每晚入睡無夢時，我們的意識經驗都會消失，早上起床後，意識經驗又會再度出現。對於意識的現象與主觀感受，我們每個人都非常熟悉，因為它每日每夜都會這樣不斷地再現、消失與變化。但是對於意識的本質和客觀機制，我們卻始終摸不著頭緒。

意識為何出現？意識如何產生？意識的本質又是什麼？數千年來，許多偉大的哲學家和思想家曾經提出過許多猜臆。例如法國的哲學家笛卡兒就主張，意識是一種非物質的東西，可以透過腦中的松果體和大腦產生互動。不過，這種心物二元論的支持者已經越來越少。大部份的現代神經科學家，都認為意識是大腦活動的產物。基於這樣的假設，科學家們便試圖在腦中尋找意識的神經關聯。

有哪些科學方法可以用來尋找意識的神經關聯呢？三個關於意識的主要科學研究方向分別是：一，「失去意識」後的大腦變化；二，意識「內容」變化時的大腦反應；三，無意識的資訊如何被大腦處理。

「失去意識」後的大腦變化

最直接的意識研究方法，就是去觀察「失去意識」後的大腦變化，例如入睡後、全身麻醉後、或者是植物人的大腦變化。目前有許多研究發現都指出，意識有無的關鍵，似乎是視丘與大腦皮質之間的連結，當視丘與大腦皮質間的連結正常時，我們就會有完好的意識狀態，但是此連結受損或強度下降時，意識狀態就會異常或甚至消失。

透過腦造影技術來讀取視丘和大腦皮質之間的連結強度，科學家已經可以大致判斷一個人的意識狀態是否正常。在最近的研究中，科學家甚至還發展出另一套更為客觀的腦造影方法來探測無法行動或說話之人（例如植物人）的意識狀態。比方說，科學家可以請全身無法動彈的植物人想像自己在「打網球」或「觀賞風景」，然後看看對應的腦區是否有活動，如果仍有活動，那就表示該植物人可能仍有意識可以聽懂並執行指令。這項方法目前已找到了一些大腦仍有反應的植物人，顯示出他們可能仍有意識。

我們的實驗室最近也進一步簡化了這項實驗方法，我們請植物人想像自己在「揮右手」或「踢左腳」，然後觀察其腦部的運動神經區是否有反應。初步結果發現，使用這種簡化版本的指令時，有更高比例的植物人的運動神經區會出現反應。我們希望在後續的實驗中，要求植物人透過想像自己在「揮右手」或「踢左腳」來回答「是」或「否」，並藉此來判斷其腦部活動是否真的是有意識的腦部活動。比方說，我們可以詢問受試植物人的名字是否為「小明」、是否住台北等一些我們已經確定知道答案的問題，然後要求受試植物人在答案為「是」時，想像自己在「揮右手」，或答案為「否」時，則想像自己在「踢左腳」。如果其對應的腦區都有正確的反應，我們就可以判斷該植物人仍有意識而且可以聽懂指示並執行命令。

透過這種研究方式，科學家將有更高的機會找出仍具有意識的植物人。和這些仍有隱藏意識的植物人進行溝通的夢想，也將逐漸成真。

意識「內容」變化時的大腦反應

第二個研究方向，是探索意識「內容」變化時的大腦反應。我們每天醒著的時候，意識經驗的內容會隨著環境變動而不斷在變化。例如當眼前的光線改變時，視覺意識經驗就會跟著改變，當音波變化時，聽覺意識經驗也會跟著改變。當意識經驗內容改變時，我們有沒有辦法找出相對應的神經反應呢？

關於此問題的簡單研究方式，就是把受試者放在腦造影的機器中，看看意識內容變化時，大腦有何改變。為了控制外在環境等混淆變因，科學家們經常使用一種非常特殊的刺激方式來讓受試者觀看：「雙穩態錯覺」（圖一）。在觀看雙穩態錯覺時，我們的意識經驗會在兩種不同的狀態中轉換，例如，我們在圖一中可能會看到兩張臉、或是一個花瓶，而且每隔數秒，意識經驗就會在這兩種可能的狀態間轉換一次。利用這種特殊的視覺刺激，科學家們就可以在外在刺激完全不變的狀態下，透過腦造影來觀察意識經驗內容變動時的大腦反應。

我們的實驗室就曾經採用過許多種不同的「雙穩態錯覺」，來探索意識經驗內容變動時的大腦反應。以視覺意識為例，我們的實驗結果發現，視覺意識經驗內容和初始視覺皮質的活動有高度相關，這些結果顯示，初始視覺皮質是視覺意識經驗的必要腦區，而且可能是產生視覺意識的關鍵區域。

除了尋找意識經驗的神經關聯，我們也開始尋找能夠「影響」或「預測」意識經驗內容的腦區。例如我們曾經使用過「雙眼競爭」現象，來尋找腦中可以「影響」或「預測」意識經驗內容的腦區。在一項實驗中，我們讓受試者的一隻眼睛觀看臉孔圖片，另一隻眼睛觀看風景圖片，當雙眼所見的視覺刺激不同時，意識內容就會出現競爭：平均每隔幾秒鐘，意識內容就在臉孔和風景之間轉換。

我們透過功能性磁振造影（fMRI）發現，當意識內容轉換時，除了初始視覺皮質會出現變化，還有其他幾個腦區也相當關鍵。例如當意識內容轉換成臉孔時，大腦中的梭狀臉區（fusiform face area，對臉孔特別有反應的腦區）會比較活躍，而當意識內容換成風景時，則是海馬旁迴位置區（parahipocampal place area，對位置和風景特別有反應的腦區）變得比較活躍。由此可知，梭狀臉區和海馬旁迴位置區似乎會分別「反映」出當下的意識內容是否為臉孔或風景。更有趣的是，梭狀臉區中的神經活躍形態，甚至可以預測受試者幾秒鐘之後將會出現的意識內容。這顯示出該區域的神經反應不只「反映」出意識內容，可能也可以「影響」意識內容。

