从出生那一刻起，仿佛石器时代的人的婴儿见到20世纪的母亲，婴儿便会体会到一种强烈的力量——爱，他们的父母以及他们父母的父母也一样。这股力量会摧毁孩子的大部分潜力，但能让孩子更好地成长。
——R.D.莱恩（R.D.Laing）
我们是否生来就知道如何应对周围的环境？说人在出生时就被设定了某种特定的反应方式似乎很荒谬，但众所周知，对某些行为来说的确如此。我们稍后会了解到，人的大多数行为都是被设定好的，当然，我们可能没有意识到这一点。对新生儿来说，反射行为是他们应对外部环境的最初反应，如刚孵化的小鸟张开嘴觅食，新生的小马驹站着奔跑，人类婴儿转头吃奶。但更复杂的行为呢？也是被预设好的吗？
若干年前，生物学家康拉德·洛伦茨（KonradLorenz）表示，幼鹅在孵化后会跟随它们看到的第一个大型移动物体。这种印记的产生有严格的窗口期。对幼鹅而言，这一窗口期就是孵化后的24小时，之后印记回路就会永久固定。幼鹅通常会在母鹅身上留下印记，因为母鹅是它们遇到的第一个大型移动物体，但只要是移动的物体，幼鹅都会留下印记。后来，洛伦兹展示了幼鹅是如何在汽车、同性成年鹅、洛伦兹甚至轻型飞机上留下印记的。印记对象是成人生活中配偶选择的基础，因此这是预设行为导致多年后出现特定行为的一个例子。印记可以通过双向方式起作用，因此父母也会在子女身上留下印记。例如，母羊在小羊出生后的最初几小时内就会留下气味印记。
20世纪50年代，哈利·哈洛（HarryHarlow）所做的一组实验表明，幼猴天生就对母亲应该是什么样子有一种预期。如今，从伦理角度看，这些实验不太可能获得批准。幼猴在面对由光秃秃的铁线框架构成的“母亲”和有布覆盖的线框“母亲”时，选择了拥抱后者，即使前者身上有牛奶而后者没有。布提供的舒适胜过吃东西带来的舒适性。人类的一些反应也是天生的。在人类和猴子身上进行的实验表明，即使之前没有接触过这类事物，他们对蛇或突然靠近的大型物体（若隐若现）也会产生一种自动的恐惧反应。
我们似乎生来就有一些固有的行为和反应，有些人把这称为族生记忆，即编程到物种的神经系统的记忆。这种记忆不是通过学习产生的，而是通过自然选择和进化收集起来的，因此我们生来就会一些知识。据推测，这意味着从一开始这种行为的神经回路就连接了起来，像学过这种行为一样。另一种不那么极端的说法是，正是这种固有的行为和反应将脑设计成现在这样的。脑的每个部分具有以特定方式对特定事物做出反应的倾向，但经验决定了反应的细节。
【原始反射】
婴儿一出生就有固定的反射。抚摸宝宝的脸颊，他们会转动脑袋、动嘴巴，准备吮吸，这就是觅食反射。让婴儿站起来，他们的双脚会以反重力反射的方式推地面。把他们的脚轻轻推到台阶上，他们就会站起来。把手指放在他们的手上，他们就会紧紧抓住你。即使是在水中，婴儿也有潜水反射，他们会放慢心脏跳动速度并避免呼吸，直到安全为止。
这些原始反射到底是怎么回事？随着发育，原始反射会受到额叶的抑制，所以当人成年时，原始反射就基本上消失了（不过在很多研究中，高达20%的成年人仍然有某种原始反射）。
例如，由于卒中而导致额叶损伤，我们可以通过神经系统检查来揭开原始反射的面纱。对神经系统正常的成年人来说，划伤脚底外侧会导致大脚趾向下。而对额叶损伤的人来说，反而会先产生反重力退缩反射（巴宾斯基征），大脚趾向上翘。再比如抚摸脸颊，随后会产生觅食反射；轻拍嘴唇，嘴唇就会撅起，准备吮吸；用手指用力拍打手掌，抓握反射会阻止手指放松。
潜水反射不受额叶的抑制，因此在正常成年人中仍然存在。有些人心跳异常快，让他们把脸放在一盆冷水中，其潜水反射就会被唤起，继而会减慢心跳速度，纠正异常的心率；即使他们把脸露出水面，其心率也会保持正常。
怎样习得恰当的行为
在特定情况下，什么是正常行为取决于人所处的社会和文化，有时还取决于人的年龄、性别和社会地位。尽管社会规则似乎很繁杂，但大多数人在大多数时候是否都在说对的话、做对的事呢？
在控制行为方面，额叶起着最重要的作用。当然，这并不是说脑的其他部分没有用，而是说我们只有正确地感知世界才能做出正确的反应。例如，如果在没有威胁的地方“看到”威胁，或者没有意识到真正的威胁，那么无论额叶功能多好，我们的行为都将会失当。额叶是脑中最大的部分，但相对来说却被研究者忽视了，因为额叶损伤往往会导致一些非常微妙和难以测量的问题，比如人格变化。
额叶还参与语言输出、眼球运动控制、动作的制订和计划。接下来，我们将对额叶中控制行为和社交技能的部分（额叶最前面）以及控制思维的部分（多位于侧面）进行详细解读。
如何理解他人和外部世界
任何傻瓜都会说真话，但只有会觉察世事的人才会说谎。
——塞缪尔·巴特勒
掌握社交技能需要拥有理解他人的能力。动物通常会用身体姿势向对方发出信号。当某只动物表现出某种行为时，另一只动物会对这种行为做出反应。对多数动物来说，这是一种自动的反应，不需要学习，就像一个人会对另一个人的微笑回以微笑一样。人类不仅会对他人的行为自动做出反应，还会对彼此的精神状态做出反应。我们往往会为他人的信念、欲望、知识和意图建立一个模型并对此做出反应，而非对他人的行为做出反应。我们根据内在心理模型来解释他人的行为，因此，不同的人对处于不同状况下的相同行为会产生不同的解释和反应。这一过程缓慢而艰难，到十几岁时才能达到成熟状态。建立他人心智模型的能力意味着我们必须能够理解心智的概念。这就是心理理论，它是社会技能心理学研究的基石。没有它，我们就无法与他人共情。无论在何种关于自我意识的探讨中，这一理论都至关重要，因此，心理的概念也适用于我们自己的思想。
人类是高度社会化的：这些技能非常复杂，需要大量的脑力。脑需要发展出一种技能，随着发育，这一技能也会发生变化。额叶的生长、变化和成熟，与我们世界观和社会技能的发展是完全一致的。现在，让我们来了解一下我们在构建外部世界心理模型的各个阶段。
感知运动阶段（0～2岁）
婴儿的额叶很小，这意味着在这一阶段的孩子对社交技能的需求非常小。这就是感知运动阶段，是我们从出生到两岁左右对外部世界的认识阶段。一个重要理念是，外部世界是独立于我们自身的。感知运动阶段的主要特点是眼见为实。这一阶段的孩子不太能理解他看不到的物体可能仍然存在这件事，通过隐藏他们想要的和正在寻找的东西，就能很容易证明这一点。知道隐藏的物体仍然存在这一点出现在婴儿大约9个月时，这也是智力的一次飞跃。我们也因此培养了一种认同感，并开始有意识地做一些动作，如刻意摇动拨浪鼓以发出噪声。
前运算阶段（2～7岁）
处于前运算阶段的儿童不容易理解抽象概念，但是他们开始理解具体的物理概念，如形状或颜色，并用图像和语言来表征世界。站在他人的角度进行思考对他们而言并不简单，因为他们还没有形成心理理论。他们的世界观是以自我为中心的——世界围绕着他们转。
当被要求对客体进行分类时，此阶段的孩子会以某单一特征进行分组。例如，给他们一些形状和颜色各异的小块，他们会将它们分成颜色相同的小块（无论形状如何），或形状相同的小块（无论颜色如何）。它们不会收集颜色和形状都相同的小块，如所有红色的方块，因为他们还不能理解事物的多重属性概念，也不能理解某一更大集合的一小部分的概念。
具体运算阶段（7～11岁）
当孩子成长到大约11岁的发展阶段，他们会学着用合乎逻辑的方式进行思考，主要针对具体的对象。他们也开始明白他人可能有不同的观点。这是他们发展心理理论的第一个阶段，因此慢慢变得不那么以自我为中心。这一点可以通过以下例子来证明：向孩子展示一个场景并要求他们向另一个人描述这一场景。在接受另一个人的观点之前，孩子们总是会按自己所看到的场景进行描述，而有心理理论能力的孩子会正确描述对方看到的场景。在没有他人概念的情况下可能拥有自我概念，这听起来似乎很奇怪，但是我们谈论的是，自己的心理概念与他人的心理的对比，而不是谈论自己和他人作为对象的概念。
