唐 孝 威

● 學(xué)術(shù)關(guān)注：當(dāng)代意識(shí)理論前沿

意識(shí)的定量研究

唐 孝 威

（浙江大學(xué) 語(yǔ)言與認(rèn)知研究中心，浙江 杭州 310027）

意識(shí)問題是當(dāng)代自然科學(xué)最基本和最困難的問題之一。隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，用自然科學(xué)方法研究和認(rèn)識(shí)意識(shí)的任務(wù)已經(jīng)提到科學(xué)研究的日程上來(lái)。定量研究是自然科學(xué)中最常用的方法和最根本的要求。有必要對(duì)意識(shí)是否能夠定量以及如何開展意識(shí)的定量研究進(jìn)行探討，并從意識(shí)的神經(jīng)生物學(xué)四要素出發(fā)給出意識(shí)定量研究的心腦關(guān)系式。

意識(shí)；定量研究；神經(jīng)四要素；心腦關(guān)系式

特約主持人：唐孝威（浙江大學(xué)物理系教授、語(yǔ)言與認(rèn)知研究中心學(xué)術(shù)委員會(huì)主任，中國(guó)科學(xué)院院士，主要從事原子核物理、腦科學(xué)與意識(shí)科學(xué)等交叉領(lǐng)域的研究）

主持人話語(yǔ)：意識(shí)（consciousness）問題是當(dāng)代自然科學(xué)最基本和最困難的問題之一。在過(guò)去二三十年間，意識(shí)科學(xué)儼然已成一個(gè)蔚為壯觀的跨學(xué)科研究前沿，意識(shí)的理論研究也出現(xiàn)了一個(gè)高峰時(shí)期。相繼有一流的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家和心智哲學(xué)家提出了或哲學(xué)宏闊或?qū)嶒?yàn)可證的意識(shí)理論。然而，意識(shí)的自然化運(yùn)動(dòng)所面臨的挑戰(zhàn)仍然艱巨，為意識(shí)提供一種同時(shí)說(shuō)明其主觀性（subjectivity）及其神經(jīng)生物學(xué)的解釋框架已經(jīng)成為當(dāng)代意識(shí)科學(xué)的黃金準(zhǔn)則。

在腦和心智的領(lǐng)域中，我們要對(duì)意識(shí)問題進(jìn)行長(zhǎng)期的、系統(tǒng)的研究，在繼承中華文化和在自己研究的基礎(chǔ)上，借鑒國(guó)外的發(fā)展，建構(gòu)比較全面的意識(shí)研究框架。為此，借《蘇州大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版）》平臺(tái)，我們悉心策劃并組織了“當(dāng)代意識(shí)理論前沿”專欄。本專欄由四篇論文組成。唐孝威的文章嘗試對(duì)意識(shí)是否能夠定量以及如何開展意識(shí)的定量研究進(jìn)行初步的探討，并從意識(shí)的神經(jīng)生物學(xué)四要素出發(fā)給出了意識(shí)定量研究的心腦關(guān)系式。尼古拉斯·漢弗萊（Nicholas Humphrey）的文章通過(guò)比較感覺的現(xiàn)象品質(zhì)與笑話的好笑性（funniness）兩者之間的相似性，論證了我們關(guān)于外部事件屬性的主觀“看法”在認(rèn)知過(guò)程的神經(jīng)基礎(chǔ)中的實(shí)現(xiàn)步驟，從而向讀者呈現(xiàn)意識(shí)難問題的概念錯(cuò)誤。張靜和陳巍的文章借助新近興起的虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，VR）技術(shù)，在自己的實(shí)驗(yàn)工作基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)旨在超越實(shí)體論與錯(cuò)覺論之爭(zhēng)的自我建構(gòu)論立場(chǎng)。陳向群的文章詳細(xì)梳理了當(dāng)前意識(shí)科學(xué)中量子力學(xué)方法及各種理論版本，勾勒出從量子理論角度積極尋找人腦內(nèi)的量子效應(yīng)，進(jìn)而解釋意識(shí)問題的研究概貌與動(dòng)態(tài)。

