AI拥有人类思维这一问题的答案。本书也适合任何与脑科学直接或间接相关的学科专业人士。对神经科学、实验心理学、教育学初学者来说，它是了解大脑很好的入门书籍，为读者提供了清晰可操作的意识实验范式，对这些学科的专家而言，本书呈现了一幅完整的现代意识研究拼图。对于乐于探索前沿知识的读者，他们可以从这些设计新奇、令人拍案叫绝的实验中锻炼科学思维与逻辑推理。

诺贝尔生理学或医学奖得主埃里克·坎德尔、世界领军神经科学家克里斯·弗里思、加州理工学院的生物学和工程学教授克里斯托弗·科赫、《华盛顿邮报》等盛赞。中科院院士、核物理学家、浙江大学教授唐孝威倾情作序，北京大学校务委员会委员周晓林、复旦大学生命科学学院退休教授顾凡及、浙江大学哲学系教授李恒威、果壳网CEO姬十三、苇草智酷创始合伙人段永朝盛赞推荐！

湛庐文化出品

除宇宙外，大脑是目前人类的头号未解之谜，宛若科学领域闪耀的王冠，而王冠上璀璨的明珠，要属人的意识，它令人着迷又深不可测。意识吸引了全世界科学领域的巨擘的目光，而脑科学家斯坦尼斯拉斯·迪昂从这些人里脱颖而出，他让意识探索从空想走向实践。如诺贝尔生理学或医学奖获得者埃里克· 坎德尔所说，迪昂开创的一系列意识实验，彻底改变了脑科学领域。

在《脑与意识》中，迪昂集结了意识与思维近20年来的前沿研究成果，用丰富、富有创新性的实验，将深奥难懂的脑科学知识，以大众看得懂的方式娓娓道来，发现了人类主观意识的客观标志，原来意识是“可见的”，掀起了脑科学的新篇章。

从我们感觉不到无意识讲到人人可察觉的主观思想，从意识的功能讲到意识的测量方法，从与植物人沟通讲到创造有意识的AI。本书对意识与思维背后的脑活动进行了重新定义、检验和阐释，探讨了意识在临床医疗和未来科技方面的潜在用途和进展，为读者打开了新思路。迪昂与同事提出的突破性理论“全脑神经工作空间”书中也进行了详细解释。

让我们跟随迪昂一同踏上旅程，探索人类思想、情感与意志背后那复杂而令人兴奋的真相。

斯坦尼斯拉斯 迪昂

全世界极具影响力的认知神经科学家之一，欧洲脑科学研究领域的领头人，世界脑科学领域大师级的人物。

虽然本科主修数学专业，但对神经科学抱有极大兴趣，继而跟随认知神经科学创始人乔治·米勒、转换生成语法理论创始人乔姆斯基、认知发展理论创始人皮亚杰三位大师的学生杰柯 梅勒学习。

2014年，与其他两位科学家共同获得有“神经科学界诺贝尔奖”之称的大脑奖（The Brain Prize）。该奖项在脑科学领域，地位极高、分量极重，显示了迪昂在神经科学领域过人的天赋和巨大影响力。

已在《自然》《科学》等杂志上发表300多篇文章；是数学认知领域公认的专家，作品《数感》被哈佛大学等用作专业教材。在《脑与阅读》一书中提出关于人类阅读能力的新理论，有力地驳斥了大脑具有无限学习能力的传统观点，在阅读方面取得的研究成果，对教育领域同样有重要的参考价值。在另一本佳作《脑与意识》中，迪昂总结了近20年来意识与思维领域的前沿研究成果，翻开了脑科学领域研究的新篇章。

[译者简介]

章熠

毕业于美国伊利诺伊大学心理学系。多年来一直参与斯坦尼斯拉斯 迪昂的国际合作项目研究。2016年，在法国国家健康与医学研究院认知神经影像组迪昂实验室实习，学习神经影像数据分析技术。