在这一阶段，孩子的智力也有了很大的飞跃。他们发现，即使以某种方式操纵客体，其周围客体的属性也保持不变。这就是所谓的性质守恒（conservationofproperty），一个经典的例子是体积守恒实验：给孩子展示一只装有橙汁的矮胖玻璃杯，然后将其中的橙汁倒入一只瘦高的玻璃杯中。当被问及哪只杯子里的橙汁多时，处于这一阶段的孩子已经意识到橙汁的量没有变化，早期阶段的孩子则认为较高的杯子里的橙汁较多，即认为果汁的性质可以改变，并且由物体周围的环境决定。这对成年人来说似乎不成问题，但需要对客体7种不同属性的理解有重大飞跃，这7种不同属性包括数量（number）、长度（length）、液体（liquid）、质量（mass）、重量（weight）、面积（area）和体积（volume）。
要理解客体的属性可能保持不变，我们需要明白3种理念。第一种，如果不从材料中添加或取走任何东西（“特性”的概念），材料将保持不变。第二种，某一维度的变化可以由另一维度的变化来补偿。第三种，如果反过来执行这些步骤，就可以撤销更改。
形式运算阶段（11岁及以后）
这是心智发展的最后阶段，如果能达到，可能会在11岁左右实现。在这一阶段的早期，存在自我中心的回归现象，这可能是由对青春期的回应而产生的脑神经通路的变化引起的，其最终会消失。在这一阶段，人们可以思考抽象的事物，可以用一种更科学的方式理解外部世界，可以系统地创造和测试各种想法，并能够思考未来。这是人们对观念问题产生兴趣的阶段。人们可以更容易地理解数学问题，并且以更符合逻辑的方式进行推理。人们可以构建一个与现实世界有不同属性的抽象模型，并对其进行测试以获得问题的答案。例如，人们可以问如下问题：“如果雨向上会怎么样？”“如果我们有鳃会发生什么？”“如果草是粉红色的会怎么样？”在工业化国家，只有约1/3的高中毕业生会认真思考，许多人在整个成年期从未进行过认真的思考。我们从未思考过，因为我们似乎并不需要思考这样的问题。
皮亚杰认为，生理发展会自动推动人从一个发展阶段发展到下一个阶段。目前的证据表明，生理成熟不仅是进步的必要条件，孩子还必须处于合适的环境中，形式运算阶段的孩子尤其如此，而这就需要相当高水平且具有挑战性的正规教育。当然，也存在其他因素推动他们经过这些阶段。根据以往的经验，心理模型已经受到很大的挑战，因此需要另一组概念。
进化心理学与本能：与生俱来的反应与行为倾向
我们在本章一开头曾提出一个问题，是否有先天行为。接下来，我们将尝试理解这样预设的方式是否能够解释我们的所思所为。
人类的各种表情得到了广泛的理解，即使是天生失明的人也会做出适当的表情，尽管他们从未见过。每个人都会因快乐而笑，因痛苦而哭。为什么很多人害怕蜘蛛、恐高或当众演讲？为什么我们在互动之前要互相问候？为什么有的人会为陌生人冒生命危险？为了回答这些问题，就不得不提进化心理学，这是一种理论体系，可以通过将人们的思想和行为看作一组由进化形成的反应来回答以上问题，因为它们在史前时期就已经很有用处了。
大多数人认为动物是受本能支配的，但是人类可以超越本能：除了一些基本本能，如饥饿或口渴，我们可以选择做什么及如何做。但是这很有可能不是真的——也许我们比其他动物拥有更多的本能，因为我们日常的大部分决策都是在潜意识中进行的，而大部分过程可能比其他动物的复杂得多。一般情况下，只有经过仔细加工的信息才能引起我们的注意。我们可以保持平衡，可以做面部表情，可以不用思考就呼吸。如果愿意，我们还可以改变这些行为；但是如果我们任由其发生，它们就会自动发生。脑的神经回路会精细地处理每一种感觉（本书后面将会提及）。看似单一的感觉，实际上是一种综合性的且作为一种准备被理解和体验的实体呈现给意识。例如，触觉实际上是轻触、联合位置、压力、疼痛、温度、伸展及许多感觉的混合。这些初始感觉甚至也被用来产生更高级的感觉，然后结合起来给出统一的感觉。
【如果不需要脑，那就吃了它……】
海鞘最初是一种幼虫，它们的脑神经节（相当于一个非常原始的脑）控制着运动，而内脏神经节（相当于一个非常原始的自主神经系统）控制着消化。一旦找到一块好的岩石，它们就会永久附着在上面，然后消化自己的脑神经节。脑的主要作用是让动物有目的地移动，而对海鞘来说，一旦安顿下来，脑就成了它们的包袱。
就像钉钉子时用锤子比电锯更有效一样，我们需要专门解决某些特定问题的神经回路。进化心理学把脑看作一组微型计算机，每台计算机都是为解决自身问题而设计的，如从眼睛中提取信息，从耳朵周围的空气振动中处理信息，选择性伴侣，以及选择吃什么，等等。拥有这样专门化的路径可以使我们更快速、更好地应对外部世界。
心智的多面性：人类的推理本能
计算机科学解决问题有两种方式。第一种是设计一套通用规则，如概率论，它适用于纸牌、骰子、量子物理和遗传学；或微积分，用于河流航行、重力、人口增长和放射性衰变等。问题的内容无关紧要，重要的是属性。第二种是使用大量的特定假设和假定知识。由于问题内容是设计解决方案的关键，因此该方法不易推广。我们可以看到，所有通过进化来设计解决方案的问题都是这种内容依赖型的。在人类行为中有大量的证据可以证明这一点。
这表明，即使在发育的早期，婴儿也已经拥有了“假设”思维。虽然人们可能会说，出生几个月后发生的反应是后天习得的，但实验可以证明事实并非如此。一些能力在出生时不存在并不意味着它们是被习得的。我们刚出生时没有牙齿，但这并不意味着我们“习得”了“拥有”牙齿。由于这些与生俱来的假设能力，幼儿很聪明，能够快速了解周围的环境。猜测他人想法的能力（心理理论）在人类的发展中尤为重要。尽管刚学步的孩子还没有能力设想出别人的想法，但是实验表明，他们可以通过眼球运动和注视方向来理解他人的信念或想法。
我们常常嘲笑本能，认为它们好像与逻辑背道而驰，在某种意义上可以这么讲。逻辑系统可以用于解决任何问题，本能针对的则只是特定问题。不过，从另一个角度来看，这反而成了我们的一种优势，因为我们有大量特定的解决问题的通路，每个通路的设计都是用来提取信息并找到不可避免的问题的解决方案的。换句话说，我们生来就有学习和推理的本能。
人类被视为高等动物，本能被进化抹去，被理性思维支配，但学习和推理是我们的本能。我们可以很容易地将它们运用起来，就像鸟儿可以飞翔，猫可以捕猎一样。儿童时期形成的学习和推理通路具有本能的所有特性：专门处理特殊的问题，所有人都能可靠地、可预见地、自动地发展；不需要意识的参与和指令，不需要意识到潜在逻辑。这与一般的智能思考或行为能力完全不同。事实上，对我们的行为和目前的样子进行思考，进化心理学是一种不错的方式。而在哲学层面，这一方式还能让我们质疑：我们认为自己知道或所做的事情中，有多少是与生俱来的，而非依靠自由意志的？
【检测作弊的程序】
著名的进化心理学家勒达·科斯米德斯（LedaCosmides）和约翰·托比（JohnTooby）的研究表明，我们有特定的推理本能，可以在社会环境中发现作弊现象。为了证明这一点，他们使用了华生选择任务进行实验，这是一种“如果A，那么B”的逻辑测试。例如，有人告诉我们“如果有人去波士顿，那么他们会乘地铁”。然后我们拿到四张卡片，代表四个人的行为（每张卡片上有一个人）。卡片的一面是他们的目的地，另一面是他们使用的交通工具。我们只能看到一面。我们需要通过出示最低卡片数来验证“如果有人去波士顿，那么他们会乘地铁”这句话。请看下面这个例子：四张卡片上写着“波士顿”“阿灵顿”“地铁”“出租车”。
哪张卡片翻过来才能证明这句话是对的？这些类型的测试并不直观，只有大约25%的人第一次选择就是正确的。答案是两张牌：“波士顿”（因为如果另一面不是“地铁”，那么陈述是假的）和“出租车”（因为如果另一面真的是“波士顿”，那么陈述是假的）。
科斯米德斯和托比随后将测试语句改为描述，在这些情况下，社会环境的类型可能存在作弊现象：“如果你要吃饼干，那么你必须先整理床铺。”四张卡片上有关于人们行为的陈述，包括他们吃了什么以及他们先做了什么。测试内容基本相同，但内容不同。在这种情况下，超过80%的人第一次就能回答正确。不管文化如何，自发的、没有明显先入为主的想法就发生了，似乎答案“突然出现”在他们脑中。这有力地论证了一个专门用于检测社会情境中作弊的路径，而不是解决“如果A，那么B”类型语句的通用逻辑路径，这些语句内容本身对他们而言并无任何生存优势。
心理学家斯坦利·米尔格拉姆（StanleyMilgram）(4)曾说过：
很大一部分人做别人要求的事时，不管行为的内容如何，只要认为命令来自合法权威，他们就不会觉得良心不安……这也许是我们研究中最基本的一个教训：普通人，简单地做他们的工作，即便没有任何特别的敌意，也可以成为破坏性过程中可怕的代理人。