我們也期待本次專欄能夠?yàn)榻衲暾匍_的國(guó)際意識(shí)科學(xué)（The Science of Consciousness，TSC）會(huì)議和意識(shí)的科學(xué)研究（Association for the Scientific Study of Consciousness，ASSC）會(huì)議凝聚來(lái)自中國(guó)的意識(shí)研究共同體。我們由衷地期待有更多的年輕學(xué)者加入意識(shí)研究的隊(duì)伍。愿我們?yōu)榻忾_意識(shí)之謎而共同努力！

意識(shí)問題是當(dāng)代自然科學(xué)最基本和最困難的問題之一。在過(guò)去二三十年間，意識(shí)科學(xué)已經(jīng)成為一個(gè)跨學(xué)科研究前沿，意識(shí)的理論研究也出現(xiàn)了一個(gè)高峰時(shí)期，相繼有一些認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家和心智哲學(xué)家提出了或?qū)嶒?yàn)可證的或哲學(xué)的意識(shí)理論。然而，意識(shí)研究所面臨的挑戰(zhàn)仍很艱巨，為意識(shí)提供一種同時(shí)說(shuō)明其主觀性（subjectivity）及其神經(jīng)生物學(xué)的解釋框架仍然是當(dāng)代意識(shí)科學(xué)的難題。對(duì)意識(shí)問題的研究，可以從很多方面入手，今天我想要和大家一起探討的是意識(shí)的定量研究問題。

一般看來(lái)，意識(shí)的定量研究好像是沒什么問題的。因?yàn)閺囊话愕某ＷR(shí)來(lái)看，或者從過(guò)去的研究來(lái)看，意識(shí)的定量研究好像不存在問題。比如說(shuō)，我們從常識(shí)來(lái)看，意識(shí)有很多維度，例如我們經(jīng)常講的覺醒（arousal）和覺知（awareness），都是意識(shí)的重要的指標(biāo)。我們以醫(yī)院里的麻醉為例，大家都知道，麻醉有很多不同的程度，因此與之相對(duì)應(yīng)的，覺醒也就有很多不同的程度，這是公認(rèn)的。再比如說(shuō)疼痛，你覺知到的疼痛，也是有輕重程度之分的。這是一個(gè)常識(shí)問題，或者說(shuō)不存在意識(shí)要不要定量這個(gè)問題。中科院生物物理研究所的汪云九教授等研究者發(fā)表過(guò)一篇題為《意識(shí)的計(jì)算神經(jīng)科學(xué)研究》的文章，認(rèn)為意識(shí)有相應(yīng)的神經(jīng)相關(guān)物活動(dòng)的基礎(chǔ)，給出了意識(shí)活動(dòng)的一種計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的假設(shè)，并在這個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)意識(shí)活動(dòng)的理論測(cè)度。［1］在那篇文章里比較詳細(xì)地討論了意識(shí)怎么定量的問題。從這個(gè)方面而言，汪云九等研究者認(rèn)為意識(shí)的定量研究不存在問題。那么為什么現(xiàn)在提出了問題呢？

2014年，法國(guó)科學(xué)院院士Stanislas Dehaene出版了一本名為Consciousness and the brain的書，在該書中他談到了大量關(guān)于意識(shí)的實(shí)驗(yàn)。在他的分析中，他提到從無(wú)意識(shí)到意識(shí)是全或無(wú)的“點(diǎn)燃”（all or none ignition，或稱“點(diǎn)火”），也就是說(shuō)無(wú)意識(shí)和有意識(shí)之間有一個(gè)“點(diǎn)燃”。按照他的意思，意識(shí)要么全，要么無(wú)，要么是1，要么是0，換言之，要么有，要么沒有，并不存在量化的問題。［2］對(duì)此我并不贊同，對(duì)于意識(shí)是全或無(wú)的“點(diǎn)燃”的說(shuō)法我有不同的看法。2016年3月Dehaene到上海神經(jīng)科學(xué)研究所訪問期間，我會(huì)見了他，和他當(dāng)面討論了這個(gè)問題。在他的這本書中，他確實(shí)認(rèn)為從無(wú)意識(shí)到有意識(shí)是一個(gè)從無(wú)到全的突然的變化，意識(shí)是不能量化的。我和他說(shuō)了我的意見以后，他說(shuō)這個(gè)問題值得研究，他并沒有不同意我的意見，但是他也沒有具體說(shuō)明怎么進(jìn)行研究。