當科學家在這一系列的研究中累積越來越多的資料後，將有機會透過後設分析來找出意識經驗的最關鍵腦區，這將有助於我們進一步釐清意識確切的神經機制。

無意識的資訊如何被大腦處理並影響行為

第三種研究意識的方式，是去探索無意識的資訊如何被大腦處理。數十年來，心理學家一直透過許多不同的「屏蔽」（masking）方法，把資訊以無意識的方式呈現給受試者，並測量這些無意識資訊如何影響受試者的大腦活動和行為。例如我們可以快速地呈現一張圖片或文字，並在該圖片或文字的前後都加上雜訊，如此一來，受試者就會看不到該圖片或文字。透過此方式，我們的許多實驗都發現，即使受試者對這些資訊沒有意識經驗，他們的大腦仍然會出現一些無意識反應，而且他們的後續行為也會受到影響。

比方說，我們的實驗室曾經透過一種叫作「連續閃爍壓制」（continuous flash suppression）的屏蔽方式，來讓受試者看不見某些靜止圖案。確切的方法，就是對受試者的其中一隻眼睛施以強烈的閃爍圖樣，而另一隻眼睛則施以不會變動的靜止圖案。在這種情況下，由於閃爍圖樣非常「吸睛」，大腦就會把大部份的資源拿來處理這些閃爍圖樣，讓我們可以清楚的「看見」或「意識」到這些閃爍圖樣，相形之下，另外一隻眼睛中較不顯眼的靜止圖樣則會受到「壓制」、，導致我們看不見該靜止圖樣。也就是說，如果你問受試者看到了什麼，他們只會說自己看到了其中一隻眼睛中的閃爍圖樣，至於另一隻眼睛中的靜止圖樣，他們則毫無意識。

有趣的是，我們發現即使受試者根本看不見該靜止影像，靜止影像中最顯眼的位置（例如一片綠色草叢中的一朵紅花）仍然會吸引大腦的注意力，並讓該位置的視覺敏銳度在接下來的測試中提升。由此可知，顯眼影像吸引大腦注意力的過程似乎不需要意識的參與。

此外，我們也測試了人類是否能夠無意識的處理語言結構（語法）。在一項實驗中，洪紹閔博士測量了「突破屏蔽」的時間長短，並藉此來推測大腦是否能夠無意識的處理資訊。所謂的「突破屏蔽」，指的是在上述「連續閃爍壓制」的屏蔽方式中，被壓制的一隻眼睛遲早會突破屏蔽，讓我們得以看見被壓制之眼中的靜止圖樣，而突破屏蔽的時間長短，主要是由靜止圖樣的顯著性（顯眼程度）所決定。一般來說，越顯著的靜止圖樣（例如熟悉的事物或臉孔），越容易突破屏蔽。我們在實驗中發現，「不符合語法的語句」比「符合語法的語句」更容易突破屏蔽。這項發現顯示，即使語句沒有被有意識的察覺，大腦仍然處理了這些資訊，也因此，它們突破屏蔽的時間才會有所不同。

在另外一系列也是由洪紹閔博士執行的實驗中，則是給受試者被壓制的那隻眼睛觀看美麗或醜陋的臉孔。實驗結果顯示，美麗的臉孔能夠在比較短的時間內突破壓制。同理，這表示在大腦無意識的狀態下，依然會處理見到的臉孔。我們還測試了形狀和聲音之間的關係，結果發現，當參與者被壓制的眼睛中看到的形狀和耳朵聽到的聲音特性一致時，更容易突破抑制。

我們甚至更進一步發現，被屏蔽的事物還會影響人類的眼球移動方式。在這項實驗中，黃瑜峰博士在螢幕上快速地呈現了一些視覺刺激（圓形物體），並在緊鄰該刺激的前後時間點都加上雜訊，如此一來，受試者就會看不到該視覺刺激。結果發現，在受試者接受過屏蔽刺激後，儘管她們完全沒看見屏蔽刺激，但如果要求他們隨意把視線移向空間中的任何位置，他們仍有較高的機率會把視線移往那些屏蔽刺激曾經出現過的位置。這項結果再一次顯示出，我們可以透過無意識的刺激來改變人的行為決策。

意識之謎逐漸明朗？

在這些科學方法的幫助下，意識的神經關聯與功能已經逐漸明朗，不久之後，我們將有機會找到意識的確切神經關聯。但是，即使找到了意識的神經關聯，科學家們能不能進一步瞭解意識與大腦之間的因果關係呢？人們對意識本質的爭論，又會不會因為尋獲意識的神經關聯而出現改變？且讓我們拭目以待！

圖一：此圖中可能會看到兩張臉或是一個花瓶。平均每隔數秒，意識經驗就會轉換一次。

圖二：在此實驗範例中，左眼中的小方塊色彩與位置不斷變動，但右眼中的圖樣則一直維持靜態。由於左眼中不斷變動的圖樣遠比右眼中的靜態圖樣顯眼，因此，我們的意識內容會被左眼的圖樣完全佔據。不過，即使右眼中的靜態圖樣沒有被意識到，該圖中最顯眼的位置（紅色位置）仍會在稍後讓該位置的視覺敏銳度上升。此結果顯示，注意力可以在無意識的狀態下被吸引到右眼中最顯眼的紅色位置。