当前的物理学仅仅描述了一种有限的情况——只对无生命的东西有效。如果要描述有意识的有机体，那么当前的物理学就必须被基于新概念的新规律取代。
——尤金·魏格纳，诺贝尔物理学奖得主
（由伯恩斯引用，1991）
5.1 问题是什么？
或许我们能问的最深刻的问题是：有意识的主观体验如何由脑中神经细胞的活动产生？即心智如何从物质中产生？人脑中适当的神经活动对心智（主观体验）的出现而言是必不可少的。可是，如果你要是观察相关的神经活动和神经结构，那么你不会看到任何看上去像是主观体验的东西。有可能在实验上处理这个深刻的问题吗？要有此尝试，你就必须承认，主观体验无法直接由外部的客观设备或外部观测来测量。有意识的主观体验只被拥有此体验的个体所通达。可是，只有与大脑中适当的神经活动相关时，它才出现。对有意识主观经验的研究要求个体的内省报告，个体要对他的体验或某物的觉知作出描述。
我们已经知道，通过对（作为独立但相关的两个变量的）意识体验和脑的神经活动的一起检查可成功研究二者之间的关系。即，神经活动和意识体验必须看作是对同一个事件的观察，以便发现哪些脑活动意味一个意识体验。对意识体验而言，其中的任何意义只能通过伴随意识体验的脑功能研究才能确立起来。
然而，即使对意识体验与神经活动的相关关系的成功研究——尽管这很重要——也并没有回答一个更深刻的问题：这些范畴上截然不同的非物质现象的主观体验如何源自神经细胞的物理活动？这个问题被哲学家大卫·查默斯（1996）称为“难问题”。
查默斯（1995）曾试着提出一个信息两面论（double-aspect theory of information）来解决这个问题。他假定信息既拥有物质的方面也拥有现象的方面。体验或者涌现于现象的方面或者等同于现象的方面。这个主张——似乎是同一论（identity theory）的一个版本——由于多种原因无法让人信服（Libet，1996）。同一论假定，存在一个对所有实在而言共同的“基质”（substrate），这种基质有一个可观察的“外部品质”和一个“内部品质”。外部品质就是我们看到和测量到的物质脑；主观体验的内部品质对于外部观测者来说则是不可及的。然而同一论——包括查默斯的这个版本——无法被检验，因此它不是一个科学的理论。一个不同的可检验的解决方案——即这个统一的有意识的心智场——将在本章中提出来。
哲学家科林·麦金（1999）将这个问题看作“不可解的问题”。他认为没有任何令人信服的方法能使我们用自然物理秩序来解释意识和主观体验。斯宾诺莎（Spinoza）相信通过论证“思想和体验始终等同于脑和身体的一系列客观变化”，他解决了这个问题。这种观点通常会遭遇与同一性理论一样的困难。一则，它是无法检验的，而且它似乎无法解释心智与物质如何因果地相互作用；二则，它依赖于一种形而上学信念，即使这种信念非常有吸引力。我将尝试表明提出一个可检测的理论来回答心智与物理的问题还是可能的。
除了科林·麦金和大卫·查默斯，其他几个哲学家也写了一些卓越的著作来论述大脑活动如何与意识的主观体验相关联的。其中包括约翰·塞尔（1992）和丹尼尔·丹尼特（1991）以及保罗和帕特丽夏·丘奇兰德（Paul and Patricia Churchland，1999（1））。丘奇兰德夫妇在众多观点中提出了一个极端的观点：心智的主观现象可还原为神经细胞的物理事件。他们“倡导一种取消的物质论（eliminative materialism）”。坦率地说，这种观点认为心智状态不存在。当我们用到所谓“民众心理学”时，我们谈论好像它们存在（参见McGinn，1999：46）。也就是说，我们应当满足于根据神经回路的活动来描述意识体验。在他们看来，“心智是一个谜”。
另一方面，塞尔（1992）认为意识体验是一种真实的现象，这种现象无法还原为脑神经的物理活动。当然，这并非塞尔独有的观点。我自己从20世纪50年代后期开始的实验就是基于心智和物质这两类现象相互之间的不可还原性。麦金也持同样观点，尽管和我一样，他也不认同塞尔对此作出的进一步的阐释。
如果丘奇兰德夫妇想把他们自己看成是完全由神经细胞构成的物理主义事件所决定的，那么，他们有权得出他们的观点，即使其他人感到他们拥有一个真实的、并非自动机器的有意识的心智。的确，正是笛卡尔在16世纪时提出了这样一个问题：什么是我确信真实存在的？他的回答是，只有我自己有意识的主观心智或体验才是我确信为真实的。