一、意識(shí)的定量研究

意識(shí)的定量研究是我最近思考的比較多的一個(gè)問題，我之所以堅(jiān)持認(rèn)為意識(shí)是可以而且應(yīng)該定量研究的，一方面是來(lái)自臨床的經(jīng)驗(yàn)。我們以植物人的促醒為例，植物人的覺醒的評(píng)定肯定是用量表的，是定量的。那么覺知是不是也有量表？是不是也能定量？我們正常人的覺知是不是也能夠進(jìn)行定量研究呢？另一方面是來(lái)自理論的探討。中科院上海生理研究所的孫復(fù)川教授認(rèn)為，人腦中的編碼是相當(dāng)復(fù)雜的，1和0或者說(shuō)全或無(wú)的方式也是一種編碼方式。但是我認(rèn)為如果意識(shí)只用1和0進(jìn)行編碼就太過(guò)簡(jiǎn)單了，我建議我們是不是應(yīng)該把意識(shí)覺知分成不同的程度。在對(duì)這個(gè)問題進(jìn)一步展開討論之前，我想強(qiáng)調(diào)的是，意識(shí)有基礎(chǔ)意識(shí)和高級(jí)意識(shí)。比如說(shuō)有感覺、情緒等基礎(chǔ)意識(shí)。情緒方面例如高興，有程度高的，也有程度低的?，F(xiàn)在關(guān)注的是基礎(chǔ)意識(shí)的定量問題，至于高級(jí)的意識(shí)，因?yàn)樘珡?fù)雜，這里暫時(shí)不討論。

對(duì)于意識(shí)的討論，我們?cè)羞^(guò)這樣一個(gè)隱喻：有一只碗，碗中有一種液體，碗中有沒有液體是有意識(shí)和沒意識(shí)的差別。但是我認(rèn)為除了有沒有液體外，液體的多少應(yīng)該也是有差別的，這種對(duì)液體多少的討論就是對(duì)意識(shí)的量化的研究。

對(duì)于這個(gè)問題，我和加拿大渥太華大學(xué)的Georg Northoff教授有過(guò)很多的討論，我們都認(rèn)為，意識(shí)的研究需要在大量經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上找出模型，如果離開了大量經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，這個(gè)模型也不可能被發(fā)現(xiàn)。我的看法是，從心理的層面看，覺醒（arousal）、覺知（awareness）、意向（intention）和情緒（emotion）都是意識(shí)的不同方面。對(duì)于這些不同的方面，我們可以按照第一人稱的方式來(lái)理解：我有什么情緒，我有什么感覺。同時(shí)我們也可以對(duì)它們進(jìn)行一些第三人稱的描述，其中包括主體的行為和這些不同方面相關(guān)的生理基礎(chǔ)等。現(xiàn)在的問題就是我們?cè)趺窗训谌朔Q的描述和第一人稱的描述聯(lián)系起來(lái)。在這個(gè)聯(lián)系的過(guò)程中，因?yàn)檫@兩個(gè)方面涉及不同的量綱，特別是意識(shí)過(guò)程是一個(gè)相對(duì)的過(guò)程，所以如果要把這兩者聯(lián)系起來(lái)，需要應(yīng)對(duì)的問題之一是量綱的變換。

我再重復(fù)一下，我們這里要討論的是基礎(chǔ)意識(shí)。你的情緒，即便是最簡(jiǎn)單的，同一種情緒，有沒有程度的差別，我認(rèn)為是有的，不是全或無(wú)的。我們先不討論高級(jí)意識(shí)。高級(jí)意識(shí)是什么呢，高級(jí)意識(shí)就是大量的基礎(chǔ)意識(shí)的集成，把大量不同種類的基礎(chǔ)意識(shí)有機(jī)地集成到一起。我覺得這個(gè)需要作為專門的問題進(jìn)一步討論。

二、意識(shí)的四要素及意識(shí)的涌現(xiàn)