米尔格拉姆进行了一系列卓越而有争议性的实验，结果表明，我们都盲目服从权威，只有少数人会说“不”。
这个实验要求“老师”为“学生”读一组单词，然后“学生”复读一遍。如果“学生”犯了错误，“老师”就得电击“学生”，每次犯错都会增加电压。
“老师”不知道的是，屏幕另一边的“学生”，也就是那位看起来很友好的普通“被试”，其实是一位演员，并不是真的被试。该研究的目的是让“学生”以有计划的方式犯错，接受越来越严重的电击。每次被电击，“学生”都会痛苦地尖叫和挣扎。如果“老师”质疑实验，实验者会说“请继续”。实验前“老师”会接受一次真正的45V的电击，让他亲身体验被电击多么痛苦。
该实验的视频片段显示，虽然那些按下电击开关的人往往非常痛苦，泪流满面，不愿意继续对“学生”施加痛苦，但他们仍然会服从权威而继续施加电击。平淡无奇的一句“请继续”通常就足够了，尽管电击令人非常痛苦，但“老师”们仍然会按下按钮。
这项研究表明，普通人也可以做出曾被认为只有虐待狂怪物才可能做出的残忍行为。2/3的被试被归类为“听话”，他们来自各个阶层，如工人阶层、管理阶层和白领阶层，且男女都有。在电压达到300V之前没有人停止电击，65%的人按下了明显致命的代表450V的开关。女性和男性同样听话，不过女性往往更容易紧张。这些实验以不同形式、并在不同地区得到重复测试，结果都类似。
米尔格拉姆说道：“我观察到，一个成熟且一开始泰然自若的商人，微笑着自信地走进实验室。20分钟内，他变成了一个叽叽喳喳、口吃的傀儡，很快就要崩溃。他不停地扯耳垂，扭掰双手。他一度用拳头敲击前额，咕哝着说‘我们停下来吧’。然而，他仍然对实验者的每句话都做出回应，并一直遵守到最后。”
章末总结
1让·皮亚杰首次研究并描述了我们在构建外部世界心理模型时经历的各个阶段。
·感知运动阶段（0～2岁）：这个阶段的主要特点是眼见为实；
·前运算阶段（2～7岁）：这个阶段的孩子开始理解具体的物理概念，并用图像和语言来表征世界；
·具体运算阶段（7～11岁）：这个阶段的孩子能够以合乎逻辑的方式思考，主要是关于具体对象的；
·形式运算阶段（11岁以后）：这是心智发展的最后阶段，这个阶段的人可以思考抽象的东西。
2进化使我们倾向于特定的行为，而经验让我们做出选择。
3人类被视为“高等”动物，本能被进化抹去，被理性思维所支配，但学习和推理恰恰也是我们的本能。
脑：我们用来思考我们如何思考的器官。
——安布罗斯·比尔斯（AmbroseBierce）
五种感觉：一种无可奈何的抽象智慧；一种偶然的选择性记忆；一系列先入为主的概念和假设，我永远无法审视哪怕其中一小部分，更不能意识到它们的全部。这样一个器官能让多少东西成为现实？
——C.S.路易斯（C.S.Lewis）
在谈论意识时，我们不可避免地会进入一个充满混乱定义和哲学意味的雷区，归根结底，这是因为在大多数情况下，每个人都认为自己知道“意识”是什么意思，但要让他们解释其含义就难了。
意识，可以用来表示觉醒或觉醒状态。众所周知，我们睡着的时候会做梦，而当醒着的时候，我们会经历很多没有经历过的事情。因此，就目的而言，觉醒状态不同于意识。有些人用意识来表示自我认知（self-awareness），但这个定义太狭隘了。意识还被用来表示心智（mind），但心智有许多方面是无意识的。因此，意识对很多人来说有很多定义，所以我们需要先把要讨论的东西弄清楚。在本章中，我们将使用意识最常见的定义——“我们所经历的”，这包括我们的内在状态和对外部世界的体验。
意识是在哪里产生的
我们能指出意识发生的部位吗？意识有结构吗？为了找到问题的答案，发展出了好几种学派。
第一种观点是，大多数人会本能地说，脑是产生意识的结构，最初的哲学家、还原论者和唯物主义者也认为如此。这些哲学学说认为，意识产生于神经冲动发生的部位。我们知道，意识是脑的生理功能，因为影响脑的事物也会影响意识，所以脑是处理神经信号的部位，自然是意识产生的部位。因此，要了解思想，就需要了解脑。
第二种观点是二元论。17世纪，法国哲学家笛卡尔提出，世界由两部分组成：在空间中占有位置的物质成分和有意识但不存在或没有位置的思维成分。在这一理论中，我们不能说意识产生自何处，因为它在物质世界中没有位置；但我们可以说，意识产生于外部物质世界和意识思维世界之间。最可能出现这种情况的部位是脑，但我们无法肯定。
第三种观点是反射观点，由当代哲学家马克斯·维曼斯（MaxVelmans）提出。他曾表示，手指上的疼痛不能说它产生于脑。虽然神经在脑的某个特定部位活动可能是感觉疼痛过程的一部分，但实际上疼痛是在受伤的部位感觉到的，而不是在脑。同样，当我们看或听时，我们拥有的体验是关于外部世界的，而不是关于脑的。我们的经验是关于我们身体之外的事件的，所以意识存在于一个模糊的、没有明确定义的地方，但它不同于二元论的观点，它有位置。
关于意识的这三种观点，从哲学角度来看都很重要，但从神经病理学的角度来看，是否存在一种结构对意识有特定的、可预测的影响才是重点。脑显然具有这些特性，因此，对神经病理学家来说，意识是在脑的基质中产生的。因此，大多数神经病理学家都属于还原论者或唯物主义者。
【笛卡尔】
笛卡尔是一位哲学巨匠，他的方法论包括“夸张的怀疑”。在试图了解世界的真相时，他的方法是拒绝任何可以怀疑的东西。因此只有两件真正存在的事物：怀疑和怀疑论者（笛卡尔本人）。由此，他试图重建知识，绝不允许怀疑潜入。他认为自己必须具有思考的特征，而这种思考的事物（思想）必须与身体完全不同。他之所以得出这一结论，是因为他认为思想有身体没有的特性。思想的存在不可能被怀疑，因为它必须存在才能被怀疑，身体的存在则可以被怀疑。
经验：意识的基本单元
当然，我们可以质疑这个思想实验，因为黑白也是色彩，而玛丽能够体验黑白两种色彩。而且，作为一个人，她可能天生就会用任何能提供意识体验的东西来体验色彩。然而，这一实验也说明了自动电路和主观体验之间的区别。
实际上，我们甚至不清楚自己为什么需要有意识。正如澳大利亚国立大学的大卫·查默斯（DavidChalmers）所言：
事实上，没有人知道这些物理过程为什么会伴随着意识体验。当我们的脑处理特定波长的光时，为什么我们会有深紫色的体验？为什么我们有体验？无意识的机器能不能执行相同的任务？这是些我们想要用一种意识理论来回答的问题。
由此，我们认识到理解意识问题所面临的困难。大卫·查默斯用哲学概念上的“僵尸”来说明他的论点。他说的僵尸指的是外表和行为表现都像人类一样的存在，这是仅就其功能方面而言的。僵尸对世界没有意识体验，但会对环境、自身和他人做出反应，就好像有意识一样。如果受到质疑，它会像人类一样做出反应，并报告自己有信念，比如知道车停在车道上。僵尸世界的概念在逻辑上是一致的，查默斯用它来论证意识存在“简单”与“困难”两种问题。简单问题是解释功能，困难问题是定性体验。
我们为什么要有意识
如果采取查默斯的观点，那么，有意识的存在而非无意识机器人去执行任务的概念才是真正的谜。为什么我们要有意识？圣迭戈神经科学研究所的伯纳德·J.巴尔斯（BernardJ.Baars）认为，意识是一个全脑工作空间，就像一块黑板，不同的潜意识处理器可以在黑板上向脑的其他部分提供信息。只有丰富且一致的信息才能进入这个工作空间，继而进入意识。
如今，许多神经科学家认为，意识是脑的一种新兴属性，是一种无法通过部分知识进行解释和预测的属性。换句话说，其系统具有构成组件所不具有的属性。群体行为就是一个常见的例子：墨西哥浪潮是自发产生的，但是如果我们之前从未见过墨西哥浪潮，那么了解浪潮中的所有人并不能帮助我们预测墨西哥浪潮的产生。就像浪潮中的人群一样，在群体中活动的神经元很有可能以某种方式发展出一种属性，而那就是意识的神经基础。加州大学伯克利分校的约翰·塞尔是这一观点的坚定支持者，他认为意识不能被削弱，它是一种新兴属性。我们不能通过理解神经元来客观地考虑它，这样做就忽略了意识作为一种主观体验的基本概念。意识是脑的自然过程，就像消化是胃的自然过程一样，但是神经系统和意识之间的联系是一种因果关系，不依赖于事件。胃中消化液的释放可以诱发消化的产生；脑则有一种重力般的效应，这种效应并非一个事件，而是像对物体表面施加压力会产生影响一样。脑等同于意识的产生，这种特性来自其神经元彼此之间的连接。