塞尔宣称，获得一个与意识体验相关的神经活动的完整知识将告诉我们一切关于心-脑关系我们所能知道的东西。塞尔仅仅将意识看作是一个脑神经元的生物高阶过程。麦金（1999）指出，塞尔并没有回答核心问题，即这种与意识体验相关的生物过程如何源于较低等级的神经元的物理性质。“塞尔对这一问题给出的解决方案实际上只是对这个问题的一种陈述。”
塞尔（2000）进一步提出了一种意识体验和自由行动如何与脑功能相联系的观点。塞尔对于这一观点的模型并不符合实验证据（Libet，1985），事实上它与这些证据是冲突的。例如，塞尔认为，有意识的“自我”有能力启动一个自愿的行动。但我们的实验结果显示，“现在就行动”的过程是无意识启动的。塞尔的模型提出，“意志的自由”出现在作出行动的决定与行动过程开始之间的“间隙”。但是这个间隙是决定的启动与有意识的决定之间的一个大约400毫秒的无意识的间隙。（详见我对塞尔提议的评论，Libet，2001。）与许多哲学家关于心-脑问题的思辨观点一样，塞尔的模型未经检验，甚至无法被实验检验。
意识体验的统一性是一种现象，它是“难问题”的一部分。一个明显的例子就是我们对视觉意象的体验。这个意象基于成千上万神经细胞的活动。大脑皮层的初级接受视觉区的神经细胞的空间模式并不像我们看见的意象；它是扭曲的。视觉意象的其他特征在其他的皮层视觉区得到表征和发展；这些区域专门负责颜色视觉、意象的运动、面部识别，等等。尽管存在这种可区分的神经功能的复杂排列，但主观上我们看见的是一个统一的意象，这个意象将这些视觉元素平滑地整合在一起。对于由神经细胞活动的复杂模式所形成的统一且整合的体验来说，这仅仅是一个不重要的例子。
这个难问题另一特点就是自由意志如何运行的问题。如果自由意志是一个有效的现象，那么有意识的心智功能（假定是非物质的）就必须能影响由物质构成的神经细胞的运动。这正是物质的神经细胞如何能够引起有意识的主观体验这个问题的反面。
的确，多蒂（1998）已经恰如其分地提出了“心智的五个未解之谜”。
涌现现象如何与这个问题相关联？
我们承认在物理世界，由一个系统展示出的现象在构成该系统的亚单元的属性中并不明显。例如，化合物苯由六个碳原子和六个氢原子组成。凯库勒（Kekulé）提出，六个碳原子组成一个环，氢原子附着于环上六个碳原子的六个接口处。这就是对有机化学（以及对生物学）至关重要的著名的苯环。由（作为一种有机溶剂和诸如此类的）苯所展现的属性不可能从碳原子和氢原子本身的属性中先验地（a priori）预测出来。即一种新属性从C6H6环的系统中涌现出来。类似的，轮子的属性并没有明显地出现在制作轮子所用材料的属性中（正如斯佩里提出的，1980）。轮子滚动的属性从构成轮子的物质材料的特定排列方式所创造的系统中涌现出来。环绕在带电金属丝周围的磁场的出现也是一个从系统中涌现的现象。正如天体物理学家亚瑟·爱丁顿（Arthur Eddington）爵士说过的那样，“我们常常相信如果我们知道一件事以及另一件事，那么我们就知道了两件事，因为一加一等于二。我们现在知道了，关于这个‘和（and）’我们必须学习更多的东西”（由B.D.Josephson引用，1993）。换言之，存在着在其构成成分中并不明显的系统的属性。
事实上，与此类似，我们不得不将有意识的主观体验看作以某种方式从脑神经细胞活动的适当系统中涌现的现象。然而与物理的涌现现象不同，涌现的主观体验无法被任何物理方式直接观察或测量，因为只对拥有此主观体验的个体才能通达它。显然，这个系统的涌现的主观体验并不同于对此负有责任的神经细胞的属性；它不是这些神经活动的一个可预测的结果。涌现的主观体验展现出独特的不可预测的特征，这不该让人惊讶。
为什么从适当的神经活动涌现的主观体验要比类似的有关其他基本现象的问题更难回答呢？即，为什么质量有惯性？为什么质量表现出引力？为什么物质的行为具有波粒二象性？基本的物理现象无法被还原或说明。我们仅仅将其作为事物本性中给定的东西接受下来。我们只能研究这些显现（manifestations）是如何影响、相互作用，以及控制在物理世界中所发生的东西。
我们因此可以将意识和主观体验视为自然中另一种独特的基本属性。除了主观体验或觉知本身，它还有哪些独有的特征呢？这些特征就是主观体验的统一性和影响神经细胞活动的潜力。这些特征在产生主观体验的神经基质中也并不明显。
如何处理有意识的主观体验的统一性？