然而，即便是只討論基礎(chǔ)意識(shí)，這里也會(huì)涉及意識(shí)內(nèi)容的多樣性。比如人有很多種不同類型的感知覺，例如聽覺、視覺、觸覺等，個(gè)體都分別有不同內(nèi)容的主觀體驗(yàn)。并且在同一種感覺，比如視覺中，我們還可以細(xì)分為顏色視覺、空間視覺、形狀視覺等很多不同的內(nèi)容。因此，可以用i來(lái)表示某一種感覺的內(nèi)容，并且i所包含的種類有很多，有i1、i2一直到in有很多很多種。對(duì)于其中每種感官體驗(yàn)而言，主觀體驗(yàn)都有內(nèi)容和強(qiáng)度之分，之所以要討論強(qiáng)度，是因?yàn)轶w驗(yàn)的程度之分是討論意識(shí)量化的前提。這種主觀的體會(huì)和體驗(yàn)所對(duì)應(yīng)的腦的基礎(chǔ)，就在于大腦皮層專一性腦區(qū)的激活。我們知道腦區(qū)有不同的回路，它們分別加工不同的內(nèi)容的信息，比如視覺里某一個(gè)視覺內(nèi)容就會(huì)有專門的腦回路來(lái)激活和表征它。生理的腦的激活是可以量化的，因?yàn)橛胁煌募せ畹乃?；而心理的主觀的水平也是有不同的程度可以量化的。問題是怎么把生理的客觀的激活和心理的主觀體驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)。當(dāng)然我這里所說(shuō)的前提就是主觀體驗(yàn)都是有數(shù)量的衡量的，我們所討論的核心前提就是這主觀體驗(yàn)不是全或無(wú)的。

從心理學(xué)的層面說(shuō)，我們?cè)?jīng)闡述過(guò)意識(shí)四個(gè)要素理論，意識(shí)由意識(shí)的四個(gè)要素及它們之間的相互作用組成，它們是意識(shí)覺醒、意識(shí)內(nèi)容、意識(shí)指向和意識(shí)感情。［3］意識(shí)四個(gè)要素的情況隨著個(gè)體內(nèi)部條件和外部條件的變化而不斷變動(dòng)。這一個(gè)意識(shí)四要素理論主要是從心理學(xué)的層面出發(fā)所進(jìn)行的探討。此外，從神經(jīng)生物學(xué)的層面，我們?cè)?jīng)闡述過(guò)腦的四個(gè)功能系統(tǒng)學(xué)說(shuō)，我們基于對(duì)意識(shí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的探討，會(huì)涉及意識(shí)的四個(gè)神經(jīng)生物學(xué)的重要的要素，即覺醒程度、信息加工、注意增強(qiáng)、全局廣播，它們是意識(shí)的神經(jīng)生物學(xué)四要素。

意識(shí)的覺醒程度和腦干等基礎(chǔ)的腦結(jié)構(gòu)有關(guān)。意識(shí)的信息加工由大腦皮層一些專一性的腦區(qū)負(fù)責(zé)，它們分別處理某些特定的信息，比如視覺里某一種顏色的加工或運(yùn)動(dòng)里某種動(dòng)作的加工，i可以從1到n有很多種，不同的內(nèi)容由不同的對(duì)應(yīng)腦區(qū)加工。注意增強(qiáng)也是重要的機(jī)制。注意不同于意識(shí)，但是注意的增強(qiáng)是意識(shí)的一個(gè)要素。加工的信息必須進(jìn)到腦內(nèi)全局廣播，Bernard Baars［4］和Dehaene［2］的全局廣播的理論指出，意識(shí)活動(dòng)要有大量的反饋的過(guò)程。Edelman［5］也講信息的再入（reentry）過(guò)程，Nicholas Humphrey的意識(shí)理論［6］也強(qiáng)調(diào)回路（loop）。在丘腦、前額葉和頂葉有很多來(lái)回的信息的交流，所以光是信息加工腦區(qū)參與還不夠，還要進(jìn)入這個(gè)回路，要有全局廣播的機(jī)制，這是比較重要的。最近幾年實(shí)驗(yàn)證明，意識(shí)要有一個(gè)“點(diǎn)燃”。但是在“點(diǎn)燃”之后，意識(shí)還是有不同程度的表達(dá)。從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)看，覺醒活動(dòng)、信息加工、注意增強(qiáng)、全局廣播，這幾個(gè)部分要集成起來(lái)，光是一個(gè)部分是達(dá)不到意識(shí)的。而且信息加工的專一性腦區(qū)的激活水平要超過(guò)意識(shí)的閾值以后，才會(huì)有意識(shí)的涌現(xiàn)。這是目前比較公認(rèn)的看法。