量子物理学与意识
要理解为什么量子物理学可能与意识有关，我们需要学习一种数学概念——哥德尔定理，并了解一点量子理论。虽然这听起来很吓人，但我们需要的只是一些想法，而不是证明，所以希望它不会太让人生畏。
哥德尔不完全性定理：我们不可能知道一切
哥德尔指出，用任何遵循规则的符号系统都不可能完全描述世界。这意味着，口语或书面语、数学、音乐、物理、计算以及任何其他系统，将永远不可能对宇宙进行完整的描述。总有一些无法解释的矛盾和陈述无法得到证明，即使我们知道它们是真的也一样。因此，任何形式的知识都不可能完整。
为了证明这一点，哥德尔提出了以下两个句子的数学等价物：
1．下面这句话是真的。
2．上面那句话是假的。
经过片刻沉思，我们可发现这是一个悖论，因为如果我们相信句子2（必须通过句子1），那么句子1必须是假的；如果我们不再需要相信句子2，那这意味着句子1首先得是真的，以此类推。哥德尔能够证明，这种悖论存在于任何使用规则的系统中，比如数学、计算或语言。人类通过符号来思考世界，如以语言的形式，所以哥德尔的思想应该同样适用于我们。这就是罗杰·彭罗斯的论点的出发点。
罗杰·彭罗斯认为，哥德尔的思想并不适用于意识思维，因为它只适用于遵循规则来操纵符号的系统，如数学或语言，而意识并不遵循规则。他认为，任何遵循规则来解决问题的计算机都无法产生数学。如果可能的话，我们应该能够设计出一种计算机，让它大量制造现存的所有数学证明，从而孕育出新的数学思想。要想产生原创的想法，就必须超越遵循规则的系统。既然我们有原创的想法，那就必须是不遵循规则的系统，因此脑必须超越传统的计算机。意识是不可计算的。神经元和神经网络可以以计算机或者以电线和电路为模型，并连接在一起，但它们仍然服从于计算法则。彭罗斯的论点则说明，无论网络多么复杂，计算机多么先进，它们永远不会产生意识。它们总是受哥德尔定理影响。人工智能没有办法制造，这也意味着神经元及其连接不会产生思考和意识，因为它们可以被完全精确地建模，如果这台计算机足够强大的话。那么，为什么彭罗斯认为微管负责意识呢？为了理解这一点，我们需要了解一点量子理论的知识。
量子理论：微观的疯狂
量子理论的基础是，可测量的事物是唯一重要的。如果一棵树倒在森林里，没有人听到它倒下，那它发出声音了吗？在量子物理学中，答案并不简单。如果有些东西无法测量，那么我们就无从知晓。如果我们能测量它，那么我们唯一所知道的就是我们测量过的东西。除非这棵树倒下的声音以某种方式被记录下来，无论是在记忆中还是在机器上，否则就不能说它发出来了。此外，我们测量的确定性是真实的。例如，我们不能确定真空真是空的空间，因为空间越大，就越难以确定单个原子是否逃脱了我们的注意。对量子物理学来说，因为测量是真实的，所以真空中充满了虚拟粒子，它们的存在非常短暂，我们无法确定它们是否存在，然后在我们注意到它们之前再次消失。
这一理论的第一个主要结果是海森堡提出的不确定性原理，通俗地讲就是，对某些属性对来说，更确定的一种属性会让我们对另一种属性不那么确定，因为一次只能测量其中一种属性，而测量会破坏另一种属性。例如，我们不能同时知道电子的位置和速度。为了测量速度，我们必须将粒子从电子上反弹以“看到”它，但这需要移动它。所以当我们测量时，就不知道它在哪里了。而为了找到它的位置，我们需要让它与某物发生碰撞，但这又会破坏它移动速度的信息。
第二个主要结果是，对于某些事物，我们测量属性的方法会影响它们的属性。这就是我们要找的东西。在这个世界模型中，光既是粒子又是波，它的行为取决于被测量的方式，即光具有波粒二象性：如果我们需要一种波，它就能像一种波；如果我们需要一个粒子，它就能像一个粒子。
【薛丁谔的猫】
1935年，物理学家欧文·薛定谔（ErwinSchrdinger）提出了一个著名的思想实验，现被称为薛定谔的猫。量子物理学认为物体存在于所有可能的状态中，直到被有意识的观察者观察到。例如，一个电子同时处于原子核周围的任何一个可能的位置（状态叠加），但一旦被观察到，它的性质就会变得真实和固定（波函数坍缩）。
薛定谔接受量子物理规则适用于小粒子，比如单个原子，但他不能接受它适用于由许多原子组成的经典物体。为了证明这一想法有多么荒谬，他的思想实验描述了一只猫，这只猫被锁在一个铅制的盒子里，里面装着一个与毒瓶相连的放射性原子。只要原子发生衰变，毒药就会释放，猫就会死。量子物理定律说明，我们不知道原子是否发生衰变，直到我们打开盒子对猫进行检查。这意味着，在我们打开盒子之前，原子同时存在两种状态。因为猫的命运直接与原子的命运联系在一起，猫既活着又死了，这显然是一种荒谬的结论。
关于量子物理学的许多疯狂预测已被证明是正确的，且在2000年，纽约州立大学的科学家表明，大量原子可能存在薛定谔的猫的状态。
【意识测试】
在薛定谔的实验中，猫可以被看作一个有意识的观察者，从而瓦解量子场，并解决了这一悖论。我们可以基于这一想法设计一个思维实验——意识测试。可以通过测试对象（猫）来建立和观察系统。这个结果可以被另一个意识存在（我们）观察到。如果实验设计正确，那么第一次观测导致量子态崩溃，可能会产生一种结果；第二次观测导致量子态崩溃，则可能会产生另一种结果。这样，我们就能知道第一个观察者是否真的有意识。
现代的量子理论将所有的能量都看作信息，而将所有的物质都看作计算信息的方式。任何一种简单的测量（不管被测者是否有意识）都足以摧毁量子场，因此这种对意识的测试看来是行不通的。
罗杰·彭罗斯的论点既大胆又引人入胜，尤其是因为他是物理学家，而非神经病理学家，因此许多人反对他“谈论他领域之外的事情”。一方面，大多数神经科学家很难相信神经元不是意识的基础；另一方面，阿尔茨海默病患者保留了许多神经元，但微管会崩溃。所以，即使是神经病理学家也不得不承认事情并非显而易见的。最后，问题来了：我们是否真的比高度复杂的神经网络更复杂？这在近期不太可能找到确定答案。
【关于意识的隐含假设】
另一个假设是，神经系统的特定大小和复杂性是必需的。虽然我们可能认为有证据证明这一点，但我们确实只对神经系统做了研究。软体动物的神经系统有多复杂呢？洪堡乌贼能够以复杂的图案和颜色发光，显然那时它们是在交流。被捕获时，它们的行为从平静变为具有高度侵略性，并与同类相食。它们通常会遭到其他洪堡乌贼的攻击，被斩首或被活活吃掉。如果我们假设这是一种简单的闪着颜色的软体动物，对一种温和动物来说，这一行为很奇怪。如果我们假设它是一种复杂的、有意识的、会交流的生物，那么这种行为可能是其他洪堡乌贼对一只被捕获的处于痛苦和绝望中的乌贼“尽快干掉我”这一请求的回应。就目前对意识的认识而言，我们认为像洪堡乌贼这样的动物不可能有能力进行复杂的交流，也不可能拥有我们所拥有的意识。
由此看来，意识可能是一个不存在的问题，或许永远无法解决，又或许可以通过模仿神经元的计算机来解决；也可能意识只是一种微观的属性，它是什么取决于我们相信谁。
1意识的两个方面的区别：一方面，我们有可以让意识产生的脑和神经回路；另一方面，我们有一些可能是生理性的，从这些神经回路中产生主观体验的过程。
2意识不是来自定义的网络，而是来自与世界的互动和学习，而这种学习方式只有神经网络才能做到。
3意识可能是一个不存在的问题，或许永远无法解决，又或许可以通过模仿神经元的计算机来解决；也可能意识只是一种微观的属性，它是什么取决于我们相信谁。无论如何，我们可以惊叹于能够思考它。
为什么我们能记住发生在自己身上的微不足道的小事，却不记得已经多次把某件事告诉同一个人？
——弗朗索瓦·德·拉罗什福科（FrancoisdeLaRochefoucauld）
如果你想要忘记某件事，它就会成为你记得最牢的事。
——蒙田
记忆的类型
感觉记忆
短时记忆
各种短时记忆信息储存在额叶皮质，当前额皮质受到损伤或被肿瘤侵蚀时，人的短时记忆就会永久消失。在实验室中，我们可以在颅骨前部放置一个磁性装置，使前额皮质神经发生去极化，来模拟这一过程。