心-脑关系中最神秘和最棘手的问题之一就是意识体验的单一和整合的性质。我们的脑有大约1000亿个神经细胞，每一个神经细胞又有成千上万与其他神经细胞的连接。大脑皮层的很多功能都是定域性的这一点越来越明显。不只是各种感觉形式的初级感觉区是这样的，而且控制运动的运动区以及言语和语言区也是这样的，所有这些都是人们已经知道的。现在发现许多其他功能也是被定域性表征的，包括对意象的颜色、形状和速度的视觉解析；对人脸的识别；对运动行动的准备。定域性的功能甚至扩展到任何给定区域的微观层次。大脑皮层似乎被组织成功能和解剖的垂直细胞柱，每个大约一毫米宽。在细胞柱内部，与或近或远的其他细胞柱以及与选择性的皮层下结构存在离散的交互联络。这种细胞柱的观点最初由芒卡斯尔（Mountcastle，1957）提出，并被他和其他一些人大大地拓展了。例如，正像胡贝尔和维塞尔（Hubel and Wiesel，1962）发现的那样，存在视觉形状和运动的柱状定位，以及双眼视觉的柱状定位。
尽管存在定域性功能和表征的异常复杂的排列，但与这些神经元特征相关或由它们引出的有意识的体验却有一个完整和统一的本性。例如，当我们注视任何对象或环境模式时，我们在主观上看见了一个平滑统一的意象，尽管那个意象的大脑表征并非同样是统一。无论达到觉知的是什么，它都没有被体验为大量单个事件的无限精细的排列。可能有人会争辩说，具体的神经表征与单一整合的意识体验之间的这个惊人差异应该仅仅看作是心智事件与神经事件之间缺乏一般同形性（isomorphism）的一部分。但那只是对这个现象的口头说法。它回避了它们之间的不匹配如何导致统一体验这个深刻的问题。人们不愿意排除这样一种可能性：即某个统一的过程或现象可以调节所提到的这个深刻转变。
很多人认识到这个物理不统一但主观统一的一般问题，这个问题至少可以追溯到现代神经生理学的创始人谢林顿（Sherrington，1940）那里，甚至更早。埃克尔斯（Eccles）提出，“被体验到的统一并不来自神经生理的综合，而是来自他们所提出的自我意识的心智所具有的整合特征。”（Popper and Eccles，1977：362）他使这种观点与一种二元论的交互作用的观点结合起来，这种二元论的交互作用的观点认为，一个分离的非物质的心智可以识别并整合神经活动。一些更加具有一元论倾向的神经科学家也得出了相关观点（例如，Sperry，1952，1980；Doty，1984）——换言之，最好是在心智的领域中对整合作出解释，而这一领域是从神经活动中涌现出的。
越来越多的人同意，单个的细胞或细胞群不可能是意识体验的诞生之处，确切地说，意识体验应该归于大脑的更为全局或分布式功能（例如Edelman and Mountcastle，1978；Baars，1989）。但并不是大脑的所有细胞群都参与觉知的产生。我们已通过实验证明，并非所有神经细胞活动都会引起意识体验（Libet，1973，1985；Libet et al.，1991）。例如，对感觉皮层的一次短暂的刺激脉冲序列（譬如持续100毫秒）会引起许多神经细胞的响应，但却没有任何主观体验。
最近，研究人员（Gray and Singer，1989；Singer，1991，1993）发现了对某些视觉构形（configuration）的振荡神经元响应的广泛同步。辛格的结论是，他们的结果“为埃德尔曼的群选择理论的中心假定提供了实验支持”。这些结果导致了某个推测：一种“相关”（correlation）模型也许代表了在一个若不如此就将是混沌的背景中识别统一意象的神经密码。即电振荡的同步相关将赋予一个统一的主观意象。这个推测仍有待被直接检验。然而即使神经元的同步与统一的主观体验之间的恰当的相关性将被发现，这也无法解释为什么主观体验以一种完整的方式被统一在起来，并且在空间和彩色意象中没有间隙，这与相互分离的神经细胞群的同步活动是不同的。
自由意志是如何出现的？
心-脑关系中另一个相当棘手的问题就是心脑交互作用是不是双向的。大脑的事件或过程无疑可以影响、控制，甚至可以合理地假定“产生”心智事件，包括有意识的心智事件。然而许多科学家基于一些（未曾明确表达的）哲学理由通常并不接受这条原则的反面——即心智过程能影响或控制神经过程。可是我们自己对至少一些行为动作和心智运作的有意识控制的感受似乎提供了这类反向相互作用的初步证据。
这个反向特征对自由意志问题显然至关重要（见第4章）。历史上提出了很多有关心智影响大脑的观点，大多数来自神学家和哲学家。这些观点对世界的一般公众有着重要且煽动性的影响。然而，事实上，按客观的科学的标准，这些观点都是不可检验的。