在学术期刊发表了多篇论文，并在美国教育研究学会年会（AERA）、第31届世界心理学大会（ICP）等国际会议上做过口头报告。

在本书中，迪昂院士通过严谨而科学的实验资料解释人类意识，揭示了主观意识现象的客观规律；还对梦、出体体验等意识现象及其背后的神经机制进行了阐述。本书内容深入浅出，娓娓道来，兼具科学性与可读性，能引发读者的阅读兴趣。读者能在不经意间学到意识科学的精髓。相信本书的出版将会促进我国关于意识的神经科学研究的发展。

——唐孝威

中国科学院院士、核物理学家、浙江大学教授

意识从何而来？亘古至今，这一问题迷人而深奥。迪昂的这部著作总结了近20年来人类对意识的探索，涵盖了经典的科学实验以及前沿的研究进展，为读者展现了一幅绚烂的意识画卷，是难得的佳作。译文忠于原著，行文流畅，得其精髓。无论是学界的研究者，还是大众读者，都能从本书中获得启发。

——周晓林

北京大学校务委员会委员、中国心理学会候任理事长、教育部长江学者特聘教授

《脑与意识》是我近年来读到过的有关意识问题的书中非常优秀的一本。此书好在以严格的实验观察到当人“意识到”某一刺激物出现时的脑活动变化，从而以实证的方法确定了这一意识现象涌现的某些必要条件，并据此提出了一种富有启发性的、有关意识的“全脑神经工作空间”假说。此外，本书语言生动，具有很强的可读性。一切对意识问题感兴趣的人，不论是否同意作者的所有观点，都应该仔细读一下这本书。

——顾凡及

复旦大学生命科学学院退休教授、《三磅宇宙与神奇心智》作者

迪昂提出的“全脑神经工作空间”理论可谓独树一帜，他对意识科学的所有基本问题都提出了自己独特的看法，包括意识是什么、意识的功能、意识的演化、意识的神经机制、意识与脑的关系、研究意识的方法等。尤其突出的是，他提出意识的神经基础在于出现“意识标志”。《脑与意识》言简意赅、内容丰富且意蕴深透，是一本见解新颖的力作。

——李恒威

浙江大学哲学系、语言与认知研究中心教授

我们每天都会思考、做梦、进行各种意识活动，这些绚丽多彩的意识火花是怎样从大脑千沟万壑的皮质上产生的呢？《脑与意识》这本书，就从一个基本的问题——“意识是什么”出发，步步深入，通过神经科学家的神奇实验，把我们曾经以为看不见的意识思维呈现在眼前。期待你与我一起踏上这场探索意识的奇妙旅程。

——姬十三

果壳网CEO、在行创始人

这是一本激动人心的佳作！脑与意识，无疑是21世纪认知科学领域非常令人着迷的核心问题。能把这一问题讲到专业凝练又生动有趣的水平，作为世界知名的认知神经科学家，斯坦尼斯拉斯·迪昂当之无愧。《脑与意识》为任何一位关注和深思人脑意识深层奥秘的人，提供了一流的指南。

——段永朝

苇草智酷创始合伙人、财讯传媒首席战略官

这是一部出色的作品……迪昂向读者介绍了关于意识的神经基础的复杂知识。对于想要在大脑中寻找心灵兴奋感的人来说，这本著作必不可少。

——克里斯·弗里思（Chris Frith）

伦敦大学教授、知名神经科学家

迪昂描绘了“意识”这一神秘谜团的蓝图……是一部雄心十足之作，一本奇妙的意识研究之书。

——《华盛顿邮报》

引言 寻找思维的物质基础

第1章 如何以科学方法研究意识

第2章 打开“黑箱”，探索无意识

第3章 意识有什么用

第4章 发现主观意识的客观标志

第5章 意识理论的构建和计算机模拟

第6章 将意识科学应用在临床

第7章 意识科学的未来：让人类意识不再孤独

注释与参考文献

致谢

译者后记

在拉斯科洞穴深处，穿过世界著名的拉斯科洞穴壁画，映入眼帘的是一个并不太出名的走廊——艾普斯（Apse）。在这些壁画中，由旧石器时代艺术家所创作的多彩的马群、鹿和公牛等跃然于上。在洞穴约20 米深的底端，一头受伤的水牛和一头犀牛旁躺着一个在古代艺术作品中少见的人类形象。画中的人平躺在地上，手心朝上，手臂伸展。在他旁边有一只鸟站在树枝上，旁边还有一把断了的矛，可能是用来给水牛开膛破肚的，因为水牛的肠子都流出来了。