患有短时记忆障碍的人仍然可以运用长时记忆，但由于短时记忆是为即将到来的情境所需做准备的，所以他们可能看上去很健忘。这是因为，他们从长时记忆中回忆或者提取信息的能力较差。
长时记忆
学到的信息如果不能被回忆，这些信息就毫无意义。长时记忆的另一个要求就是回忆信息。一般认为，长时记忆由两个不同的部分构成：外显记忆（有意识地回忆信息）和内隐记忆（无意识的情况下回忆信息，但会影响人的反应和能力）。
骑自行车就是一个内隐记忆的例子。我们不会精确地记得骑自行车的程序，只知道怎么骑。另一个内隐记忆的例子是条件反射，比如电影开场前我们会感到兴奋。
记忆的神经回路和储存地址
海马的角色与地址簿或邮政编码系统类似，它为各类长时记忆提供服务，尽管语义（事实）记忆也可以使用其他神经回路。这些“地址”既可以作为标签来编码记忆，也可以在日后通过相同的“地址”来进行回忆。存储“地址”不是任意附加到新的信息中，相反，记忆是被纳入已存的知识中。通常，对右利手的人来说，左侧海马处理语言记忆，右侧海马负责视觉空间和音乐记忆。
记忆丧失和酒精
我们为什么能记住各种事实
脑中与技能学习的内隐记忆有关的区域是基底神经节和小脑。尽管人可以意识到完成技能的欲望，但是技能本身并非有意识地获得的。事实上，专注于动作会让回忆变得更糟。例如，高尔夫球手会更多地思考如何打一个特殊的进球，而非“击球吧！”；如果音乐家思考如何弹奏，他们就可能想不起来如何演奏一首曲子。有趣的是，技能也许以短序列的记忆形式储存，但是很难从序列的中段进行回忆，就像一个人熟记了一段音乐，却只能从某段的开头演奏一样。
我们经常会听到记忆失败的戏剧性例子。比如一名外科医生在做心脏搭桥手术时突然忘记了自己在做什么，在哪里，为什么要做这起手术。幸运的是，经验丰富的资深手术室护士能告诉医生下一步该做什么，直到手术完成。类似的事件经常发生且引人注目，因为受影响的人保留了所有的内隐记忆，所以他们仍旧能熟练地完成手术；他们保留了先前的情景记忆，所以知道自己是谁。他们失去的是储存或回忆新情景记忆的能力，他们因此困惑、焦虑和绝望地重复着同样的问题：“我在哪里？”“我为什么会在这里？”短暂性完全性遗忘症发作可能是由脑电波干扰引起的，类似于癫痫发作后的行为或脑卒中导致的结果。
另一个造成明显记忆障碍的常见原因是抑郁症。通常抑郁症比痴呆恶化得更突然。痴呆患者的病情会上下波动且常与记忆丧失有关。痴呆患者的病情会逐渐恶化，并且经常试图掩盖自己的健忘。
一颗聪明药丸：如何改善记忆能力
神经递质乙酰胆碱在记忆回路中扮演着重要的角色，如果给健康的年轻志愿者服用阻断乙酰胆碱的药物，志愿者的短时记忆和情景记忆就会受损，语义记忆、工作记忆和内隐记忆则不受影响。换句话说，他们在学习新事物或回忆经历时会变得困难，但知识和技能不受影响，工作记忆依旧完好无损，所以可以随时重复某些事情或技能。因为这种损害模式与阿尔茨海默病相似，所以提高脑中乙酰胆碱水平的药物被用来治疗该疾病，并且取得了一定的成功。
工作记忆依赖额叶，额叶有大量的神经递质多巴胺受体。使用与多巴胺相似的药物，工作记忆差的人会得到改善，工作记忆好的人则会恶化，所以多巴胺存在一个最佳水平。
目前有充分的证据表明，经常用脑可以预防痴呆。虽然针对特定任务的训练可以防止记忆遗忘，但它对脑和记忆功能没有更广泛的保护作用。
1感觉记忆：进入人们的意识并存储在短时记忆之前，所有通过感觉系统接收的信息都通过感觉记忆存储起来。
2短时记忆：只持续几秒钟，在信息被整合到长时记忆之前，短时记忆可作为临时储存点。
·图像记忆：存储视觉信息；
·听觉记忆：存储声音信息；
·工作记忆：存储我们需要记得的任何事情。
3长时记忆：将信息从短时记忆转化为长时记忆很复杂，这种转化过程就是学习。
·外显记忆：有意识地回忆信息；
·内隐记忆：无意识的情况下进行回忆，但影响我们的反应和能力。
4记忆存在两条神经回路：
·第二条包括杏仁核、丘脑上部和中部以及前额皮质，将情感整合到记忆中。
睡神，全体天神和凡人的主宰，
你以前听从我的话，
请你现在也听从我的话，答应我的请求，
我将永远铭记你的帮助。
——《伊利亚特》
长久以来，人类对睡眠都很感兴趣，不同文化都试图理解睡眠治愈和提神的本质，以及睡眠与变化莫测的梦之间的联系。古印度哲学著作《奥义书》（Upanished）中记载，人类存在四种状态，它们都与睡眠有关：清醒的自我、梦中的自我、深睡而无梦的自我和“非常”的自我（一种超意识）。对中国人来说，睡眠被认为是与宇宙合一的状态。公元前300年，哲学家庄子曾说“万物合一”，他认为在睡眠中，人的心灵不受干扰，达到身心合一的状态。人们认为睡眠的神秘本质与治愈有关，因此，助眠的植物被认为非常有价值，不仅可以助眠，而且其本身也带有治愈属性。
大约在公元前900年，荷马描述了一位酋长，名叫阿斯克勒庇俄斯（Asclepius），被看作医神。人们来到他的寺庙祈祷，希望他可以在他们睡觉的时候来探望并给予治疗。又过了大约500年，一个理性的哲学学派发展起来，人们对睡眠开始有更多的理性思考。阿尔克美昂（Alcmaeon）大约生活在公元前450年，他属于希腊最早的一批医学作家和哲学科学家。他提出，睡眠是由血液从身体表面流入血管导致，当血液再次流回身体时，人们就醒了。他的观点似乎被希波克拉底和亚里士多德采纳和修改了。希波克拉底通过观察睡眠的医学效应提出了睡眠有益或有害的理论。他注意到，一方面，嗜睡和失眠都会令人不悦，生病的人要么睡得很多，要么很累；另一方面，睡眠可以使患者恢复健康。亚里士多德认为，想象是感官感知客体的结果（即使物体不存在），这意味着人类的心智可以形成事物的后像(7)。在清醒的状态下，我们可以区分真实和想象的事物，但在睡眠状态下，这种能力会消失，这就是为什么我们梦境中可以包含这样的幻想。因此，亚里士多德提出，梦是清醒时经历的产物。
古代药用植物包括罂粟、颠茄和茄属植物。鸦片是从罂粟种子荚中提取的汁液，罂粟的拉丁文是Papaversomniferum，意为“睡眠”，可能至少从6000年前的苏美尔时代起就被用于治疗失眠。
第一次真正科学意义上对睡眠的观察始于20世纪初，人们在动物的脊髓液中发现了促进睡眠的物质，不久之后，脑电图直接测量脑电波成为可能。这为我们了解脑功能提供了一个新的视角，也为我们理解生命中最大的谜团打开了一扇门。
睡眠的神经机制
目前认为，我们有特定的神经回路来保持清醒，如果这些回路关闭，我们便会睡着。回路中的神经元位于脑干的网状激活系统，来自这一系统的信号进入丘脑，丘脑将这些信号与它接收到的感觉信息结合起来，并将其传递给大脑皮质。该系统利用一种被称为谷氨酸的神经递质，它可以激活神经，因此就像一扇门，允许感觉进入丘脑到达大脑皮质。如果这扇门关闭了，我们对外界就会失去知觉，这就是为什么周围有噪声或在移动时我们也能睡着。下丘脑中还有一个负责控制清醒状态的系统，它是自主神经系统的一部分，负责调节心率、呼吸、出汗和其他自主生理过程，信号从这里沿着脑底部传到大脑皮质。这个系统会利用组胺，所以抗组胺类抗过敏药物会阻止信号传递并导致嗜睡。
这两个系统使我们保持清醒。促进睡眠的神经元和身体产生的化学物质会抑制它们，因此我们通常会慢慢进入睡眠状态，这个过程大约需要20分钟。如果睡眠不足，这个过程可以缩减到几分钟。
当我们醒来时，神经元会以一种有组织但不可预知的方式放电。脑电图可以揭示这一现象，表现为明显随机的、微小的、快速的噪声一样的波。当我们进入睡眠状态，大脑皮质的神经元开始同步，借此，神经元集合同时放电且有大量电活动出现，而不是明显地混乱放电。随着我们睡得越来越熟，这些慢波就会变得越来越突出，这一过程由丘脑控制。丘脑在神经递质血清素的帮助下阻断外界信号，并将大脑皮质上的细胞“锁”在一个重复的循环中。5-羟色胺则会减少活动，使人更容易放松。含有抑制血清素作用的药物会阻止人们的睡眠，如天使粉（五氯苯酚）。如果睡眠受到抑郁的干扰，那么这两种情况都可以通过提升血清素水平来治疗。由于这类睡眠中神经元活动的同步性，因此也被称为同步化睡眠。人们将其分为4个阶段，从第一阶段到第四阶段，代表着越来越深的睡眠状态，其中第一阶段是轻度嗜睡，第四阶段是最深的慢波睡眠。