即使神经学家提出的严肃详细的论题有着发人深省的思辨解决方案，但它们在实验上都是不可检验的。诺贝尔神经生物学奖获得者约翰·埃克尔斯先生（1990）提出了一种二元论的解决方案。他提出，心智单元（被称为心理子（psychon））与神经细胞是分离的，但它却能影响突触节点的化学递质物质的发放概率。这种力量可以影响一个给定的神经细胞在其网络中传递信息到下一个细胞的能力。诺贝尔奖获得者罗杰·斯佩里（Roger Sperry，1980）证明大脑的左右半球的功能是不同的，甚至独立的，他支持不分隔大脑功能的心智和物质属性的一元论的解决方案。斯佩里提出，心智活动涌现于物理系统，即脑。但涌现的心智活动反过来也可以影响大脑的神经活动。他把那个影响限定为“随附（supervening）”而不是“介入（intervening）”神经活动。这种限制使斯佩里仍在他的观念之中保持了决定论。然而，在为人类的自由意志方面与决定论的观点如何调和这个问题奋斗了十年之后，斯佩里最终放弃了严格的决定论。他选择了这种可能性，即心智功能事实上可能以一种并非完全由物理世界的自然律支配的方式控制了一些神经活动（见Doty，1998）。不幸的是，（埃克尔斯和斯佩里的）虽然有解释力的哲学理论，但却没有任何实验上可检验的方案。
5.2 统一的有意识的心智场理论提供了一种解决方案吗？
作为一个对心-脑关系的两个特征的实验上可检验的解决方案，我提出，我们可以将有意识的主观体验视为好像是一种场（field），它由脑的适当而多样性神经活动产生（Libet，1993，1994）。这样的场在没有神经连接和通道的大脑皮层中提供交流。
有意识的心智场（CMF）将提供神经细胞的物理活动与主观体验的涌现之间的中介物。因此，它为非物质的心智起源于物质这个深刻的问题提供了一个答案。
CMF的首要品质或属性就是一种统一或单一的主观体验的品质。也就是说，CMF是一个统一的主观体验出现在其中的实体。第二个特征就是它具有影响或改变一些神经元功能的因果能力。依据CMF描述主观体验的额外的意义和解释力将使此理论的实验检验性更加明显。也就是说，CMF被认为不只是另一种关于“统一的主观体验”的术语。
这个推定的CMF无法归入任何已知的物理场的种类，比如电磁场、重力场等等。这个有意识的心智场在现象学上是一个独立的范畴；它无法用任何外部可观测的物理事件或用任何已知物理理论来描述。在之于所有主观事件同样的意义上，CMF仅能根据主观体验来检测，只通达拥有此体验的个体。外部观测者只能从个体主体的内省报告中获得有意识的心智场的直接有效的证据。在这点上，有意识的心智场将区别于所有已知的物理场，这些物理场的存在和特征经得起物理观察的检验。CMF理论可能被视作罗杰·斯佩里的理论——“心智”是“物质”的大脑的涌现属性——的一种延伸。
CMF应被看作是一个操作的（operational）现象，换句话说，看作大脑功能的一个工作的和可检验的特征。你可能认为CMF有几分类似已知的物理力场（Libet，1997，根据Popper et al.，1993）。例如，磁场由电流通过导体产生，但它也可以反过来影响电流。然而，正如已经表明的，CMF无法直接被外部物理手段直接观测。
统一主观体验的这个CMF属性如何与产生它的局部神经区域关联的呢？CMF局部改变会反映在一个被改变的全局场中，但对这种局部贡献的传输和整合并不需要单独的机制。要根据传输和整合过程来考虑就要根据外部可观测的神经事件来继续考虑。这么做就会误解CMF的本性——即一种不可还原为（尽管密切相关于）神经过程的现象学范畴。CMF与身体（外部）可观测的神经过程之间的关系无疑是有规则的，但这些规则并非先天可描述的——换言之，在通过同时研究这两种现象从而发现这些规则之前，这些规则是不可描述的（Libet，1987，1989）。
在斯佩里等（Sperry ed al.，1969；Sperry，1985）对脑裂（split-brain）的研究中，主要的沟通结合体（commissures），即连接两个大脑半球的一大束神经纤维，被切断。神经外科医生这样做是为了控制在大脑两个半球间来回穿梭的癫痫的发作。接着研究者发现，对两个半球而言可能同时存在不同的体验内容。正常情况下，两个半球通过结合体进行交流和分享同样的信息。然而，如果结合体被分裂开，右半球的心智事件的新内容就无法进入左半球，反之亦然。其结果是，右半球的任何活动对心智场的贡献无法直接改变左半球的CMF。在这种情况下，CMF的统一将局限于一个给定的半球。此外，局部神经区域对某半球全部CMF的贡献只有当它与其他一些区域相连续时才有效。换言之，这种贡献将不会有效地跨越空间或组织障碍的实质空隙，也不会有效地跨越两个半球之间的尺寸规模的空隙。如果CMF无法跨越两个邻近半球的障碍，它显然就不能为来自其他人的大脑的信息的传输或接收提供基础。CMF理论没有给传心术（mental telepathy）留有余地。斯佩里（1984）曾指出，如果因为缺乏主要的交互连接的神经束而导致一个半球不能与邻近半球沟通，那么脑裂现象就反驳了人与人之间的任何传心术（也见Buser，1998）。