显然，画作中的人是一名男性，因为他的阴茎勃起了。根据睡眠学家米歇尔·茹韦（Michel Jouvet）的说法，这幅图画的是一个做梦人和他正在做的梦。正如茹韦和他的团队发现的那样，梦主要在睡眠的特定阶段中产生。然而，他们认为这是“矛盾”的：因为这个阶段并不像睡眠，大脑在这一阶段几乎和清醒时同样活跃，而且眼球不断地转动。这一阶段也永远伴随着男性勃起的现象，即使梦境中没有任何关于性的内容。尽管这种怪异的生理现象直到20 世纪才被科学家知晓，但茹韦机敏地洞见到，我们的祖先很轻易地注意到了这件事。那只鸟似乎是对于做梦者灵魂的极为自然的比喻：在梦中，思想像鸟一样自由地飞向远方和远古。

如果不是因为各种形式文化的艺术作品和文字符号中都反复出现睡眠、鸟、灵魂和勃起等物象，这个想法可能会显得很荒谬。在古埃及，一个人头鸟，经常画着一个勃起的阴茎，象征着非物质灵魂巴（Ba）。据说，在每个人身体里都存在着永生的巴，在人死后就升天寻找极乐世界。对奥西里斯神（Osiris）惯常的描述内容和艾普斯走廊里的画像惊人地相似，也是一个人躺在地上，阴茎勃起，猫头鹰伊西斯（Isis）在此人身体上方盘旋，并用他的精子产生荷鲁斯（Horus）。在印度圣文《奥义书》（Upanishads）中，灵魂也被描述为一只鸽子，在死的时候飞走，并能以灵魂的形态飞回来。几个世纪之后，这些鸽子和其他白翅膀的鸟被看作基督教中灵魂的象征，也就是圣灵和来访的天使。从埃及文化中象征着重生的凤凰，到将灵魂注入新生儿并且在人死后将灵魂带走的芬兰灵魂鸟（Finnish Sielulintu），这些飞翔的灵魂都是个体心智的普遍隐喻。

在关于鸟的寓言背后隐含着一种直觉判断，即承载思维的物质与组成身体的普通物质迥然不同。在梦中，当身体静止时，思想却飞到遥远的记忆与想象王国。会不会有一种更好的证据能证明心智活动不能还原为物质世界的活动？能否证明心智是由不同的物质组成的？自由飞翔的意识是如何从我们质朴的脑中产生的呢？

界定“意识通达”

在过去的20年里，认知科学、神经生理学和脑成像领域对意识发起了一次有力的实证进攻。结果，关于意识的问题不再仅止步于推测，而转变成为新颖的实验问题。

在这本书中，我会详细地介绍那些使这个哲学之谜变成实验现象的方法。有三个基本元素促成了这个转变：对意识更精确的定义；可以对意识进行实验操作的发现；重新重视对主观现象的研究。

正如我们每天所使用的那样，“意识”一词承载了不清晰的意义，包含了许许多多复杂的现象。我们先要做的就是要厘清这种状态。我们必须将这一主题缩小到确定的一点，这样才可以进行精确的实验。正如我们所看到的，当代意识科学区分了三个zui小化概念：警觉——觉醒的状态，在清醒或睡着时发生变化；注意——将大脑的资源集中在特定信息上；意识通达——有一些受到关注的信息会进入意识，并且可以向他人传达。

在本书中，我将证明，真正可以算作意识的是意识通达，因为一般而言，醒着的时候，我们决定要关注的点都可能成为意识，所以仅仅有警觉或注意都是不够的。当我们完全清醒专注时，有的情况下能够向他人描述对所看到物体的知觉，有的情况下却不能，可能是因为物体太暗或者一闪而过而无法辨别。前一种情况下，可以说我们完成了“意识通达”，而后一种情况下则不能。但我们也注意到，大脑可能无意识地对信息进行了加工。