下面討論意識(shí)的涌現(xiàn)。意識(shí)不是靜止的狀態(tài)，而是不斷變動(dòng)著的動(dòng)態(tài)過(guò)程。平常腦內(nèi)大量的活動(dòng)都是在進(jìn)行著信息加工的，它們都是屬于心智活動(dòng)，而且無(wú)意識(shí)的活動(dòng)的數(shù)量比有意識(shí)的活動(dòng)數(shù)量大很多，但是它們沒有進(jìn)入意識(shí)。通過(guò)許多腦區(qū)的激活和它們之間的相互作用，大腦皮層一定腦區(qū)的信息加工可以從無(wú)意識(shí)的加工轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸庾R(shí)的加工，這種動(dòng)態(tài)的轉(zhuǎn)變過(guò)程就是意識(shí)的涌現(xiàn)。當(dāng)腦的活動(dòng)滿足了意識(shí)涌現(xiàn)的必要和充分條件之后，加工的信息就進(jìn)入意識(shí)了。

這里把這四個(gè)要素分別用幾個(gè)參數(shù)來(lái)說(shuō)明一下。

A：腦內(nèi)信息加工的專一性腦區(qū)的激活水平，這個(gè)參數(shù)的取值范圍是A≥0。

α：腦內(nèi)意識(shí)覺醒的支持系統(tǒng)的活動(dòng)度，這個(gè)參數(shù)的取值范圍是1≥α≥0。

β：腦內(nèi)意識(shí)全局傳播系統(tǒng)的全局傳播度，這個(gè)參數(shù)的取值范圍是1≥β≥0。

γ：腦內(nèi)注意控制系統(tǒng)對(duì)腦區(qū)激活的增強(qiáng)系數(shù)，這個(gè)參數(shù)的取值范圍是γ≥0。

腦內(nèi)信息加工專一性腦區(qū)的激活水平要大于0，但是光是大于0還是不夠的，它的信息加工可能仍然是無(wú)意識(shí)的，不一定是有意識(shí)的，激活水平需要超過(guò)一個(gè)閾值，信息加工才能進(jìn)入意識(shí)。腦內(nèi)意識(shí)覺醒的支持系統(tǒng)它的活動(dòng)程度叫α，這是關(guān)于意識(shí)覺醒程度的指標(biāo)，它也是可以量化的。平時(shí)我們講覺醒，覺醒的程度就是用α來(lái)表示。腦內(nèi)注意有一個(gè)增強(qiáng)的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程對(duì)加工的信息進(jìn)入意識(shí)是必須的。為了腦內(nèi)全局廣播，腦內(nèi)必須有大量的反饋的回路，這個(gè)就是全局的廣播系統(tǒng)或者傳播系統(tǒng)，信息全局廣播的程度叫β。這個(gè)對(duì)意識(shí)的出現(xiàn)至關(guān)重要。Dehaene在書中指出，全局廣播系統(tǒng)是一個(gè)大范圍的活動(dòng)，這是一種信息的交流和整合，它的活動(dòng)在腦成像和腦電中都會(huì)有反映。［2］上述四個(gè)要素從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水平來(lái)看是必須的，是缺一不可的。

意識(shí)涌現(xiàn)過(guò)程不是孤立的單個(gè)腦區(qū)的活動(dòng)，而是腦內(nèi)四個(gè)功能系統(tǒng)及它們內(nèi)部多個(gè)腦區(qū)相互作用下發(fā)生的集體活動(dòng)。因此，要從多個(gè)腦區(qū)集體相互作用的觀點(diǎn)來(lái)考察意識(shí)涌現(xiàn)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。意識(shí)涌現(xiàn)的必要和充分條件是α>0；β>0；γ>1；γA>Ac。Ac是意識(shí)閾值，α>0就是有覺醒活動(dòng)，β>0就是全局廣播的系統(tǒng)回路要進(jìn)行活動(dòng)，丘腦、前額葉、頂葉回路里面有很多信息的整合，γ就是注意增強(qiáng)，加工信息的專一性腦區(qū)原來(lái)的激活水平經(jīng)過(guò)γ增強(qiáng)超過(guò)意識(shí)閾值，超過(guò)閾值后信息就進(jìn)入意識(shí)。