顺便说一句，这些特征引发了其他基础问题：大脑右半球有意识吗？一个个体中是否存在两个自我，每一个半球一个自我吗？
右半球看上去似乎能够具有意识，即便它只具有非常有限的言语能力。我曾有机会看到一个病人的视频，这个病人的左半球由于其病理变化被切除。切除手术是在病人成年之后做的，这就排除了当左半球在童年时被移除或因其他原因而缺失时可能在右半球出现的调整。这个成年病人的行为举止就好像他具有意识。他看上去很警觉；他用适当的方式回应问题。有时候，由于他无法用言语的方式回答，他会表现出因这种限制带来的挫败感和厌恶。
两个自我是一个更复杂的问题（见Bogen，1986；Doty，1999）。脑裂人并没有报告他们作为一个统一人的感受失调。换言之，他们感觉就像切除手术前的那个同一的、单独的个体。当不以局限于一个半球的输入进行检测，两个半球都可以接受同样的感觉信息。这些病人的眼睛可以漫游于整个相同的视觉场。不同寻常的是，他们没有报告说他们感受到存在一个合伙的有意识的行动者（agent），他们感觉自己仍然是一个自我。
我们假定，这个推定的CMF的一些方面事实上可以联通两个半球。或者在大脑半球之下的更低层次上存在神经交叉，它们可以以某种方式对统一的人格作出解释。
5.3 可以通过实验来检验CMF理论吗？
任何科学的理论，尤其是像CMF这样的理论，必须要经过认真的检验。CMF理论产生的重要预测至少在原则上可经实验检验。如果大脑皮层的局部区域可以对大而统一的CMF带来独立的贡献或造成独立的改变，那么（1）当皮层区完全与脑的其他所有神经交流被隔离开或断开，但（2）这个区域保持在原来的位置（in situ），并通过一些完全类似它正常行为的适当方式发挥作用和保持活力时，就应该可以证明这类贡献。实验的预测可如下检验：对这些分离开的组织进行适当的电或化学激活应该能够产生或影响一个意识体验，即使这个组织与大脑其余部分没有神经连接。因此交流不得不以一些不依赖于神经通道的某种场的形式产生。
研究者必须控制来自隔离区通过物理的非神经通道（例如，电流）来传播影响的可能性。如果主观体验在大约一秒内被诱发和被报告，那将趋向于排除这种通过化学扩散以及血管流通的变化或血液循环的内容所带来的扩散（见Ingvar，1995）。
要获得合适的神经隔离有两种方式：或者（1）通过外科手术切除与大脑其他部分全部联系，却留下足够的血管连接和保持循环的完整性，或者（2）临时阻断进出一个区域的神经传导。外科手术的隔离将在本章后面部分进行讨论。
功能隔离可以通过注射小剂量的阻塞剂来形成围绕在大脑皮层指定区域的阻塞环。可能会用到局部麻醉剂，诸如被适当地缓慢冲入pH7.4的林格氏溶液（Ringer's solution）中的普鲁卡因（procaine），或者河豚毒素（即钠传导动作电位的选择性的阻滞剂）可能与钙通道阻滞剂（calcium-channel blocker）（像戊脉安（verapamil））结合起来（以确保钙介导的动作电位没有避开阻塞）。这种药理学隔离方法的优势是它的可逆性，这意味着它可以被应用在脑皮层区，而不用安排外科手术的切除，从而极大地扩展了潜在被试的范围（如果满足适当的风险因素的话）。这种方法的劣势是：（1）因为扩散，很难将阻滞限制在一条围绕厚片（slab）的窄带上；（2）需要证明已获得了完整的阻滞；（3）将神经输入传入隔离厚片的能力降低，通过激发上升神经纤维提升在厚片内但接近它的底边的神经纤维的兴奋。通过局部扩散化学阻滞剂会使这些神经纤维的一部分失活（inactivate）。
5.4 如何用外科手术的方法在原来位置上产生一个隔离的大脑皮层厚片？