在新的意识科学中，意识通达是一个明确界定的现象，区别于警觉和注意，而且也很容易在实验中进行研究。现在，我们知道许多种方法，能够使刺激在察觉与未察觉以及看得见与看不见之间变化，以探索这种变化是如何在大脑中发生的。

意识通达也是通往形式更复杂的意识体验的途径。在日常语言中，经常将意识和自我感觉融合：大脑是如何形成观点的？是通过一个“我”从某一有利的视角来观察周围的环境吗？意识也具有递归性：“我”可以审视自己，评价自己的表现，甚至意识到自己不知道某些东西。令人欣喜的是，即使是意识的这种高级含义也可以通过实验来验证。在我们的实验室里，我们学会了如何量化“我”关于外部环境以及自身的感觉和报告。我们甚至可以操纵自我的感觉，使人们可以躺在磁共振成像仪中产生出体体验。

一些哲学家仍然认为，以上这些观点还不足以解决意识这个问题。他们认为问题的核心在于意识的另一种感觉，即“现象意识”。这是在每个人身上都存在的一种直观感受，是我们的内部体验所独有的属性，比如我们可以感受牙的剧烈疼痛，或者新鲜绿叶无可比拟的绿。这些哲学家强调，这种内部属性永远不会还原为神经元层面的科学描述。本质上，他们的这种观点是个人的，带有强烈的主观性，所以他们拒绝和其他人进行详细的交流。我否认他们的这种做法，并且认为“现象意识”不同于“意识通达”这个观点具有强烈的误导性，会滑向二元论。为了证明这一点，我们应该从简单的开始，先研究“意识通达”。一旦我们能辨别任何感觉信息是如何进入大脑并被报告出来的，那么因无法形容内部体验所带来的无法解决的问题就消失了。

看得见VS看不见

意识通达从表面上看很平常：我们看着一个物体，似乎立刻就知道了它的形状、颜色和性质。然而，在意识知觉的背后却蕴含着涉及数十亿神经元的精致而复杂的大脑活动，当这些活动持续半秒后意识才会涌现出来。我们该如何解析这一长串的连锁反应？我们该如何辨别哪一部分是纯粹的无意识和自动程序，哪一部分又使我们产生了看见物体的有意识的感觉？

这就是现代意识科学的第二个元素介入的地方，我们现在可以通过实验的方法来探究意识知觉的机制。在过去的20 年中，认知科学家找到了非常多的方法来操纵意识。即使实验设计中的微小改动也会使我们看得见或看不见某一物体。我们可以非常容易地让词语一闪而过，使得被试根本不会注意到。我们也可以创造一个精心布置的视觉场景，其中有一样东西使被试始终看不见，因为别的东西总比这一件更能够赢得你意识知觉的关注。我们也可以像所有魔术师都知道的那样干扰你的注意：如果将观察者的注意转移到别处，即使特别明显的手势也不会被察觉。我们甚至可以让你的大脑变魔术：两张不同的图像同时展现给你的双眼，但大脑会自发地让你先看一幅图，然后再看另一幅图，而不是两幅图同时看。

可以看到的图像会进入意识，而没有看到的图像则消失在无意识的虚无中。它们两者可能只是在输入时有微小的差别，但是在大脑内部，这种差别一定会被放大，因为你总是只能说出其中一种图像，却说不出另一种。要确切地探明这些放大过程发生在大脑的何处以及何时，是新的意识科学的目标。

打开原来认为无法达到的意识神殿大门的关键，是创设一个能zui小程度地对比意识知觉和无意识知觉的实验策略。这些年来，我们发现了许多匹配得很好的对比实验，其中一种实验条件导致产生意识知觉，另一种条件却没有。令人畏惧的意识问题也就这样简化为实验问题——破解大脑能够分辨两种实验刺激的机制，这就变成了一个更容易驾驭的问题。

寻找意识思维的标志

关注意识通达、操纵意识知觉、仔细记录内省这三个要素将意识的研究转化为普通的实验科学。我们可以深入地探讨，对于一张有人说没看到的图像，大脑在多大程度上已经对它进行了加工。正如我们将会了解到的，在我们有意识的头脑中，发生了大量的无意识加工。使用阈下图片的研究提供了一个研究大脑意识体验机制的强大平台。现代脑成像技术提供了研究无意识刺激能在脑中传递多远、在哪儿停止的手段，于是定义了什么样的神经活动仅仅与意识加工有关。