在你睡着之后，脑中会发生什么
刚入睡的一个半小时左右，奇怪的事情发生了：此时的脑电图与清醒时的脑电图几乎没有区别，与此同时，眼球开始在眼皮下快速移动。这就是快速眼动睡眠（rapideyemovement，REM），有些人也把同步化睡眠称为非快速眼动睡眠（nonrapideyemovement，NREM）。快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠之间有规律的节律波动，整晚每隔60～90分钟就会出现一次，所以整个周期大约发生4～5次。大部分非快速眼动睡眠发生在夜晚的前1/3，大部分的快速眼动睡眠发生在醒来之前的几小时。第一次快速眼动睡眠周期大约只持续10分钟，最后一次则大约持续一小时。
那么，快速眼动睡眠从何而来呢？快速眼动睡眠起源于脑干，有两种基本成分，即所谓的“紧张”（tonic）部分和“位相”（phasic）部分。对大多数人而言，这两部分同时发生，但也可以分开发生。紧张信号使肌肉麻痹（除了隔膜和眼睛），并将大脑皮质转换为清醒模式；位相信号则进入丘脑，并被传送到大脑皮质。每一次位相信号爆发都伴随着快速的眼球运动。其他的位相信号爆发偶尔会引起肌肉抽搐并激活自主神经系统，导致呼吸增加、心率改变、瞳孔放大、阴茎勃起及出汗减少。
人们认为，到达大脑皮质的位相信号可以用清醒状态来解释，而这种信号与不连接大脑皮质之间的中断可以理解为梦。经过推测，我们根据过去的经历和当下的焦虑赋予梦境意义。人们目前还不清楚梦的经历是随机的还是有组织的。我们知道，双语者在梦中使用的语言与梦中的环境相适应，比如梦中在英国会使用英语，梦见在德国的过往或德国亲戚就会使用德语。这表明梦中的经历存在于某种系统。梦中的信息处理也包含情感成分，相比于正常清醒状态时，在梦中可以更自由地进行联想。由此看来，梦也许不仅是高度情绪化的，同时也可以作为解决情绪问题的尝试。
做梦也是一种自然的心理活动。大多数的梦都是清晰而连贯的，有现实意义，包含做梦者与他人的详细场景。虽然梦可能显得奇妙或荒谬，但大多时候，梦是关于日常活动和当务之急的。另外，梦的内容会受睡眠场所影响，与实验室相比，在家做的梦更情绪化和个人化，有更多关于性和攻击性的内容。梦发生在快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠中，而非快速眼动睡眠阶段的梦的内容通常不像快速眼动睡眠阶段的那样遵循简单的叙述规则。如果睡眠者变得焦虑或不开心，那么梦更有可能发生在快速眼动睡眠这一阶段。
通常，人们把梦看作一种持续的精神活动，当被唤醒时我们就会意识到它的发生，尤其是在快速眼动睡眠中，在非快速眼动睡眠阶段的程度则较轻。梦是一个很难研究的领域，因为很难将清醒意识的影响和梦的意识区分开来。
梦可以影响人们清醒时的状态、影响幻想和现实之间的个人界限，也包括其中的内容。有清晰边界的人比没有清晰边界的人能更好地从噩梦中切换出来，可以类比有创造力的人和有精神疾病的人（如精神分裂症患者）。
我们为什么要睡觉
人类不是唯一能睡眠的动物，所有的哺乳动物都有快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠，不过，有些海洋类哺乳动物会让半脑轮流睡觉。哺乳动物的某些分支，如澳洲针鼹，则没有明显的快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠。相比之下，鸟类有不同的快速眼动和非快速眼动状态（同样，一些鸟类可以让半脑轮流睡觉）。昆虫和蜘蛛有两种不同的睡眠模式，但并不能与快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠等同起来。因为睡眠是动物王国里一种常见的现象，所以它一定具有重要的功能。尽管睡眠的重要性显而易见，而且我们越来越了解睡眠是如何发生的，但是我们仍然并不知道睡眠的根本原因。由此，许多理论产生了，其中一些可以追溯到古代，包括我们之前讨论过的希腊哲学思想。
睡眠在记忆和学习方面的重要性以及它对突触和神经网络完整性的重要性变得显而易见。如果在快速眼动睡眠被剥夺的情况下学习一项新技能，我们的表现会比剥夺非快速眼动睡眠的情况糟糕得多，这表明，我们需要快速眼动睡眠来建立新的记忆。相反，当被剥夺了非快速眼动睡眠，我们对已学过的技能会表现得更差，这表明记忆或运动技能可能会受到影响。
一种全新的观点认为，睡眠是一种刺激被忽略的神经纤维的方式，以确保神经保持最佳状态。肌肉如果不运动，就会消耗殆尽。睡眠时刺激神经纤维可能是保持脑健康的一种方式。有人认为，由于快速眼动睡眠与全身麻痹有关，它可能对运动回路很重要，运动回路可以在没有伤害的情况下得到刺激；而非快速眼动睡眠可能对维持非运动回路更有效。
睡眠剥夺会对人产生什么影响
睡眠障碍
从清醒到睡眠的转变过程中，大多数人会抽搐几次。入睡前的抽搐很正常，就像关灯时发出的最后火花。然而，与睡眠或部分唤醒有关的许多类型的经历或行为则是不正常的，或者即便正常却十分痛苦，这状况被称为异态睡眠，多始于童年时期。
第一类异态睡眠是“睡眠-觉醒”转换过程中出现的问题。例如，无意义的节律运动，或身体摇摆、摇头和身体来回运动等行为，通常发生在睡眠初期，即从清醒状态过渡到早期非快速眼动睡眠时，但是在睡眠后期也可以看到，并且可能与癫痫发作混淆。
第三类异态睡眠是快速眼动睡眠障碍，症状包括噩梦、睡眠麻痹和快速眼动睡眠行为障碍。人们从噩梦中完全醒来，但会意识到自己好像处于危险中。与睡眠恐惧不同的是，这些事件发生在夜晚睡眠的最后1/3，睡眠者很少会从床上跳起来，但是他们需要安慰。有时，他们甚至因为焦虑而无法继续入睡。睡眠麻痹通常发生在睡眠开始时或快要醒来时。此时，人保持完全清醒，但是完全无法移动，因为此时快速眼动睡眠的正常肌肉麻痹系统还未关闭。这非常可怕，尽管它最多只持续几分钟，但是可能让人感觉它已经持续了几小时。
快速眼动睡眠障碍通常发生在正常人身上，并可能在整个家庭成员中蔓延。这可能会指向一种更严重的疾病，比如嗜睡——人们难以自控地想要睡觉，且入睡时没有快速眼动阶段。这意味着人会立即做梦，并使得梦和现实很难区分开来。长期的睡眠剥夺可以模拟嗜睡症的一些特征。快速眼动睡眠行为障碍则发生在快速眼动睡眠阶段，因为通常出现在此阶段的运动瘫痪状态已经失效。在成年人中，睡眠伴侣通常最清楚这些攻击，他们可能不得不分床睡。
在很大程度上，睡眠仍是一个谜，但是通过科学研究和现有的仪器，我们正在逐渐解开它的奥秘。
1脑中有特定的神经回路让我们保持清醒，如果这些回路关闭，我们就会睡着。
2我们为什么需要睡眠：
·睡眠是为了帮我们恢复元气；
·睡眠对学习和记忆非常重要；
·睡眠是一种刺激被忽略的神经纤维的方式，可以确保神经保持在最佳状态。
3异态睡眠：与睡眠或部分唤醒有关的许多类型的不正常的经历或行为，或者是正常却十分痛苦的行为，主要分为3类：
·在“睡眠-觉醒”转换过程中出现的问题；
·非快速眼动睡眠觉醒障碍，如睡醉、梦游和睡眠恐惧；
·快速眼动睡眠障碍，如噩梦、睡眠麻痹和快速眼动睡眠行为障碍。
我学会了像小孩一样走路，从那时起，我就没有再上过课。
——玛丽莲·梦露
运动系统是神经和肌肉紧密相连的集合，使我们能够自我移动或移动身体的某个部分。我们拥有地球上最先进的运动系统。我们可以走、跑、游泳、攀登和匍匐；我们可以用一个脚趾保持平衡，甚至可以在旋转时保持平衡；我们可以翻筋斗、做空手翻，可以非常精确地控制快速移动的球；我们还可以写字。当然，运动系统还可以让我们完成日常的任务。例如，与他人交谈时，我们需要喉部、声带与横膈膜、嘴唇和舌头的协调配合，同时用与说话内容相适应的手势和动作来控制面部表情和身体大部分的其他部位。写字时，需要精确地控制一个有赖于压力和速度才能运行的工具，这样才能使工作高效。驾驶时，则需要在与他人交流的同时操作快速移动的复杂机器。
运动系统是如何工作的
运动系统是如何工作的呢？这个问题的完整答案目前尚不清楚，但是我们有部分答案。人们认为运动系统可以分为3个不同的系统，使我们的移动成为可能。我们不以特定的顺序来探讨它们，因为没有哪一部分比其他部分更重要。先从最简单的自主运动系统开始讲起。