大脑皮层厚片可用外科方法进行神经隔离。所有的切除在软膜上进行，因此对大脑皮层的血液供给不会被中断；它是隔离厚片与大脑其他部分的唯一的连接。皮层厚片仍保持在恰当的地方并且具有活力。柔脑膜（pia arachnoid）是一层薄膜，它直接与大脑表层（包括大脑皮层）接触。通往皮层的血管水平地穿行在软膜中。血管的分支在一个单独的点上垂直浸入皮层。皮层的切除正好可以在柔脑膜下面进行，而使血管保持完整。
对这类保持在原来位置上的隔离皮层的电生理学活动的研究已有报道（Kristiansen and Courtois，1949；Burns，1951，1954；Echlin et al.，1952；Ingvar，1955；Goldring et al.，1961）。这种基本方法涉及将一个窄而弯的刀片引入柔脑膜的无血管区的一个开口。外科医生会底切一块平层或一个厚片，并且通过将弯刀片的尖端提高达到与柔脑膜有一些距离处，将尖端旋转一圈，也可以割断与邻近皮层的联系。
在早期的研究（关于如何垂直切断邻近皮层区域之间的联系可能影响猴子整个感觉运动皮层的组织功能的完整）中，斯佩里使用了一种有些不太一样的方法。切割工具是一片极薄的双刃刀片，这种刀片由细金属丝或者缝纫机针制成。金属丝尖锐的末端弯成一个直角；刀片的末端垂直下沉进入皮层，因此它的水平端恰好处在柔脑膜之下。当向前推进垂直的刀片时，在穿过皮层的同时它的水平端正好滑到柔脑膜下面。这种方法也使得底切皮层变得容易。斯佩里方法的优势在于刀片带来的非常细的薄膜损伤，它带来的长期创伤比100微米的还要小。外科医生由于治疗原因想让隔离部位留在原处的话，这种方法是非常令人满意的。如果一块皮层必须切离以便移除棘手的癫痫病灶，这种能简单隔离病灶组织的方法就显得非常有益。这种方法避免了危险的疤痕组织的生长，疤痕组织常常出现在去除病灶的皮层所产生的腔中。近几年，许多神经外科医生接受了莫雷尔引进的隔离方法。
埃克林等（1952）用全身或局部麻醉（病人是清醒的）对人类被试进行过隔离皮层厚片的手术。他们报告了隔离区有节奏的电活动（脑电图）出现立即下降但没有完全消失。20分钟后，出现了阵发性的高压的活动。在正常的大脑里这种惊厥（seizure）模式通常与正常功能的破坏变形有关，并且在运动区与抽搐的运动动作有关。没有出现隔离区活动向周围区域的扩散。
当皮层厚片被隔离后，由于失去了所有神经输入，它的生理属性很明显被迅速地改变了。例如，众所周知，脑干中的网状激活系统（reticular activating system）（它上行并最终广泛深入到大脑皮层）的破坏会导致昏迷。这种传入（afferent）型输入应该适当地被替换，以便“唤醒”皮层的隔离厚片。恢复一些完全正常水平活动的程序（procedure）是必要的。来自下面的神经纤维的输入以及它们与厚片上的细胞的突触连接在它们从原始细胞处切隔开而产生隔离后几个小时就会退化。因此在我的实验设计（为了测试CMF）中提到研究需要在急性期（acute phase）（即隔离之后的初始期）进行。因为被切的传入型轴突仍然具有活力和潜在的功能，它们可被用于存储某种程度的对厚片中的神经细胞的神经输入。通过外科医生插入精细刺激电极以达到低水平隔离厚片，这些上行的神经纤维会变得电兴奋。厚片表面活动的电记录能够充当隔离厚片已经回到某种“清醒的”正常情况的指示器。
如何寻找适当的病人和组织？
对皮层组织厚片的外科隔离当然会导致正常神经功能的永久性丧失。因此，研究局限于这样的病人：在这些病人中他们的皮层组织厚片在治疗上已经确定要进行外科切除。如果其他条件满足，那么在组织切除前，这个步骤要在手术室进行。病人必须是清醒的，并且具有响应能力；医生必须用局部而不是全身麻醉来使皮层暴露出来；病人要提供知情同意书并且同意合作；风险评估必须经所有相关机构尤其是医院和大学的人类被试保护委员会的批准。许多病人忍受着局部麻醉下的脑外科手术，并参与了过去的大量研究（例如Penfield，1958；Libet et al.，1964；Libet，1973）。在这类程序中，对神经外科医生来说在计划切除的厚片内包括一些相当正常的响应组织是合适的（desirable）；幸好，神经外科医生几乎总是包括这样一些正常成分以便对病理组织进行充分的治疗切除。
对这个实验存在进一步的要求。对大脑皮层的电刺激只在非常有限的位置引起了可报告的意识体验。其中最有效的位置是初级感觉区，它专门接收定域性的感觉信息。存在针对身体感觉的初级感觉区（在皮层的中央后回）、针对视觉的初级感觉区（在所谓的枕叶纹状皮层），以及针对听觉的初级感觉区（在颞叶的上喙）。其他刺激的确使神经细胞兴奋，但这些响应却没有产生出导致可报告的意识体验的系统的激活。由于测试工具是对皮层的电刺激，研究者最好在这类刺激能正常诱发一个体验的内省报告的区域做这个实验。