15年来，我的研究团队几乎运用了每一种可利用的工具，从功能性磁共振成像到脑磁图，甚至在人脑中植入电极，来试图弄清意识的基础。像世界上许多其他实验室那样，我们的实验室从事这项系统的实验研究，目的是探寻只有在人有意识体验的时候才产生的脑活动模式，也就是我所声称的“意识标志”。我们的研究很成功。在一次又一次的实验中，反复出现这些标志，在人意识到一张图片、一个单词、一个数字或者一种声音后，脑的几个标志性的区域活动发生了巨大的变化。这些标志相对很稳定，而且能够从多种视觉、听觉、触觉和意识刺激中观测到。

通过实验发现人脑中可被重复观测到的意识标志只是开始。我们也需要理论依据，需要弄清这些标志是如何产生的，它们为什么标志了意识的存在，为什么脑只有在某些状态下才会产生内在的意识体验。迄今，还没有一个科学家能说自己解决了这些问题，但是我们确实拥有了一些比较好的而且能够验证的假说。我和同事阐述了一个被我们称为“全脑神经工作空间”的理论。我们提出，意识是全脑皮层内部的信息传递，即意识从神经网络中产生，而神经网络存在的原因就是脑中有大量分享相关信息的活动。哲学家丹尼尔·丹尼特（Daniel Dennett）贴切地把这个思想称为“脑中的声望”（fame in the brain）。由于全脑神经工作空间的存在，我们可以长时间地保留那些给我们留下深刻印象的想法，并能够在未来计划中运用它们，不论我们想保留多久，也不管未来计划是什么。于是，意识在脑的计算经济中有了准确的定位，它选择、放大并传播重要的想法。

那么哪些回路与意识的传播功能有关呢？我们认为，一组特殊的神经元负责在脑中传递意识信息，这些细胞身型巨大，很长的轴突在大脑皮层上纵横交错，将皮层连为一个整体。对这个结构的计算机模拟重复了我们的主要实验成果。当足够多的脑区一致认为刚收到的感觉信息很重要时，它们就会同步形成一个大尺度的全脑交流系统。一大片神经网络瞬间被高度激活，而这种激活的本质则解释了我们实验中所得到的意识标志。

尽管无意识加工也能够进行得很深入，但是意识通达则增加了另外一层功能。意识的传播功能使我们能够执行独特而强大的活动。全脑神经工作空间打开了一个内部的思维实验空间站，纯粹的思维运算可以完全与外部世界脱离。所以，脑中可以长期储存重要的信息。我们可以将信息传给其他思维过程，于是就有了笛卡尔所寻找的“灵活的脑”。当信息变成有意识的时候，脑就能对其进行一系列任意长度的运算。虽然不再以本能的方式来加工这些信息，却能够随心所欲地反复斟酌和调整。多亏了与语言区的连接，我们能够将思想告诉他人。

与全脑神经工作空间同样重要的就是其自主性。近期的研究表明，脑是强烈的自发性活动的根源。脑中一直充斥着各种脑内部而不是外部产生的全脑活动模式，一部分由神经元的独特性能产生，另一部分则是随机形式的自我激活。结果恰恰与笛卡尔将人的身体和脑比作风琴的类比相反，我们的全脑神经工作空间并不是以一种“输入- 输出”的形式来运作的，在刺激的作用下才会产生结果。相反，即使在完全的黑暗中，大脑也在不断地传递全脑的神经活动模式，产生威廉·詹姆斯所说的“意识流”。这是一种不间断的、没有什么联系的思绪，主要由我们当前的目标所塑造，只偶尔从感觉中寻找信息。笛卡尔无法想象出这样一种机器—它不断产生意图、思维和计划来塑造我们的行为。我认为，这种理论的结果是将脑看作一台拥有自由意志的机器，这种机器解决了笛卡尔的挑战，并开始看起来好像是一个很好的意识模型了。