自主运动系统与反射弧：“主唱歌手”与“反馈监视器”
当我们决定做某一动作时，脑的最前端，即前运动皮质会产生计划。计划和执行运动之间的确切关系尚不清楚，但是自主运动似乎最早从运动皮质开始，该区域位于顶叶和额叶之间的裂隙前方。当我们集中注意力或意识到某一运动时，就会使用到运动系统的这一部分。这里的神经元排列成6层，最大的细胞呈锥体形状。
似乎正是这些锥体细胞促进了运动的开始。这些细胞的轴突很长，以管束状行进，并在延髓中进行交叉，此后，大脑左侧的部分进入身体右侧，右侧的部分则进入身体左侧。接着，这些神经管束进入脊柱。锥体细胞的轴突进入脊髓灰质，在突触部位与位于最前部的第二神经元的胞体连接。随后，第二神经元的轴突与其他轴突一起从脊髓出去，沿着肢体到达有肌肉纤维的突触。上面提到的最初的神经元是上运动神经元，它从脑到脊柱；第二种则是下运动神经元，是从脊柱到肌肉。人类是唯一拥有这两条神经元运动系统的高等动物。
每个下运动神经元约由10个上运动神经元支撑。下运动神经元受损会导致肌肉松弛，松弛的肌肉也会抽搐，通常可能发生在断肢之后。上运动神经元受损则会导致肌肉僵硬、无力，通常出现在卒中后。有一种疾病会导致两种运动神经元死亡，原因不详且治疗方法不明。这种疾病很严重，患者在几年内出现渐进性瘫痪，最终死亡。据了解，这种疾病只有人类会得。一些与此名称相似的疾病也会影响马和狗的运动神经元，但影响方式不同。这可能是由于人类的运动系统简单中充满复杂性，且显得比较脆弱。
我们的身体中有一种反馈回路，叫反射弧，从肌肉延伸到下运动神经元。这就是为什么在危险情境中我们会不假思索地将手缩回来，或者防止过度拉伸肌肉。反射弧中有一个感受器，即纺锤体（一种改良的肌肉纤维，位于其他肌肉纤维之间）。当纺锤体被拉伸时，它会通过反射弧发出信号，使肌肉迅速而有力地收缩，但它不需要大脑的思考，因为信号无须到达脑。它从纺锤体延伸到脊髓的下运动神经元，再回到肌肉。这意味着反射性触发的肌肉收缩要比正常收缩快得多，因为信号既不用传送太远，也不用跳跃很多神经连接。纺锤体可能非常放松，也可能非常敏感，这可以调节肌肉的张力。肌腱中也有类似的纤维，可以检测到危险的伸展水平，继而完全切断肌肉收缩，防止肌肉或肌腱突然或强烈收缩而撕裂。这同样发生在脊柱水平，所以根本不需要对它进行思考。
基底神经节：“管弦乐队”
帕金森病是一种典型的基底神经节功能不全的疾病，常见的症状有运动迟缓或行动困难，同时伴有过度僵硬和震颤。而当基底神经节过度活跃时，肌肉的“背景”在不断变化或不适合进行自主运动，想要保持安静是不可能的，这就是亨廷顿舞蹈症的状况。患有这种疾病的人会变得越来越烦躁不安。这种疾病也与痴呆有关，基底神经节过度活跃可能会导致个体做随意运动时出现奇怪的姿势，就像作家手部抽筋那样，手握笔的位置和张力不正常，写字变得困难。
虽然我们必须在学习某些动作之后才能有意识地去做，但一旦学会，即使它们非常复杂，我们也不需要再非常努力地去做了。这是因为运动系统的第三个组成部分——小脑的功能。
小脑：“指挥者”
小脑是位于脑干后部“小的脑”（脑干位于头的后部）。小脑的轴突呈特殊的树状排列并且紧密连接，所以它有另一个名字——“生命之树”。与神经系统的其他部分不同，小脑神经控制躯体的同侧，即右侧小脑控制右侧躯体。
小脑有多种功能，但最重要的是运动储存功能。我们的动作程序存储在这里。一旦我们知道如何骑自行车，就不需要再进行学习，可以调用骑自行车的程序。这里有一个基底神经节和运动皮质激活模板，我们可以根据所处的特殊情况进行修改。练习得越多，存储的运动程序就会变得越好，我们就越能通过专注于动作的某一部分（甚至什么都不做）来微调性能，从而使动作完全自动化。小脑将习得的动作与来自平衡和关节位置感觉的信息整合在一起，换句话说，小脑负责协调。小脑出现问题（最常见的是多发性硬化）就会影响躯体行动的协调性。最常见的影响小脑功能的原因是醉酒。醉酒会影响我们走路、说话或其他协调行动的能力。甚至小脑可能会协调心理过程，因此一些科学家认为，小脑在意识和思维方面也发挥着作用。
平衡器官：被忽视的运动感受器
平衡器官是专门的运动感受器，位于颅骨底部。也就是说，它们实际上是颅骨的运动感受器，而不是全身的运动感受器。但这不是问题，因为身体的其他部分有关节位置觉，可以用来比较颅骨的位置。平衡器官由3个半规管组成，它们对三维空间中的旋转运动很敏感；此外还有两个类似的囊状器官：椭圆囊和球囊，它们对头部倾斜、移动或直线运行暂停都很敏感。其中，椭圆囊对垂直运动敏感，球囊对水平运动敏感。当我们飞行时，半规管探测倾斜，椭圆囊探测到爬升、下降和湍流，球囊会探测到加速和减速。
这5种结构都依赖于液体对空心管内细毛发的运动。相对气流中毛发的弯曲，就像海草在海里移动一样，会导致平衡神经中动作电位的激活。然后，这一信号会通过丘脑进入大脑皮质。
通常，来自平衡器官的信号在脑干被分为两部分，一部分信号进入脑中控制眼球运动的区域，使得我们的视线能够固定在物体上并持续跟踪它，即使我们的头部在运动或身体在移动也一样。这一系统非常快速、准确、精密，所以我们可以将图像完全固定在视网膜的某一部分。如果平衡器官或眼球运动控制出现问题，我们就会出现眼球震颤。另一部分信号进入脑中控制肢体和躯干位置的区域，这样我们就不会摔倒（除非我们想摔倒），确保我们的重量总是穿过重心，落在双脚之上。
【墙上的文字】
如果用喷壶在墙上写字，看起来就像用笔在纸上写字一样，这很令人惊讶！因为用笔写字需要手腕和手指的细微运动，而在墙上写字需要肩膀和肘部的运动。如果运动系统由放松和收缩的肌肉组成，那么我们的书写会根据使用肌肉的不同而有所不同。我们不用通过学习就可以在墙上写字，因为习得的动作已被储存为程序，并且激活运动系统触发肌肉收缩，它会根据程序的需求来进行。
那么，组成运动体系的3个系统又是如何联系的呢？
来自运动皮质的信号既能到达基底神经节，又能直接到达脊髓。小脑有3个输入/输出部分，即小脑上脚、小脑中脚和小脑下脚。运动皮质轴突向下行进入脊髓，与小脑轴突相遇，这些轴突从脑桥的中脚出来，在此信号被改变。与此同时，携带有关身体和四肢空间位置信息的信号由下脚收集，由小脑处理并发送到丘脑。来自运动皮质的信号，由基底神经节处理，也进入丘脑。丘脑充当这些感觉信号的中继站，并将它们作为反馈传递给运动皮质。
运动系统的3个部分紧密相连，协调我们的行为。所以我们只需要专注于欲求即可，而实现欲求所需的行动，无论是对身体的其他部分，还是我们思考的正确协调部分，都是自动产生的，流畅而优雅。
1运动系统是神经纤维和肌肉紧密相连的集合，它可以使我们自我移动或移动身体的某个部分。
2自主运动系统：当我们决定做一个动作时，脑的最前端即前运动皮质产生计划。
3基底神经节：控制无意识的肌肉运动以及有意识运动的背景活动。
4小脑：运动储存库，动作程序就存储在这里。此外，小脑也负责协调，一旦小脑出现问题，就会影响行动的协调性。
疼痛（任何疼痛，无论是情感上的、身体上的，还是心理上的）会传达一种信号。它包含了我们生活中的具体信息，而这些信息通常可以分为两类：“如果我们做得更多，就会更有活力”和“如果我们做得少一些，生活就会更美好”。一旦接收到疼痛的信号，并听从其建议，疼痛就会消失。
——彼得·麦克威廉姆斯（PeterMcWilliams）
触觉是5种感觉之一。这一简单的词语背后隐藏着复杂而精细的感官“设备库”，它采取多种方式探测我们所处的环境。这些感受器大多位于人体表面积最大的器官——皮肤，用来接收外部世界的信息，但是有些皮肤感受器也会接受内部信息，探测人体内部环境。
没有感官就没有感觉
感觉是什么呢？事实上，至少需要6种不同的感觉才能构成一种单一的整体感觉。第一种是痛觉，它对所有动物都很重要，并且可能存在于每种有神经系统的有机体中。第二种是温觉。我们不是特别擅长区分冷与热，这通常需要其他线索才能知道如何感知这种感觉。第三种是触觉，我们可能在大多数时都能体验到这种感觉。虽然它是我们主动感受事物的方式，但只有和其他感觉相结合才能更充分地利用它。这3种感官映射到皮肤上，并分布于其中。在显微镜下，我们可以看到各种各样的感受器。起初，科学家认为每个感受器只能检测一种类型的感觉，但是现在我们知道，单个感受器可以感受不同的感觉。换句话说，没有特定的温觉、触觉或痛觉感受器，而是任何感受器都能响应热和触摸。尽管如此，有些人更擅长于探测特定类型的感觉，所以会表现得对某种感觉刺激更敏感。