极少数病人——全球每年五到十个——能满足这个要求。然而甚至当病人在初级感觉区有一个癫痫病灶时，外科医生也不大愿意去切除那个病灶，因为病人可能要遭受严重的感觉缺失。寻找能接近这类病人并且愿意合作的神经外科医生实在是一个让人却步的过程。
5.5 CMF能影响神经细胞的活动吗？
对这个推定的CMF影响神经功能的能力的检验已经暗含在刚才所描述的对CMF存在的检验中。如果刺激隔离皮层厚片能诱发被试的内省报告，那么CMF一定能激活产生口头报告的适当脑区。
已经提到的、用一个隔离但仍有活力的大脑皮层厚片的实验，可以（以一种用于解释有意识的意志的作用的方式）对CMF能否影响神经细胞的功能提供一个直接的答案。
对有意识的意志的可能行动的其他建议在解释上都含糊不清。例如，当被试被要求想象移动他的手指而实际上不动时（正如通过测量局部血流量或代谢率所表明的那样），神经活动已经显示出在辅助运动区（SMA）选择性地增加了（Ingvar and Phillipson，1977；Roland and Friberg，1985）。埃克尔斯已经将此作为心智活动（运动想象）可以影响神经活动的证明。然而从实验中得出这类结论存在着困难。通过成像的方法所显示出的神经活动的增加，无论是正电子扫描（PET）还是核磁共振成像（MRI），都是基于局部血流量或新陈代谢的增长。但是这种血流量或新陈代谢的增长仅在大概几秒钟的延迟（这个延迟跟随任何局部神经活动的实际改变）之后才出现。这个延迟掩盖了对心智成像（mental imaging）和局部神经细胞活动增长的相对计时（timing）的测定（determination）。此外，这里始终存在这样的可能性：整个过程由脑中其他地方的一些神经事件引起的，但由于太小或定向的问题，它们没有被成像方法记录下来。除非（想象的或命令的）心智事件能够显示它先于任何可能的神经事件（这种神经事件特别与被研究的这个过程相关），否则对因果相互作用的本性总是存有疑问。对于神经上隔离皮层厚片，不存在这种解释的困难。
5.6 关于CMF理论的一般结论
假如实验结果被证明是正向的；换言之，对神经隔离皮层的适当刺激诱发了一些可报告的主观响应，这些响应不能归因于邻近未隔离皮层或者其他大脑结构的刺激。这意味着，一个皮层区的激活有助于全体统一的意识体验，它是通过某种模式而不是通过神经传导的神经信息实现的。这个结果将为所提到的场理论提供至关重要的支持。场理论认为，皮层区能够有助于或影响这个大的意识场。它能为主观体验的统一场和神经功能的心智介入提供实验基础。
对于这样的发现，你可能会问：皮层-皮层、皮层-皮层下以及脑半球到脑半球的大量的交互连接的作用是什么呢？这里有一个可能的答案：促进所有大脑功能，而不是直接与主观意识体验的出现和它在意识意志中扮演的角色有关。值得注意的是，所有认知功能（信号的接收、分析、识别，信息存储，学习和记忆，唤醒和注意过程以及情感和心境过程等等）都被认为不是由这个推定的CMF加以组织和调节的功能。总之，正是这个与所有复杂的脑功能相关的、有意识的主观体验的现象以一种不可否认的思辨方式被建模在CMF中。
一些人可能轻易地忽略所提实验取得的正向结果的前景，因为这种结果从基于物理联系和交互作用的大脑功能的普遍观点来看是完全不可想象的。但是正向结果这种不太可能的事是严格的现有观点的功能，它无法成功地解决主观体验的统一性和心智对大脑过程具有明显控制能力的问题。CMF理论和它预测的正向结果的潜在含义本质上无疑是深刻的。根据那些理由，并且由于这个实验虽然困难但原则上是可行的，这个实验设计值得在心-脑问题的研究中占有一席之地。
如理论物理学家尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）关于一个新理论曾说过，“当伟大的创新刚出现时，它看上去奇怪而一团糟。它只能被它的发现者理解一半，而对于其他所有人来说则是一个谜。任何最初显得不怪异的想法都是没有希望的”（由Mukhopadhyay引用，1995）。
5.7 CMF意味着二元论吗？