开启意识探索之门

唐孝威

中国科学院院士

核物理学家

浙江大学教授

《脑与意识》是法国著名认知神经科学家斯坦尼斯拉斯·迪昂的重要著作，其法文版曾于2014年被法国《阅读》杂志评为优秀科学书籍。迪昂是法国科学院院士、比利时皇家科学和艺术院院士、美国科学院外籍院士，2014年获得有“神经科学界诺贝尔奖”之称的大脑奖。长期以来，他一直从事对意识、阅读、数学认知加工等人脑复杂的高级认知活动的研究，在《科学》《自然》等世界著名学术期刊上发表了300余篇论文。我和他有过学术交流，对《脑与意识》一书的内容进行过深入讨论。

迪昂院士在回顾意识研究历史进程的基础上提出了自己独特的观点。千百年来，人类的意识现象引起了众多哲学家、心理学家和神经科学家的广泛兴趣与深入思考。其中，法国哲学家笛卡尔提出的二元论思想影响十分广泛，他认为：脑的意识活动并不遵循物理规律，意识不是由物质组成的。这个理念在当代受到广泛的批判，但迪昂院士从历史角度给予了正确评价，他认为笛卡尔的思想在当时十分先进，这是人类首次综合运用生物学的知识与理论对人脑机制进行深入分析。但迪昂院士又进一步指出，笛卡尔的机械模型无法解释人脑的高级功能，例如用语言表达思想的能力和灵活的推理能力，而这些问题是当代意识科学的核心。

由于研究方法与研究手段的突破，意识研究克服重重困难，才成为当今科学的前沿热点。早在19世纪后期，心理学研究者就试图用实验方法来研究意识问题，但由于意识研究十分复杂，尤其是其主观性使客观实验无法进行，因此，20世纪大部分时间里，实验心理学研究者不仅回避意识的实验研究，甚至根本不提“意识”和“无意识”这些词，意识研究成为心理学禁忌。直到20世纪80年代末，主观意识才成为神经科学的前沿研究课题。迪昂院士把这一转变归功于以下三个方面的进步：（1）研究者对意识的定义更精确；（2）主观意识问题可进行客观实验操作；（3）学界开始重视对主观现象的科学研究。

迪昂院士区分了意识研究中的三个重要概念：警觉、注意、意识通达。他指出，真正可算作意识的是意识通达，因为人在清醒时关注的对象才能成为意识的内容，而仅有警觉和注意是不够的。意识通达是一种可以进行实验研究的、界定明确的现象，同时也是通往形式更复杂的意识体验的途径。

书中更精彩的地方是，迪昂院士系统地总结了包括自己的研究团队在内的当代神经科学家们，运用功能性磁共振成像技术与方法来探索“意识标志”的系列研究。这些研究不仅大大地拓展了我们在意识研究领域的知识，更为重要的是，这些知识已运用于对处于昏迷状态、植物人状态、zui小意识状态的患者和闭锁综合征患者的意识状态的探索与治疗。其中一个较为有名的例子是法国时尚杂志《世界时装之苑》的主编让-多米尼克·博比，他在中风后成为闭锁综合征患者。他的畅销书《潜水钟与蝴蝶》采用一种独特的方式完成——助手逐个报出字母，他通过眨眼来确定想要的字母。博比通过20万次的眨眼，叙述了一个闭锁综合征患者破碎而美丽的心灵。

在本书中，迪昂院士通过严谨而科学的实验资料解释人类意识，揭示了主观意识现象的客观规律；还对梦、出体体验等意识现象及其背后的神经机制进行了阐述。本书内容深入浅出，娓娓道来，兼具科学性与可读性，能引发读者的阅读兴趣。读者能在不经意间学到意识科学的精髓。

本书的译者章熠毕业于美国伊利诺伊大学香槟分校心理学系，在法国国家健康与医学研究院（INSERM）迪昂的实验室学习过，多年来一直参与迪昂的合作研究项目。多年的留学和研究经历及对脑与认知科学研究的热爱，使他很好地领会并理解了书中的内容，译文也通顺流畅。本书的校译者周加仙研究员在翻译和校译脑与认知科学的学术著作方面经验丰富。相信本书的出版将会促进我国关于意识的神经科学研究的发展。