三、心腦關(guān)系式

意識(shí)涌現(xiàn)條件的定律是：在其他腦區(qū)的共同作用下（稱為α-β-γ機(jī)制），當(dāng)大腦皮層加工信息的一定腦區(qū)的激活水平達(dá)到意識(shí)臨界閾值A(chǔ)c時(shí)涌現(xiàn)意識(shí)。意識(shí)問題的特殊性決定了我們不能只關(guān)注意識(shí)涌現(xiàn)的客觀神經(jīng)生物學(xué)條件，我們還需要重視意識(shí)體驗(yàn)所帶來(lái)的主觀體驗(yàn)。第三人稱的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的激活到底是如何和我們第一人稱的主觀體驗(yàn)的內(nèi)容和強(qiáng)度聯(lián)系起來(lái)的呢？

我們提到主觀體驗(yàn)的強(qiáng)度叫C。用C來(lái)表示主觀體驗(yàn)的強(qiáng)度，說(shuō)明主觀體驗(yàn)是有一個(gè)數(shù)量的值的，有大有小的，第一人稱的體驗(yàn)是有大有小的，而且是可以量化的，并不是只等于1或者0。同時(shí)，C可以有不同的內(nèi)容，對(duì)其中每一個(gè)特殊信息i來(lái)說(shuō)，叫作Ci，Ci就是對(duì)特殊信息i的主觀體驗(yàn)的強(qiáng)度。

下面用一個(gè)簡(jiǎn)單的公式把C和A聯(lián)系起來(lái)。當(dāng)α>0和γA>Ac時(shí)（Ac是意識(shí)臨閾值），主觀體驗(yàn)的強(qiáng)度和腦內(nèi)信息加工專一性腦區(qū)的激活水平的關(guān)系式，即心腦關(guān)系式是：

C=a·A（C是主觀體驗(yàn)強(qiáng)度，A就是信息加工腦區(qū)的激活水平）

a=α·β·γ·ν（a是量綱轉(zhuǎn)換，其中ν是量綱和單位變換系數(shù)）

C和A具有不同的量綱，所以中間需要用a進(jìn)行量綱的轉(zhuǎn)換。

對(duì)信息內(nèi)容i的主觀體驗(yàn)強(qiáng)度Ci。

Ci=a·Ai

考慮意識(shí)的涌現(xiàn)，就一定要考慮意識(shí)的閾值。腦內(nèi)激活水平A經(jīng)過(guò)注意的增強(qiáng)（γ）達(dá)到意識(shí)的閾值之后，才能進(jìn)入意識(shí)，這個(gè)時(shí)候才能有意識(shí)地通達(dá)（access）。

我們?cè)跓o(wú)夢(mèng)睡眠的時(shí)候α=0。做夢(mèng)的時(shí)候，情況是怎么樣的？這時(shí)可能α值比較低，但是不等于0。在清醒但是無(wú)意識(shí)信息加工的時(shí)候，A>0；α>0；β=0；γ<1，即雖然因?yàn)閭€(gè)體是清醒的，α大于0，但是β沒有作用，因?yàn)闆]有全局廣播，雖然有激活A(yù)，就是腦區(qū)是有激活的，但是由于β等于0，所以信息加工是不能進(jìn)入意識(shí)的。

綜上所述，當(dāng)一個(gè)腦區(qū)的激活水平低于這個(gè)腦區(qū)的意識(shí)閾值時(shí)，個(gè)體沒有關(guān)于激活腦區(qū)信息加工內(nèi)容的意識(shí)體驗(yàn)；當(dāng)激活水平超過(guò)意識(shí)閾值時(shí)，并且有覺醒系統(tǒng)、調(diào)控系統(tǒng)和全局廣播系統(tǒng)的腦區(qū)參與活動(dòng)時(shí)，個(gè)體有激活腦區(qū)的加工信息內(nèi)容的意識(shí)體驗(yàn)，并且意識(shí)體驗(yàn)的強(qiáng)度隨著腦區(qū)激活水平的提高而增加。