二元论的本质特征是，物质和心智现象代表两种可分的实体。二元论的极端版本来自笛卡尔。他提出存在两种实体（substance）：思维（res cogitans），展现出心智和意识属性的实体；广延（res extensa），即物质世界的实体（包括人的身体）。他断言，这两种实体经由松果腺相互交流。松果腺是唯一只有一个的大脑结构；所有其他的大脑结构都是双侧的，因此有两个。笛卡尔认为，单一的松果腺因此可以说明意识的统一本性。对笛卡尔而言，一个主要区别是，心智是不可分的和统一的，而物理世界则是可分的、有广延的（即有空间位置）。
仍存在一些不那么极端的二元论。这类二元论中没有假设的可分离的实体。恰恰相反，他们假定在物质与心智世界的关系中存在某种二元的方面，这种观点的支持者认为，这两个世界之间存在明显的不可还原性。也就是，心智主观现象不能先天地被任何有关物质事件和结构的知识所描述；相反的，物理事件（包括大脑中的神经事件）无法被伴随的心智主观事件所描述。只有这两类事件的相关关系（correlative relationship）可以被研究和描述。
这种观点并不要求不同实体的存在。在同一论中，心智和物质现象被认为是统一基质的两个方面；这是一个“二面”论：主观的只对该个体通达的“内在”方面，和代表外部可观察的物质结构和大脑功能的“外在”方面。这个理论似乎无法检验，因为没有任何方法可以直接了解据称展示了如此两面的统一的基质。同一论事实上是一种“一元论”，而不是二元论；但一元论对二元论的定义在这些水平上开始失去了它们的有用性（记住，定义是构念（construct），它被设计用来有益于考虑不同现象的；如果它们不再有益，你应当抛弃它们，至少在那些情况下）。
因此，CMF如何适应这个论证呢？CMF是作为大脑涌现现象的一个“属性”被提出来的。CMF显然不属于笛卡尔二元论的分离的实体的范畴。如果没有脑，那么CMF就不存在。它涌现自神经活动的适当系统。
另一方面，涌现的CMF现象被认为展现了某些品质，它们是引起CMF的物理大脑活动所不能描述的。在某种意义上，它类似于物质世界的状况，系统的属性无法被组成该系统的组分所描述。（见我之前提出的苯的例子，这个系统由六个碳原子和六个氢原子组成。）与其他系统的主要区别是，CMF无法通过物质手段直接被观察到。CMF的属性只对产生特定CMF的个人才可通达。如果你要称这种情况为二元论的，那么你应当认识到这种二元论并不是笛卡尔式的；在某种意义上，它也适用于所有的物质系统。
针对任何形式的二元论的指责是，它“把幽灵放进了机器里”（见Ryle，由McGinn引用，1997）。机器就是大脑，幽灵则是心智意识现象，因为它不是物理可见的。当然，我曾已经表明，后者适用于有意识的主观体验，不论它是否作为CMF的属性。主观体验在纯粹的神经细胞活动的观察中并不明显，它也不可能由这样观察来描述——这是一个事实。主观与物质之间相关性研究必须通过同时研究这两个范畴才能被发现。
当然，你可以询问“反幽灵”论证的支持者，他们如何知道机器里没有幽灵呢？答案就是他们并不真的知道。意识主观体验从神经细胞的活动中的涌现仍然是一个谜。如果你想把主观体验当作一个幽灵，你可以这样做。这反幽灵的信念让我想起了爱因斯坦与斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）之间的一个类似争论（1988）。爱因斯坦不喜欢量子论中的事件是概率的而非确定的观点。爱因斯坦说他不相信上帝对宇宙掷骰子。霍金的回答是：“爱因斯坦怎么知道上帝不对宇宙掷骰子呢？”
还有一个反对心智的、主观的功能无法根据物质系统的知识来预测的论证。这样的心智是一个我行我素不顾后果的人（loose cannon），具有一些不与可观测的大脑功能严格关联的混沌属性。但这种描述假设，这样的心智不会有它自己的约束，即使这些无法用心智得以从中涌现的大脑系统的物质观察来描述或进行预测。心智功能的经验行为常常像一个我行我素不顾后果的人。结果，这个我行我素的论证未必与局部不确定心智相反。
不管CMF理论是否有效，关于神经细胞的结构和功能的知识本身无法解释或描述有意识的主观体验。正如之前提到的，对大脑的研究能展现神经细胞正在做什么等，然而其中没有什么能展示或描述任何主观体验。并且有可能一些心智现象可能没有直接的神经基础（见第3章），有意识的意志也可能不总是遵循物质世界的自然律（见第4章）。
因此，我们可能会满足于有意识的主观体验如何与大脑活动相关的知识，但我们可能无法比重力为什么是物质的属性更好地解释主观体验为什么或如何从大脑活动中涌现出来。我们接受每个基本的现象范畴存在，而且我们也接受它与其他系统的关系可以在不知道为什么这种关系存在的情况下就被研究。
注释：
（1）疑为1998年——译者注