第四种是振动觉，身体的骨性部分对其反应最敏感。身体中对振动最敏感的部位是牙齿，其中又以犬齿为最。它是一种感觉振动的能力，能让人体会到一种压力感。
第六种是两点辨别觉，它是一种合成感觉，在神经系统层面完成高水平的加工。它缺乏自身神经纤维和连接，是脑接收其他感官信息所产生的一种感觉。两点辨别觉主要辨别与皮肤接触的物体是单点还是多点。我们的指尖能分辨出相隔一两毫米的点。再靠近一些，它们就像一个点了。在手背上，这些点需要相距足够远才能被区分开；而在躯体背面，可能很难区分相距几厘米的点。
虽然每种感受器对任何刺激都能做出反应，但是其神经连接决定了我们的体验。如果受到足够强烈的刺激，连接疼痛神经的感受器会让我们感到疼痛，连接温觉神经的感受器会让我们感到热或冷，而感觉的强度取决于神经放电的速度以及同一区域放电神经的数量。强烈的感觉是由大量邻近神经的快速放电引起的，慢慢地，感受器和神经纤维开始适应刺激，放电强度随之减慢，直到情况发生变化重新被激活。因此，我们拥有一个系统，可以检测到不同感觉并传达它们的强度信息。但是我们怎么知道哪个区域受到了影响呢？这取决于它们和脑中哪个部位连接，丘脑和顶叶的每个部位与身体的各个部位相对应，因此到达该区域的信号被认为是身体相应部位的感觉。
感觉可以分为3种类型。第一种是痛觉和温觉，携带这两种信息的神经纤维直接进入丘脑，再分成两部分，有些被传递到感觉皮质并被用来准确地定位感觉；另一些则被传递到边缘系统，控制唤醒度和情绪，这是我们痛到流汗、生病或愤怒的原因。第二种是振动觉和本体感觉，这些传导速度快的神经纤维可以使我们快速地调整躯体位置，它们起源于脊髓的最深处。第三种是由大脑皮质产生的两点辨别觉。
疼痛：可以不喜欢它，但不能没有它
痛觉是一种重要的感觉，有些人甚至说它是最重要的感觉。如果没有痛觉，我们会很容易受伤和失去身体的某一部分。这就是为什么很多人认为麻风会导致四肢脱落，而实际上是它会损害神经纤维，使人感觉不到手指或四肢受伤，从而容易被感染或进一步受伤。糖尿病导致的神经损伤或脊髓空洞症也可能引起类似的状况。脊髓空洞症是指脊髓中的腔会损伤负责痛觉和温觉的神经纤维。虽然体验疼痛至关重要，但是极端的疼痛、慢性疼痛或疼痛与病因明显无关时，它就没什么用了，反而令人更痛苦。在这些情况下，关闭疼痛通路很有帮助。它可以或多或少地通过以下手段来完成：干扰从皮肤或身体痛源部位到脑中痛觉感知部分的任何途径。
那么，以上提到的这些不同的过程是如何转化成电信号，并沿着神经进行传导并被感知为疼痛的呢？发炎时，受伤部位的激素和化学物质系统会被激活。此反应中的主要化学物质有组胺、前列腺素、5-羟色胺、一些小分子蛋白质和钾。其中任何一种化学物质都可以与痛觉受体结合并启动动作电位，然后，动作电位沿着神经传递到神经系统。尽管一些小分子蛋白质本身不会引起疼痛，但它会使痛觉受体更加敏感。
牵涉痛：如何感知身体内部的疼痛信号
通常情况下，来自内脏器官的疼痛很难定位。我们通常根据胚胎发育来感知身体内部的疼痛信号。例如，阑尾是小肠末端的一个小结构，位于腹部右下角。如果阑尾发炎，疼痛首先会出现在肚脐周围。这是因为在发育过程中阑尾在中肠（腹部中部），当阑尾发炎时，它开始向内部组织腹膜扩展，使脑更容易定位痛觉信号，疼痛会转移到右下腹。如果阑尾破裂，炎症会沿着腹膜周围扩散，直到到达隔膜的下表面。脑无法定位引起疼痛的位置。此时我们会感到疼痛并不是在隔膜下面，而是在肩膀顶端。这是因为胚胎时期隔膜从肩部水平开始发育，在发育过程中逐渐向下移动到“成人位置”。
另一个典型的例子是心脏病发作引起的疼痛，我们可能会在胸部中央感觉到疼痛，也有可能疼痛辐射到左臂。这是因为在胚胎学上手臂是胸部的一部分，所以，辐射到左臂的疼痛实际上是胸痛。
如果我们在童年早期有过一段特别的疼痛经历，那么对后期临近结构的疼痛则会感知得不太精确。例如，某人在童年时期患有严重的鼻窦炎，他也许会把牙痛认为是鼻窦炎，而不是真正的牙痛。
在脊髓中，痛觉神经不仅与反射回路相连，也与流向脑的神经链相连。信号通过脊髓进入丘脑，所有的感觉信号都以某种形式到达丘脑，丘脑以某种方式对它们进行处理，然后将其发送到大脑皮质，整合到我们的意识体验中。因为丘脑与大脑皮质有着如此紧密的联系，所以我们不可能清楚地分辨它们的角色。但目前我们认为，大脑皮质顶叶的主要功能是让我们有意识地觉察感知觉本身，过去则认为丘脑是意识的所在地。
如何从源头阻断疼痛
炎症会降低人的痛阈（提高敏感度），因此，平常不会引起疼痛的刺激，在有炎症时，可能会让人感觉疼痛。我们可以用阿司匹林（乙酰水杨酸）或对乙酰氨基酚来阻断炎症通路。这两种药物可以降低致敏性，并阻断一些直接引发疼痛的诱因。更有效的方法是使用局部麻醉来提高痛阈，麻醉药物会阻止动作电位沿神经移动，这样疼痛信号就不会到达脊髓或脑。但这并不实用，因为局部麻醉往往会阻止所有感觉神经的正常运行，而不仅仅是处理痛觉信号的神经。手臂疼痛的人可能不想完全让手臂麻木，而且麻醉整只手臂需要大剂量的麻醉药物，而这会对心脏和神经系统产生其他影响。好在我们可以通过干预痛觉路径来完成。
在脊髓中，痛觉神经与其他神经相连的地方是痛觉闸门，处理触觉的神经可以切断痛觉神经和链条其余部分之间的连接。这意味着到达脊髓的疼痛信号走不远了，痛觉永远到达不了脑。我们都曾通过“更好地摩擦”来让痛觉闸门发挥作用的经历，与疼痛区域的接触激活了阻滞疼痛神经的触觉神经。从进化的角度来看，这是有道理的，因为这是一个信号，它表明生物体意识到疼痛并正采取行动。起阻滞作用的化学物质是内啡肽——体内吗啡的原有形式，它能作用于神经元表面的受体，即阿片受体。另一种可以刺激和关闭痛觉闸门的方法是经皮电神经刺激疗法。经皮电神经刺激机器提供低电流，激活和关闭疼痛闸门，从而缓解疼痛。这对某些疼痛非常有效，如分娩时的疼痛。
一旦疼痛信号通过痛觉闸门，路径就不太明确了，在通往丘脑的途中，携带疼痛信号的神经纤维会通过中脑的某一区域——导水管周围灰质。该区域里充满阿片受体，具有很强的镇痛作用。该区域的一些神经向下延伸到脊髓并连接到痛觉闸门，帮助关闭痛觉闸门。
当然还有其他机制可以减少痛觉。安慰剂（医学上使用的一种中性物质，如糖片）是一种对大约33%的人有效的止痛药，其作用机制尚不清楚。针灸可能会刺激体内内啡肽的释放，但这只是一种猜测，目前机制还不清楚。分散注意力（如使用冷热包）或极端的情绪状态（如恐惧、愤怒或狂躁），都可以减少或延迟痛觉感受。
最极端的例子也许是聚集性头痛，这是一种罕见的主要影响男性（通常是重度饮酒者）的偏头痛。虽然这种痛现在可以治疗，但是其疼痛十分严重，以至于一些人会有自杀行为。更典型的是，它会导致患者用头部猛烈且反复地撞击墙壁，因为这样会分散注意力，比聚集性头痛好受些。还有一个例子是战场上的士兵，研究表明，在战场上受伤的士兵最初很少需要止痛或根本不需要止痛。但在离开前线和住院后，他们需要更多的止痛药物。当我们处于痛苦或压力下时，分散注意力或起中断作用的系统可能处于激活状态。
那么，我们为什么需要感觉呢？答案就在于我们的运动系统。如果不运动，我们可能就不需要这么细微的感觉了。这就是为什么我们身体上感觉神经末梢最多的地方是最能探索环境的部位，比如嘴唇、舌头和手。这与脑分配给身体各个部位的感知能力相对应。脑是有组织的结构，因此相邻的特定区域之间有一个重叠区域，即联合区两个区域的信号会被映射到一起，大脑中感觉带正好位于额叶和顶叶的裂隙后面，紧挨着运动带，运动带正好位于前面。这也许并不奇怪，因为关于运动和感觉的信号可以迅速进行交换。因此有些人认为，意识正是产生于这种感觉与运动的交互过程中。
1至少有6种不同的感觉才能构成一种单一的整体感觉。这6种感觉分别是痛觉、温觉、触觉、振动觉、关节位置觉和两点辨别觉。
2来自内脏器官的疼痛很难定位，我们通常根据胚胎发育来感知身体内部的疼痛信号。