四、心理物理學(xué)

早年Fechner在創(chuàng)立心理物理學(xué)時(shí)，提出過(guò)外部的心理物理學(xué)和內(nèi)部的心理物理學(xué)等概念。外部物理世界各種物理刺激作用于人的感官，引起人的內(nèi)部物理世界的活動(dòng)，即腦的活動(dòng)，從而產(chǎn)生內(nèi)部心理世界的感覺體驗(yàn)。Fechner認(rèn)為人的感覺過(guò)程既涉及外部物理世界的物理刺激，又涉及內(nèi)部物理世界的腦活動(dòng)過(guò)程，還有內(nèi)部心理世界的感覺體驗(yàn)。［7］他認(rèn)為外部的心理物理學(xué)研究外部物理刺激強(qiáng)度和內(nèi)部心理世界感覺體驗(yàn)強(qiáng)度之間的關(guān)系，而內(nèi)部的心理物理學(xué)則研究?jī)?nèi)部物理世界即腦活動(dòng)強(qiáng)度和內(nèi)部心理世界感覺體驗(yàn)強(qiáng)度之間的關(guān)系。

我們?cè)谏厦嬗懻摰男哪X關(guān)系，即人的腦區(qū)激活水平和人的主觀體驗(yàn)強(qiáng)度的定量關(guān)系，就是內(nèi)部的心理物理學(xué)的定量定律。［8］

用S表示外界物理刺激強(qiáng)度，已知腦內(nèi)信息加工的專一性腦區(qū)的激活水平A正比于logS，而這個(gè)關(guān)系代入上面C=a·A式中，可以得到C=klogS這個(gè)公式，它就是150多年前Fechner的公式。就此而言，我們的心腦關(guān)系式即內(nèi)部的心理物理學(xué)定律是和Fechner公式即外部的心理學(xué)定律相互聯(lián)系的。

［1］汪云九，唐孝威，吳建永，等.意識(shí)的計(jì)算神經(jīng)科學(xué)研究［J］. 科學(xué)通報(bào)，2001，（13）.

［2］Dehaene S. Consciousness and the brain［M］. New York City：Viking Press，2014.

［3］唐孝威.意識(shí)的四個(gè)要素理論［J］. 應(yīng)用心理學(xué)，2003，（3）.

［4］Baars B. In the theater of consciousness：the workspace of the mind［M］. New York：Oxford University Press，1997.

［5］Edelman G，Tononi G. A universe of consciousness：how matter becomes imagination［M］. New York：Basic Books，2000.

［6］Humphrey N. Soul dust：the magic of consciousness［M］. Princeton：Princeton University Press，2011.

［7］Fechner G T. Elements of psychophysics［M］. New York：Holt，Rinehart and Winston，1986.

［8］唐孝威，陳碩. 心智的定量研究［M］. 杭州：浙江大學(xué)出版社，2009.

［責(zé)任編輯：江 波］

A Quantitative Study of Consciousness

TANG Xiao-wei
( Center for the Study of Language and Cognition, Zhejiang University, Hangzhou Zhejiang 310027, China )

Consciousness is one of the most fundamental and difficult problems in contemporary natural science. With the development of experimental techniques, applying scientific methods to study and understand consciousness has already been on the agenda of scientific research. Quantitative research is the most used method and the most fundamental requirement of natural science. This paper tries to discuss the possibility of a quantitative study of consciousness and how to conduct it, as well as propose a mind-brain equation based on the neural four ingredients of consciousness.

consciousness; quantitative study; neural four ingredients; mind-brain equation

B842.7

A

2095-7068(2017)03-0001-05

2016-12-10

10.19563/j.cnki.sdjk.2017.03.001

唐孝威（1931— ），男，江蘇無(wú)錫人，浙江大學(xué)物理系教授、語(yǔ)言與認(rèn)知研究中心學(xué)術(shù)委員會(huì)主任，中國(guó)科學(xué)院院士，主要從事原子核物理、腦科學(xué)與意識(shí)科學(xué)等交叉領(lǐng)域的研究。